Ученые выяснили, как клон «супербактерии» E. coli захватывает кишечник человека

Исследователи из Университета Бирмингема обнаружили, что клон «супербактерии» E. coli эволюционировал так, чтобы не становиться настолько доминирующим, что это могло бы привести к полному исчезновению бактерии.

Ученые исследовали, как и почему клон E. coli под названием ST131 — прозванный «супербактерией» из-за устойчивости к множеству препаратов — стал основной причиной лекарственно-устойчивых инфекций, но не настолько доминирующим, чтобы уничтожить другие клоны, не имеющие множественной устойчивости.

Escherichia coli (E. coli) — распространенная бактерия в кишечнике человека и животных, часть нормальной микрофлоры. Существует множество типов E. coli, и хотя большинство безвредны, некоторые могут вызывать серьезные пищевые отравления или инфекции мочевыводящих путей и кровотока.

Число случаев заражения E. coli выросло на 27%: с 32 309 в 2012–2013 гг. до 41 060 в 2017–2018 гг. Этот рост связывают с увеличением числа устойчивых к антибиотикам инфекций, вызываемых «супербактериями».

Ключевое открытие: эволюционный механизм контроля

Доктор Алан МакНалли из Института микробиологии и инфекции Университета Бирмингема объяснил: «Наиболее глобально доминирующий клон E. coli, устойчивый к множеству препаратов, называется ST131. Хотя он появился и быстро распространился в конце 1990-х, он вызывал не более 20% клинических случаев E. coli. Наше исследование показало, что это связано с типом эволюционного отбора, называемым отрицательной частотно-зависимой селекцией (NFDS)».

Суть в том, что ни одному клону невыгодно становиться единственным в существовании. Если бы это произошло и все другие клоны E. coli исчезли, а затем что-то случилось бы с доминирующим клоном, E. coli исчезла бы полностью.

Генетическая причина успеха ST131

Профессор Юкка Корандер из Института Сэнгера, Университета Осло и Университета Хельсинки сообщил, что ученые также проанализировали почти 1000 геномных последовательностей штаммов внутри ST131. «Мы обнаружили, что в клоне ST131 было много вариаций в генах, участвующих в колонизации кишечника человека, по сравнению с неустойчивыми бактериями, очень близкородственными ST131».

Поскольку инфекция кровотока или мочевыводящих путей E. coli обычно возникает после колонизации кишечника, теперь известно, что с этой «супербактерией» произошли генетические изменения, позволяющие ей колонизировать кишечник гораздо успешнее, чем другим E. coli.

Значение для будущих исследований

Понимание того, почему устойчивая к множеству препаратов E. coli вытесняет резидентную здоровую E. coli в кишечнике, может помочь найти способы предотвратить это. Это станет фокусом дальнейших исследований.

Исследование опубликовано 23 апреля в журнале mBio. Работа проводилась совместно с Британским обществом антимикробной химиотерапии, Институтом Сэнгера, Лондонской школой гигиены и тропической медицины и Имперским колледжем Лондона.