Pseudomonas aeruginosa - это один из основных оппортунистических патогенов, широко распространенный в нозокомиальных условиях, где он может быть возбудителем среднего отита, острых респираторных инфекций, инфекций ожоговых ран, сепсиса, инфекций мочевыводящих путей и кератита.
P. aeruginosa считается одной из основных причин сепсиса, а присутствие P. aeruginosa в желудочно-кишечном тракте (ЖКТ) ассоциируется с ухудшением исхода заболевания. Благодаря способности P. aerugosa колонизировать различные ниши, имеются сообщения о том, что одни и те же штаммы обитают в разных участках тела, что может быть объяснено либо транслокацией, либо множественными случаями приобретения из одних и тех же экзогенных источников. Таким образом, улучшение понимания источника инфекций, вызванных P. aeruginosa в различных участках тела в нозокомиальных условиях, является приоритетной задачей.
О внутриорганизменных транслокациях P. aeruginosa сообщалось в немногих исследованиях, однако эта концепция не является новой. Еще в 1989 году Döring et al. сообщили, что пациенты с муковисцидозом были положительны на P. aeruginosa с одним и тем же типом сиквенса exoA как в кале, так и в мокроте. Идентичный тип сиквенса также оказался ответственным за легочную инфекцию и острый аппендицит у пациента с муковисцидозом. В недавнем случае геномное секвенирование было использовано для выявления у пациента транслокации из кишечника в легкие. Все эти предыдущие работы были посвящены единичным случаям, но более широкая частота этого явления не установлена. Например, скорость транслокации клонов P. aeruginosa и относительная важность этого процесса остаются неизвестными.
Помимо исследований P. aeruginosa, есть сообщения о том, что кишечник и дыхательные пути, вероятно, связаны между собой по микробным сигнатурам. Внутриорганизменные транслокации хорошо изучены, но в этих исследованиях, как правило, сообщается о нарушении работы ЖКТ как средстве транслокации. Такие сопутствующие заболевания, как перфорация ЖКТ, приводящая к бактериемии и возможному сепсису, позволяют распространять колонизирующие кишечник бактерии по всему организму и могут быть причиной множественной органной недостаточности. Перфорации ЖКТ, приводящие к сепсису, могут привести к ухудшению состояния пациентов в случае послеоперационных абдоминальных вмешательств. Обогащение микробиоты кишечника в легких наблюдалось в экспериментальных моделях сепсиса с устойчивой колонизацией в отсутствие стойкой бактериемии, а также повышение проницаемости кишечного барьера после ишемического инсульта, что привело к развитию пневмонии в мышиной модели.
Были выдвинуты противоречивые доказательства транслокации из легких в кишечник и из полости рта в кишечник. Общепризнанно, что в результате проглатывания слюны или мокроты происходит попадание бактерий в ЖКТ. Вопрос о том, приводит ли это к устойчивой колонизации, является спорным, поскольку такие барьеры, как желудочные кислоты, убивают микроорганизмы. Тем не менее, последние данные свидетельствуют о том, что глотание слюны как механизм транслокации может привести к устойчивой колонизации ЖКТ. Выявление того, возникают ли общие клоны между участками тела в результате внутриорганизменной транслокации - задача выполнимая, но сложная; это не было показано ранее на большой когорте пациентов.
В данной работе мы исследуем внутриоргинизменное разнообразие, а также динамику транслокации по участкам тела, используя деконволютные метагеномные чтения P. aeruginosa от 256 пациентов, выделенных из дыхательных путей и кишечника. Из 84 пациентов, у которых удалось восстановить геномы P. aeruginosa, было 27 случаев, когда один и тот же клон P. aeruginosa был обнаружен в нескольких местах тела. Используя моделирование, мы показали, что большинство случаев обнаружения в разных участках тела, скорее всего, связано с транслокацией клонов внутри организма пациента, а не с независимым приобретением из больничной среды.
Используя генетическую реконструкцию, мы показываем, что большинство клонов, вероятно, занимают респираторную нишу, и что вероятное направление передачи клонов - от легких к кишечнику. Анализ вариабельности выявил сильное обогащение мутаций в генах, связанных с устойчивостью к противомикробным препаратам, независимо от типа образца. Таким образом, мы сообщаем о значительно большем количестве транслокаций, чем отмечалось ранее, и подчеркиваем, что инфекции нижних дыхательных путей могут приводить к стойкой колонизации кишечника P. aeruginosa, что является основным фактором риска развития сепсиса у уязвимых пациентов.
