Безвредные или смертельно опасные? Новое исследование изучает эволюцию бактерий E. coliБезвредные или смертельно опасные? Новое исследование изучает эволюцию бактерий E. coli
Генетический материал E. coli у сельскохозяйственных животных может способствовать эволюции смертельно опасных штаммов E. coli у людей.
E. coli обычно живут как безвредные бактерии в желудочно-кишечном тракте птиц и млекопитающих, включая человека. Они также обитают независимо от хозяина в таких средах, как вода и почва, и в пищевых продуктах, включая мясо курицы и индейки, сырое молоко, говядину, свинину и смешанные салаты. Эти бактерии могут вызывать заболевания, если они обладают или приобретают факторы, позволяющие им выживать в областях человеческого тела за пределами кишечника. Так, E. coli является основной причиной инфекций мочевыводящих путей - распространенной причины госпитализации. Она также может привести к сепсису, от которого ежегодно умирают 11 миллионов человек во всем мире, и менингиту - инфекции, поражающей головной и спинной мозг.
Камерон Рид из Технологического университета Сиднея говорит, что целью исследования, недавно опубликованного в журнале Nature Communications, было лучше понять эволюцию и геномные характеристики нового штамма кишечной палочки, известного как ST58. ST58 был выделен из инфекций кровотока у пациентов по всему миру, включая Францию, где число инфекций, вызванных этим штаммом, удвоилось за 12-летний период. ST58 также более резистентен к лекарственным препаратам, чем другие штаммы.
"Наша команда проанализировала геномы E. coli ST58 из более чем 700 источников по всему миру, связанных с людьми, животными и окружающей средой, в поисках подсказок, почему этот штамм является новой причиной сепсиса и инфекций мочевыводящих путей", - рассказывает Рид. "Мы обнаружили, что E. coli ST58 от свиней, крупного рогатого скота и кур содержит фрагменты генетического материала, называемые плазмидами ColV, которые характерны для этого штамма кишечной палочки, вызывающей заболевания", - сказал он.
Плазмиды - это крошечные двухцепочечные молекулы ДНК, находящиеся отдельно от бактериальной хромосомы, которые могут реплицироваться независимо и передаваться между различными штаммами E. coli, способствуя эволюции вирулентности. Приобретение плазмид ColV может способствовать тому, что штаммы кишечной палочки будут вызывать внекишечные инфекции у людей, а также повышать вероятность развития резистентности к противомикробным препаратам, говорится в исследовании.
"Зооноз, особенно в отношении E. coli, не следует рассматривать просто как передачу патогена от животного к человеку", - отмечает Рид. "Скорее, его следует понимать как сложное явление, возникающее в результате обширной сети взаимодействий между группами E. coli (и другими бактериями) и селективным давлением, с которым они сталкиваются как у людей, так и у животных", - сказал он.
Полученные данные свидетельствуют о том, что все три основных сектора производства продовольственного животноводства (крупный рогатый скот, куры и свиньи) послужили фоном для эволюции и появления этого патогена. "Вклад источников нечеловеческого происхождения в инфекционные заболевания у людей обычно плохо изучен, а его потенциальное значение недооценивается, о чем свидетельствуют дебаты об экологическом происхождении вируса SARS-CoV2", - говорит Рид. "В глобализированном мире, чрезвычайно подверженном быстрому распространению патогенов, важность проактивного управления микробными угрозами для общественного здоровья нельзя недооценивать".
Исследование имеет широкие последствия для политики общественного здравоохранения, которая охватывает пищевую промышленность, ветеринарию и клиническую практику. "До настоящего времени здравоохранение в области инфекционных заболеваний было реактивной дисциплиной, где меры принимаются только после того, как патоген появился и нанес определенный ущерб", - подчеркнул Рид. "В идеале, с появлением и широким распространением технологии секвенирования генома, в будущем здравоохранение в области инфекционных заболеваний может перейти к преимущественно проактивной дисциплине, где системы геномного мониторинга смогут предсказывать появление патогенов и информировать об эффективных мерах".
Рид говорит, что для того, чтобы такая система работала, необходимы постоянные исследования и сотрудничество с правительственными органами, органами здравоохранения, производителями продуктов питания и клиницистами, а также наблюдение за различными источниками микроорганизмов, не относящимися к человеку. "Сюда входят домашние и дикие животные, особенно птицы, пищевые продукты, канализация и водостоки. Некоторые микроорганизмы, такие как ST58 E. coli, не знают практически никаких барьеров между этими все более взаимосвязанными хозяевами и средами".
"Система геномного надзора за патогенами могла бы стать революцией в общественном здравоохранении и сделать многое, чтобы разрушить исторически сложившиеся антропоцентрические подходы, лишенные связи с окружающим миром".
