Устойчивость к бактериофагам формирует популяции сальмонеллы
Исследователи из Института Квадрам и Университета Восточной Англии выяснили, как устойчивость помогла доминирующим штаммам Salmonella получить преимущество. Помимо устойчивости к антимикробным препаратам, устойчивость к бактериофагам может дать этим бактериям краткосрочное преимущество.
В поисках новых способов борьбы с болезнетворными бактериями на фоне роста антимикробной резистентности рассматриваются и естественные враги бактерий — вирусы. Некоторые вирусы, называемые бактериофагами, специализируются на использовании бактерий для репликации и убивают своих хозяев.
Одной из основных причин бактериальных заболеваний в мире являются бактерии Salmonella, вызывающие 78 миллионов случаев заболеваний в год. Многие из них связаны с близкородственной группой Salmonella enterica серовар Typhimurium (сокращённо S. Typhimurium).
Успех S. Typhimurium обусловлен генетической гибкостью, позволяющей адаптироваться и вырабатывать устойчивость. Это приводит к волнам родственных штаммов, которые доминируют 10–15 лет, а затем сменяются новыми, потенциально более устойчивыми к контролю.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Microbial Genomics, учёные изучили влияние устойчивости к бактериофагам на циркулирующие популяции сальмонеллы и коэволюцию этих отношений «хищник-жертва». Это сложные отношения: хотя бактериофаги охотятся на бактерии, они также могут способствовать распространению генетического материала между штаммами через процесс фаг-опосредованной трансдукции.
«Возрождается интерес к использованию фагов в качестве альтернативы или дополнения к антибиотикотерапии. Ключ к пониманию потенциального возникновения резистентности к фаготерапии — в том, как эта резистентность возникает в природе», — сказал профессор Роб Кингсли.
Учёные совместно с Агентством по безопасности здоровья Великобритании (UKHSA) и Агентством по охране здоровья животных и растений (APHA) проанализировали полногеномные последовательности штаммов, собранных за последние десятилетия от инфекций человека и животных.
Они обнаружили, что штаммы сальмонеллы, лучше всего адаптированные к жизни в домашнем скоте и, следовательно, с наибольшей вероятностью вызывающие заболевания у людей, как правило, более устойчивы к бактериофагам. Устойчивость к фагам, по-видимому, помогает бактериям вторгаться в новые экологические ниши.
Текущий доминирующий штамм, ST34, помимо множественной лекарственной устойчивости, также демонстрирует более высокую резистентность к атаке бактериофагов, чем его предшественники. Это, вероятно, связано с приобретением им генетического материала фагов в свой геном, что повысило его устойчивость.
Однако это создаёт интригующую ситуацию: устойчивость к фагам означает, что эти бактерии с меньшей вероятностью приобретут новый генетический материал, включая гены устойчивости, через фаг-опосредованную трансдукцию. Может ли краткосрочная выгода от устойчивости к фагам привести к долгосрочным последствиям, лишив бактерии способности адаптироваться к изменениям, например, к новым методам лечения? Данные эпиднадзора позволяют предположить, что это открывает двери для появления нового клона, который его заменит.
Ясно, что для своевременного распознавания и реагирования на новые угрозы необходим геномный надзор за этими бактериями и их бактериофагами. Чем больше мы узнаём о коэволюции этих микробов, тем выше наши шансы противостоять их угрозам для здоровья человека.