Бактериальные штаммы, инфицирующие крупный рогатый скот и людей в США, имеют высокое сходство

Salmonella Dublin — это тип бактерий, который в основном инфицирует крупный рогатый скот, но некоторые штаммы также могут адаптироваться для заражения людей. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний США, он становится все более устойчивым к антибиотикам, что представляет растущую угрозу для общественного здравоохранения. Исследователи из Университета Пенсильвании изучили, как штаммы этого патогена — способного вызывать тяжелое заболевание и смерть у крупного рогатого скота, а также инфекции крови и госпитализацию у людей — эволюционируют и распространяются среди людей, скота и в окружающей среде в США.

В результатах, опубликованных на этой неделе (19 августа) в журнале Applied and Environmental Microbiology, исследователи сообщили, что, несмотря на некоторые генетические различия у 2150 штаммов Salmonella Dublin, бактерии оставались высоко схожими.

Это сходство демонстрирует потенциал для перекрестной передачи между крупным рогатым скотом, людьми и окружающей средой, отметила руководитель группы и старший автор исследования Эрика Ганда, доцент кафедры микробиомов сельскохозяйственных животных в Колледже сельскохозяйственных наук Пенсильванского университета.

«Это важно, потому что показывает, что Salmonella Dublin тесно связана между людьми, животными и окружающей средой, поэтому усилия по ее контролю должны учитывать все три компонента», — сказала она. «Результаты этого исследования предоставляют детальные генетические доказательства, которые могут помочь направлять эпиднадзор — отслеживание бактерий, стратегии вмешательства, такие как ограничение использования антибиотиков у скота, и политику общественного здравоохранения».

Команда проанализировала 2150 образцов Salmonella Dublin, собранных из трех источников — 581 от больного скота, 664 от больных людей и 905 из окружающей среды (включая продукты животного происхождения и фермерские источники) — в США с 2002 по 2023 год.

Образцы были идентифицированы через Национальный центр биотехнологической информации Pathogen Isolate Browser (общедоступный агрегатор патогенов с полногеномным секвенированием) и Национальную систему мониторинга устойчивости к противомикробным препаратам (NARMS) — сеть эпиднадзора за общественным здоровьем США, которая отслеживает устойчивость к антибиотикам у бактерий, обнаруженных у людей, в розничных мясных продуктах и у пищевых животных.

Доступность полногеномной последовательности штаммов патогена позволила исследователям собрать, проанализировать и сравнить каждый ген и то, как он экспрессировался в каждом штамме.

Используя общедоступные данные, команда искала генетические компоненты, связанные с повышенной патогенностью, такие как вирулентность (тяжесть или вредоносность заболевания) и устойчивость к противомикробным препаратам.

Они обнаружили, что бычьи штаммы (от крупного рогатого скота) имели самую высокую распространенность определенных генов устойчивости к противомикробным препаратам, более высокую распространенность небольшого участка кольцевой генетической материи, отдельной от основного генома, называемой плазмидой с множественной лекарственной устойчивостью, а также наибольшее генетическое разнообразие, что указывает на большее разнообразие среди штаммов крупного рогатого скота.

Несмотря на некоторые генетические различия в зависимости от источника штамма, генетические компоненты — называемые геномным ядром — общие для всех 2150 штаммов, были высоко схожи независимо от источника, заявили исследователи.

«Люди обычно заражаются, употребляя в пищу зараженную говядину, молоко или сыр, но прямой контакт со скотом, например, у работников ферм, также представляет риск», — сказала Ганда. «Это исследование показывает, что для борьбы с устойчивой к антибиотикам Salmonella Dublin мы должны использовать подход «Единое здоровье» — рассматривая, как люди, животные и окружающая среда взаимосвязаны в распространении и эволюции этого опасного патогена».

Это исследование использовало иной подход к Salmonella Dublin, чем предыдущие работы, отметила первый автор исследования София Кенни, постдокторант кафедры зоотехники.

«Многие прошлые исследования рассматривали конкретные источники, такие как только крупный рогатый скот, регионы или временные периоды, но это исследование использовало все общедоступные в США штаммы с полногеномным секвенированием от людей, крупного рогатого скота и окружающей среды», — сказала она. «Мы хотели выяснить потенциальную динамику «Единого здоровья» для этого патогена в США, крупной стране-производителе говядины и молочных продуктов, изучив геномные различия и стабильность среди штаммов из разных, но связанных источников и с течением времени».

Эволюция некоторых Salmonella Dublin в сторону повышенной множественной лекарственной устойчивости вызывает беспокойство, и за этим определенно нужно следить, отметила Кенни.

«Это осложняет лечение как для крупного рогатого скота, так и для людей, но знание генетических тенденций Salmonella Dublin из множества источников в США может лучше информировать о мерах контроля заболеваний и более целенаправленных усилиях по эпиднадзору», — сказала она.

В исследовании принял участие Нкучиа М'иканата, ведущий эпидемиолог Департамента здравоохранения Пенсильвании и аффилированный исследователь кафедры пищевых наук Пенсильванского университета.