Устойчивые к антибиотикам бактерии скрываются в кишечнике здоровых носителей

Ученые из Института генома Сингапура (GIS) A*STAR выяснили, как Carbapenemase-producing Enterobacteriaceae (CPE) — полирезистентные бактерии — скрываются среди микробиоты кишечника у бессимптомных носителей. Исследование опубликовано в Nature Microbiology.

Длительная колонизация микробиома кишечника CPE, семейством бактерий, устойчивых к большинству антибиотиков, вызывает растущую озабоченность в сфере общественного здравоохранения, так как может приводить к передаче в сообществе и угрожающим жизни инфекциям. Индивиды могут стать носителями CPE (например, E. coli или K. pneumoniae) через контакт с загрязненными поверхностями или употребление зараженной пищи; длительный прием антибиотиков также является фактором риска колонизации. У некоторых могут развиться CPE-инфекции, лечение которых часто требует применения нескольких антибиотиков «последней надежды». В тяжелых случаях неудачи лечения приводят к высокой смертности (до 50%) среди госпитализированных пациентов.

Ученые полагают, что CPE скрываются в кишечнике человека, колонизируя его бессимптомно и маскируясь среди триллионов полезных бактерий, ожидая возможности вызвать инфекцию или передаться другим людям.

Чтобы изучить эффекты колонизации CPE и последующей деколонизации на микробиом кишечника, команда сотрудничала с Госпиталем Тан Ток Сен (TTSH), исследуя микробиом кишечника CPE-положительных субъектов и членов их семей в течение года.

Они отслеживали кишечные бактерии, анализируя их метагеномные ДНК-сигнатуры, и обнаружили, что CPE не полностью «молчат» в кишечнике. Колонизация CPE оставляет характерные следы, истощая ключевые бактерии, чьи функции связаны с поддержанием здоровья кишечника путем сдерживания воспаления.

Команда также обнаружила, что колонизация CPE носит динамический характер и потенциально может приводить к обмену генетическими элементами, которые обеспечивают устойчивость к антибиотикам, между разными видами бактерий.

Анализируя полногеномные последовательности штаммов CPE, они обнаружили мутации в ключевых функциональных генах и различия в профилях устойчивости к антибиотикам между высокосходными штаммами Escherichia coli (E. coli) и Klebsiella pneumoniae (K. pneumoniae), что может объяснять, почему CPE способны успешно скрываться в кишечнике. Восстановление баланса кишечных бактерий, особенно ключевых видов, модулирующих воспаление, может стать путем для содействия деколонизации CPE и предотвращения дальнейшей передачи устойчивости к антибиотикам.

Д-р Ниранджан Нагараджан: «CPE особенно опасны с точки зрения антимикробной резистентности, потому что они несут гены устойчивости на мобильных элементах, которые могут обмениваться между бактериями, быстро создавая супербактерии из безвредных. Они как смертоносные убийцы, скрывающиеся на виду среди кишечных бактерий. Однако их присутствие не остается незамеченным для кишечного бактериального сообщества, и, возможно, ключ к их устранению — в использовании силы этого сообщества».

Д-р Джонатан Тео: «Наше исследование было уникальным, так как мы наблюдали за колонизированными CPE пациентами и их семьями в течение года, что позволило отследить изменения в их кишечных бактериальных сообществах. Мы использовали передовые метагеномные технологии».

Проф. Патрик Тан: «Среди организмов, вызывающих озабоченность, CPE находятся близко к вершине списка из-за их способности передавать устойчивость к антибиотикам и колонизировать кишечник человека даже при отсутствии явной инфекции и приема антибиотиков».