Новости

Международная космическая станция (МКС) - среда, в которой царят экстремальные условия, такие как микрогравитация, солнечная радиация и повышенный уровень CO2 представляет собой уникальное место для изучения выживания и адаптации микроорганизмов.    Недавние исследования показали, что микроорганизмы, подвергающиеся воздействию микрогравитации, могут приобретать резистентность к антибиотикам и повышенную вирулентность за счет быстрых мутаций и горизонтального переноса генов. Длительные космические путешествия в условиях микрогравитации также могут подорвать иммунную систему космонавтов, повышая их уязвимость к заболеваниям. Микробная популяция МКС может потенциально влиять на микробиомы космонавтов и пополняться с прибытием нового экипажа. Таким образом, понимание колонизации, сукцессии и взаимодействия микроорганизмов имеет ключевое значение для обеспечения благополучия космонавтов и управления микробными рисками в изолированных и замкнутых средах обитания человека. Настойчивые усилия были предприняты для мониторинга микробиома МКС посредством многочисленных миссий по отслеживанию микроорганизмов, идентификации новых микроорганизмов, изучения резистентности к антибиотикам и выявления микробных взаимодействий.    Микробные обитатели играют важную роль в влиянии на здоровье и самочувствие астронавтов на борту. Одним из микроорганизмов, представляющих особый интерес в нашем исследовании, является Enterobacter bugandensis, обнаруживаемый в основном в клинических образцах, включая желудочно-кишечный тракт, и обладающий патогенными свойствами, приводящими к множеству инфекций. Enterobacter bugandensis, недавно признанный вид, является одним из важных оппортунистических патогенов рода Enterobacter и выделялся преимущественно из клинических образцов. Виды этого грамотрицательного факультативного анаэробного рода обитают в различных средах, от почвы до кишечника человека. Кроме того, некоторые виды Enterobacter выступают в качестве оппортунистических патогенов человека, вызывая нозокомиальные инфекции с бактериемией, инфекции нижних дыхательных путей, остеомиелит, сепсис и инфекции мочевыводящих путей. Со временем у некоторых изолятов энтеробактерий стали проявляться механизмы множественной лекарственной резистентности (MDR), включая лактамазы расширенного спектра действия (ESBL), карбапенемазы, сверхэкспрессию AmpC и измененную проницаемость мембраны.    В недавних исследованиях сообщалось о выделении 13 штаммов E. bugandensis с множественной лекарственной резистентностью с борта МКС во время миссии Microbial Tracking 1 (MT-1). Зная о присутствии E. bugandensis на МКС, мы поставили перед собой главную цель - сравнить полученные на МКС геномы E. bugandensis с их наземными аналогами, уделяя особое внимание клиническим изолятам. Мы проследили эволюционную динамику ключевых генов, включая те, которые участвуют в предполагаемых функциональных адаптациях и потенциальных механизмах резистентности к противомикробным препаратам, возможно, обусловленных уникальными условиями космоса.    Расширяя наши исследования, мы изучили метагеномные прочтения, чтобы составить карту распространенности E. bugandensis в различных местах МКС и зафиксировать ее временную динамику. Кроме того, мы изучили существующие микробные сообщества E. bugandensis на МКС во время нескольких полетов и в разных местах МКС. Затем с помощью комбинации надежных вычислительных подходов были раскрыты сложные микробные взаимодействия E. bugandensis на МКС. Этот комплексный анализ не только проливает свет на то, как эти взаимодействия влияют на микробное разнообразие и способствуют потенциальной сукцессии E. bugandensis в уникальной среде обитания МКС, но и помогает в разработке стратегических профилактических мер против патогенных инфекций.    Отличаясь от своих земных собратьев, штаммы E. bugandensis с МКС продемонстрировали механизмы резистентности, которые относят их к группе патогенов ESKAPE - совокупности патогенов, признанных за их грозную устойчивость к противомикробным препаратам. Во время двухлетней миссии Microbial Tracking 1 из различных мест на МКС было выделено 13 штаммов E. bugandensis с множественной лекарственной резистентностью. Мы провели комплексное исследование, чтобы понять геномные особенности E. bugandensis, полученных с МКС, в сравнении с земными штаммами, уделяя особое внимание тем, которые ассоциируются с клиническими инфекциями. Мы раскрыли эволюционные траектории ключевых генов, особенно тех, которые способствуют функциональной адаптации и потенциальной резистентности к противомикробным препаратам.    Центральная гипотеза нашего исследования заключалась в том, что уникальная природа стрессов космической среды, отличная от земной, может быть причиной этих геномных адаптаций. Продолжая наше исследование, мы тщательно изучили распространенность и распределение E. bugandensis на МКС с течением времени. Этот временной анализ позволил получить представление о постоянстве, преемственности и потенциальных моделях колонизации E. bugandensis в космосе. Проведенный нами комплексный анализ позволил выявить не только то, как эти взаимодействия формируют микробное разнообразие, но и факторы, которые могут способствовать потенциальному доминированию и преемственности E. bugandensis в среде МКС.     Эти выводы имеют двоякое значение. Во-первых, они проливают свет на поведение, адаптацию и эволюцию микроорганизмов в экстремальных изолированных средах. Во-вторых, они подчеркивают необходимость принятия надежных профилактических мер, обеспечивающих здоровье и безопасность космонавтов за счет снижения рисков, связанных с потенциальными патогенами.    Благодаря синергетической интеграции геномики, метагеномики и метаболического моделирования мы раскрыли потенциальные стратегии, используемые E. bugandensis для адаптации и выживания в уникальной экосистеме МКС. Наш подход открывает перспективы для более широкого применения, особенно в наземных контролируемых условиях, таких как больничные палаты интенсивной терапии и хирургические операционные. В конечном итоге наши результаты прокладывают путь к более глубокому пониманию динамики микроорганизмов в экстремальных условиях, закладывают прочный фундамент для будущих гипотез и расширяют горизонты исследований в области микробной экологии.

Мужчина 53 лет поступил в отделение неотложной помощи с однодневным недомоганием, двусторонней болью в подреберье и снижением мочеиспускания.    В анамнезе - декомпенсированный цирроз печени вследствие употребления алкоголя, осложненный варикозным расширением вен пищевода и язвами желудка, перитонеальный асцит, несколько недавних эпизодов кровотечения из верхних отделов ЖКТ, моноклональная гаммопатия неизвестного происхождения и перенесенная простатэктомия вследствие рака простаты. Устный анамнез показал, что незадолго до поступления пациент активно пил и недавно употреблял устрицы, запеченные креветки и крабовое мясо. Во время осмотра в отделении неотложной помощи у пациента быстро развился септический шок.    Лабораторные исследования при поступлении показали тяжелый метаболический ацидоз, панцитопению и острую почечную недостаточность. Первичная КТ брюшной полости/таза показала цирротические изменения печени, варикозное расширение вен и утолщение стенок дистального отдела пищевода, двусторонние перинефральные жировые тяжи, распространяющиеся на таз, и перивезикальный жир. Пациент был госпитализирован в отделение интенсивной терапии для интубации/искусственной вентиляции легких и введения нескольких прессоров, а также эмпирического меропенема, ванкомицина и микафунгина, учитывая опасения септического шока. Первоначальный посев крови, взятый в отделении реанимации, был положительным с грамотрицательными палочками (как аэробными, так и анаэробными) менее чем через 24 часа после посеваа. Лабораторная идентификация    Культуры крови были взяты на анализ и молекулярную идентификацию. С помощью коммерческой мультиплексной молекулярной ПЦР панели образца положительной культуры крови не удалось провести идентификацию. Последующий рост микроорганизма на агаре Макконки через 18 часов выявил колонии не ферментирующие лактозу (изображение 1A). Микроорганизм был отрицательным по оксидазе, положительным по каталазе и индолу (изображение 1B) и демонстрировал выработку сероводорода при инокуляции на среду с тройным сахарным железом. Микроорганизм был окончательно идентифицирован как Edwardsiella tarda с помощью MALDI-TOF MS и был широко чувствителен ко всем протестированным антибиотикам, включая бета-лактамы и фторхинолоны. Обсуждение    Edwardsiella tarda - редко выделяемый представитель рода Enterobacterales, который  в большинстве случаев ассоциируется с гастроэнтеритом. Все чаще появляются сообщения о дополнительных проявлениях, включая перитонит, внутрибрюшной абсцесс и раневые инфекции. Бактериемия встречается редко и может привести к холангиту, холециститу и абсцессу печени путем гематогенного распространения. Пациенты пожилого возраста (>65 лет) и пациенты с заболеваниями гепатобилиарной системы, включая цирроз печени, злоупотребление алкоголем и нарушения метаболизма железа, подвержены повышенному риску внекишечных форм инфекции. Колонизация желудочно-кишечного тракта, как полагают, может даже стать предрасполагающим фактором, ведущим к бактериемии. Случаи гастроэнтерита обычно проходят сами собой, хотя при затяжном течении можно использовать ципрофлоксацин или триметоприм/сульфаметоксазол. Быстрая и точная диагностика бактериемии E. tarda очень важна, так как эта инфекция связана с повышенной летальностью, особенно среди пациентов с заболеваниями печени.    Как представители рода Enterobacterales, Edwardsiella sp. имеют общие биохимические особенности с другими представителями этого рода, в том числе обладают каталазоположительной и оксидазоотрицательной активностью. Отрицательная оксидаза помогает отличить E. tarda от Aeromonas/Plesiomonas - обоих видов, которые также ассоциируются с водной средой и вызывают желудочно-кишечные инфекции. E. tarda не ферментирует лактозу и восстанавливает серосодержащие аминокислоты до сероводорода. Это может привести к путанице с представителями рода сальмонелл, поскольку колонии имеют схожий внешний вид на средах, включая гектоген агар и ксилозо-лизиновый дезоксихолатный агар, предназначенный для восстановления и предположительной идентификации Salmonella из образцов желудочно-кишечного тракта. Важно отметить, что E. tarda также является индол-положительной, что позволяет биохимически дифференцировать эти два рода.    E. tarda ассоциируется с пресноводной или солоноватой водной средой. Этот микроорганизм является хорошо известным патогеном аквакультуры, вызывая серьезные инфекции у рыб и нанося значительный экономический ущерб. Для предотвращения заражения водных животных E. tarda используются вакцины и профилактические антибиотики. Инфицирование человека часто связано с употреблением зараженной рыбы и морепродуктов, а диагностика почти полностью зависит от микробиологической культуры. Клинические мультиплексные молекулярные панели для выявления инфекций желудочно-кишечного тракта и кровотока не способны обнаружить E. tarda. В случае данного пациента наиболее вероятным событием, приведшим к колонизации желудочно-кишечного тракта E. tarda, является недавнее употребление морепродуктов, что согласуется с ранее зарегистрированными случаями бактериемии E. tarda.    Пациента лечили меропенемом, который впоследствии был заменен пиперациллином/тазобактамом, а посевы крови очистились. Пациент был отключен от прессоров и экстубирован. К сожалению, в течение трех недель пациент декомпенсировался из-за усугубления шока и ацидоза и вскоре скончался.