Ученые из Института генома A*STAR в Сингапуре (GIS) обнаружили, как Enterobacteriaceae (CPE), продуцирующие карбапенемазы — бактерии с множественной лекарственной устойчивостью — прячутся среди кишечных бактериальных сообществ бессимптомных носителей. Исследование было опубликовано в журнале Nature Microbiology.
Длительная колонизация кишечного микробиома CPE, семейством бактерий , устойчивых к большинству антибиотиков, является растущей проблемой общественного здравоохранения, поскольку может привести к передаче инфекции среди населения и опасным для жизни инфекциям CPE. Люди могут подвергаться колонизации CPE бактериями (например, E. coli или K. pneumoniae) при контакте с загрязненными поверхностями или при употреблении зараженных пищевых продуктов; длительное употребление антибиотиков также может быть фактором риска колонизации. У некоторых людей могут развиться инфекции CPE, и лечение часто включает использование нескольких антибиотиков «крайнего средства». В некоторых тяжелых случаях неэффективность лечения приводит к высокой летальности (до 50%) госпитализированных больных.
Одно место, где, по мнению ученых, прячется CPE, находится в кишечнике человека, колонизируя его бессимптомно и маскируя там триллионы хороших бактерий, ожидающих возможности вызвать инфекцию или передать ее другим людям.
Чтобы изучить влияние колонизации CPE и последующей деколонизации на микробиом кишечника, команда сотрудничала с больницей Тан Ток Сенг (TTSH) для изучения микробиома кишечника CPE-положительных субъектов и членов их семей в течение одного года.
Они отследили кишечные бактерии, проанализировав их метагеномные сигнатуры ДНК, и обнаружили, что CPE не полностью бесшумен в кишечнике. Команда обнаружила, что колонизация CPE оставляет контрольные следы, истощая ключевые бактерии, функции которых связаны с поддержанием здоровья кишечника за счет контроля воспаления.
Команда также обнаружила, что колонизация CPE была динамической и потенциально могла привести к обмену генетическими элементами, которые придают устойчивость к антибиотикам между видами бактерий.
Анализируя последовательности всего генома штаммов CPE, они обнаружили мутации в ключевых функциональных генах и различия в профилях устойчивости к антибиотикам между очень похожими штаммами Escherichia coli (E. coli) и Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae), которые могут объяснить, почему CPE способен удачно спрятаться в кишке. Восстановление баланса кишечных бактерий, особенно с точки зрения ключевых видов, которые модулируют воспаление кишечника, может обеспечить путь для содействия деколонизации CPE и предотвращения дальнейшей передачи устойчивости к антибиотикам.
Доктор Ниранджан Нагараджан, руководитель группы Лаборатории метагеномных технологий и микробных систем и заместитель директора по архитектуре генома в ГИС, а также соответствующий автор исследования, говорит, что «резистентность к противомикробным препаратам является серьезной проблемой общественного здравоохранения, оказывающей большое влияние на системы здравоохранения в Сингапуре. Наше исследование проливает свет на важное явление, которое вызывает озабоченность у врачей-инфекционистов во всем мире».
«CPE вызывают особое беспокойство с точки зрения устойчивости к противомикробным препаратам, потому что они несут гены устойчивости на мобильных элементах, которые могут обмениваться между бактериями, таким образом быстро создавая супербактерии из безвредных в остальном бактерий. Они подобны смертоносным убийцам, прячущимся среди кишечных бактерий на виду». , их присутствие не остается незамеченным толпой кишечных бактерий, и, возможно, ключом к их устранению является использование силы толпы».
Доктор Джонатан Тео Джин Юань, научный сотрудник Лаборатории метагеномных технологий и микробных систем в ГИС и соавтор исследования, говорит, что «предыдущие исследования CPE были сосредоточены в основном на эпидемиологии и молекулярных аспектах инфекции, но естественная история колонизации кишечника CPE осталась неизученной. Наше исследование было уникальным, поскольку оно наблюдало за пациентами с колонией CPE и членами их семей в течение года, что позволило нам отслеживать изменения в бактериальных сообществах их кишечника».
«Мы использовали передовые метагеномные технологии для глубокого изучения генетики их кишечных бактерий, отслеживания изменений на уровне всего генома, а затем проанализировали, как развивались их кишечные бактериальные сообщества по отношению к колонизации CPE».
Профессор Патрик Тан, исполнительный директор GIS, говорит, что «об устойчивости к противомикробным препаратам часто говорят как о следующей угрозе пандемии, которая может перегрузить системы здравоохранения во всем мире. передавать устойчивость к антибиотикам и колонизировать кишечник человека , даже при отсутствии явных инфекций и использования антибиотиков».
«Изучая колонизацию кишечника CPE с помощью передовых геномных инструментов, мы смогли обнаружить ключевые идеи, которые могут помочь нам уменьшить колонизацию кишечника, предотвратить распространение этих патогенов и, следовательно, защитить наше сообщество и системы здравоохранения».
