The Genotypic Differences in Helicobacter pylori Isolates and Mucosal Biopsy Specimens, and the Strain Diversities of H. pylori Isolates from the Same Host

Abstract

목적: Helicobacter pylori (이하 H. pylori) 병독인자는 H. pylori 감염의 발병기전에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있어 이에 대한 지속적인 관심이 집중되어 왔다. 그러나 기존의 연구들은 대부분 배양에서 얻은 한 개의 H. pylori 분리주만을 사용하거나 생검 검사물을 이용한 연구였다. 본 연구에서는 배양에서 얻은 여러 개의 H. pylori 분리주와 생검 검사물 사이에 H. pylori 병독인자관련 유전자형에 차이가 있는지 알아보고, 동일 숙주에서 얻어진 H. pylori 분리주 간에 병독인자의 유전적 다양성이 존재하는지 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 연구 대상은 H. pylori 양성 성인 51명(남자 32명; 여자 19명; 평균나이, 52.7세; 연령범위 23-80세)으로 위암 7예, 양성 위궤양 16예, 십이지장궤양 22예, 위궤양 및 십이지장궤양을 동시에 가진 2예, 위염 4예가 포함되었다. H. pylori 배양에서 얻은 분리주와 생검 검사물에서 DNA를 추출하여 cagA, vacA, iceA, oipA에 대한 PCR을 시행하였다. 동일 숙주에서 얻어진 H. pylori의 유전자적 다양성에 대한 분석은 위 전정부와 체부 모두에서 2개 이상의 H. pylori 분리주가 얻어진 33명 환자만을 대상으로 하였다. 결과: 51명의 환자의 위전정부로 부터 총 132개의 H. pylori 분리주를 얻어 일인당 2.6개의 H. pylori 분리주가 분석에 포함되었다. 임상적인 질환에 따른 병독 유전자 양성률은 분리주와 생검 검사물을 이용한 분석 모두에서 의미 있는 차이가 없었다. 대상 환자의 9.8%만이 cagA, vacA, iceA, oipA에 대해 동일한 분석 결과를 보였으며, 병독 유전자 양성률은 H. pylori 분리주와 생검 검사물에서 각각 cagA의 경우 94.1%와 82.4%(p<0.05), iceA의 경우 100%와 82.4%(p<0.05), oipA의 경우 88.2%와 51.0%(p<0.01)로 H. pylori 분리주에서 더 유의하게 높았다. 특히 vacA s1 아형(s1a, s1b, s1c)은 동일 숙주에서 얻어진 H. pylori 분리주간에도 매우 다양하여 69.7%(23/33) 환자가 서로 다른 아형의 vacA s1 유전자형을 보이는 균주를 가지고 있었으며, 이러한 다양성은 특히 위 체부에서 기인한 분리주에서 두드러지게 관찰되었다. 결론: H. pylori 균주의 유전자적 다양성에 대한 연구는 생검 조직을 이용한 분석보다는 배양으로부터 얻어진 다수의 H. pylori 균주를 이용하는 것이 분석의 정확도를 높이는데 유용할 것으로 사료된다. 또한 본 연구를 통해 동일 숙주에서 분리된 H. pylori 균주 내에도 유전적 다양성이 존재함을 알 수 있었다.;Research for genetic diversity of Helicobacter pylori (H. pylori) and its virulence factors which play an important role in the pathogenicity of bacteria have been continued intensively. Most studies have analyzed them using only one isolate from host, or sometimes mucosal biopsy. The aim of this study is to determine whether the genotyping of virulence-related genes is dependent on the use of H. pylori isolates or mucosal biopsy specimens, and to investigate whether different isolates from single host show strain diversities. This study consisted of 51 adults with H. pylori infection (32 males and 19 females; mean age, 52.7; age range 23-80 years). The subjects were as follows: 7 patients with gastric cancer, 16 with benign gastric ulcer (BGU), 22 with duodenal ulcer (DU), 2 with both BGU and DU, and 4 with gastritis. PCR analysis was conducted for cagA, vacA, iceA and oipA using DNA extracted from cultured H. pylori isolates and mucosal biopsy specimens. Strain diversities were analyzed in 33 hosts, in whom at least two H. pylori isolates were cultured from the antrum and body. A total of 132 H. pylori isolates were identified from the antrum specimens of the 51 patients, with a mean number of 2.6 H. pylori isolates per host. Patients harboring H. pylori strain with cagA/vacA/iceA/oipA predominated among H. pylori isolate (82.4%, 42/51) and mucosal biopsy samples (45.1%, 23/51), regardless of disease type. The virulent factors from the same hosts differed between isolates and the biopsy samples. Only 5 (9.8%) patients exhibited identical genotypic results for cagA, vacA, iceA and oipA in H. pylori isolates and mucosal biopsies. The virulent factors were detected more frequently in H. pylori isolates than in mucosal biopsies. The positivity of isolates vs. mucosal biopsies were as follows: 94.1% vs. 82.4% for cagA (p<0.05), 100% vs. 82.4% for iceA (p<0.05), and 88.2% vs. 51.0% for oipA (p<0.01), respectively. The status of the vacA s1 subtypes (s1a, s1b, s1c) was quite different for the two assays. In addition, considerable genotype diversities were found among H. pylori isolates from individuals, especially in the body. Twenty three patients of 33 (69.7%) harbored different strains with different genotypes. For accurate studies regarding strain diversities of H. pylori, analyses should be conducted using multiple H. pylori isolates, rather than mucosal samples. In addition, substantial strain diversities were found to exist within single host.