Американские ученые обнаружили, что смертельно опасные бактерии VREfm (vancomycin-resistant Enterococcus faecium) научились вырабатывать антимикробные вещества, уничтожающие конкурирующие с ними другие микроорганизмы. Это позволяет возбудителю опасных инфекций (таких как сепсис, раневые инфекции и инфекции мочевыводящих путей) у госпитализированных пациентов занимать доминирующее положение в микробиоме. Открытие не только объясняет, почему один штамм VREfm вытеснил другие в больничных условиях, но и предлагает новые перспективы для борьбы с инфекциями, вызванными устойчивыми к препаратам микроорганизмами. Исследование опубликовано в журнале Nature Microbiology.
VREfm — один из самых опасных патогенов, распространенных в больничных условиях. Он устойчив к антибиотику ванкомицину и убивает до 40% зараженных. Инфекционный агент особенно опасен для пациентов с ослабленным иммунитетом, чей микробиом пострадал в результате приема антибиотиков, что позволяет VREfm беспрепятственно размножаться. Ранее считалось, что разнообразие штаммов этих бактерий снижается из-за случайных факторов, однако новое исследование раскрыло куда более интересный механизм: доминирующие штаммы начали производить специфические белки — бактериоцины, которые представляют собой нечто вроде «биооружия», убивающего конкурентов.
Чтобы понять, как VREfm занимает доминирующее положение в очаге инфекции, ученые использовали систему EDS-HAT, которая анализирует геномы бактерий у пациентов и выявляет вспышки внутрибольничных инфекций в режиме реального времени. Всего специалисты изучили 710 образцов VREfm, собранных за шесть лет в больницах Питтсбурга. Они обнаружили, что с 2017 по 2022 год количество штаммов сократилось с восьми до двух доминирующих. Генетический анализ показал, что эти штаммы приобрели гены, ответственные за производство бактериоцинов. Затем ученые проверили глобальную базу из 15 000 геномов VREfm и подтвердили: тот же процесс происходил по всему миру.
Результаты показали, что бактериоцины позволяют доминирующим штаммам уничтожать другие варианты VREfm в кишечнике пациентов, захватывая ресурсы. «Это было совершенно неожиданное открытие — я была удивлена, увидев такой яркий сигнал, — отметила Эмма Миллс из Питтсбургского университета. — Как только эти штаммы попадают в стационарные учреждения, например в больницу, и сталкиваются с другими штаммами VRE в кишечнике пациента, они берут верх. Это сценарий “убей своих приятелей и съешь их еду”». При этом новые штаммы не стали опаснее для людей — смертность осталась на прежнем уровне. Однако сужение разнообразия VREfm до одного-двух типов упрощает разработку методов лечения.
«Разнообразие популяции VREfm, по-видимому, сокращается: от множества различных типов, вызывающих инфекцию, к нескольким. Это означает, что вскоре у нас может остаться только одна цель для разработки терапевтических средств, таких как антибиотики или фаговая терапия, — прокомментировала старший автор исследования из Питтсбургского университета Дарья Ван Тайн. — Это также говорит о том, что бактериоцины очень эффективны, и, возможно, мы могли бы использовать их в своих целях».
Исследование подчеркивает важность мониторинга эволюции патогенов в реальном времени с помощью систем, подобных EDS-HAT. Дальнейшие исследования могут быть направлены на изучение того, как бактериоцины можно использовать для борьбы с опасными штаммами, не затрагивая полезные бактерии в микробиоме пациентов. Таким образом, открытие не только объясняет, как бактерии захватывают доминирующее положение, но и предлагает новые пути для разработки эффективных методов лечения устойчивых инфекций.
Автор: Богдан Скиба.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
