Naukowcy mapują, jak śmiercionośne bakterie ewoluowały, stając się epidemią – SofolFreelancer


Mężczyzna z respiratorem na twarzy

Pseudomonas aeruginosa – bakteria środowiskowa mogąca powodować wyniszczające zakażenia oporne na wiele leków, szczególnie u osób z chorobami płuc – ewoluowała szybko i rozprzestrzeniła się na całym świecie w ciągu ostatnich 200 lat, prawdopodobnie na skutek zmian w zachowaniu człowieka, jak wykazały nowe badania.

Zaskakujące jest, jak szybko te bakterie ewoluują i mogą stać się epidemią, a także jak potrafią się specjalizować w konkretnym środowisku płuc Aarona Weimanna

P. aeruginosa odpowiada za ponad 500 000 zgonów rocznie na całym świecie, z czego ponad 300 000 jest związanych z opornością na środki przeciwdrobnoustrojowe (AMR). Osoby z takimi schorzeniami jak POChP (uszkodzenie płuc związane z paleniem), mukowiscydoza (CF) i rozstrzenie oskrzeli niezwiązane z mukowiscydozą są szczególnie podatne.

Jak P. aeruginosa ewoluował z organizmu środowiskowego do wyspecjalizowanego patogenu ludzkiego, co nie było wcześniej znane. Aby to zbadać, międzynarodowy zespół kierowany przez naukowców z University of Cambridge zbadał dane DNA z prawie 10 000 próbek pobranych od zakażonych osób, zwierząt i środowisk na całym świecie. Ich wyniki to Dzięki mapowaniu danych zespół był w stanie stworzyć drzewa filogenetyczne – „drzewa genealogiczne” – które pokazują, w jaki sposób bakterie z próbek są ze sobą powiązane. Co niezwykłe, odkryli, że prawie siedem na dziesięć infekcji jest spowodowanych przez zaledwie 21 klonów genetycznych lub „gałęzie” drzewa genealogicznego, które szybko ewoluowały (poprzez nabywanie nowych genów od sąsiadujących bakterii), a następnie rozprzestrzeniły się globalnie w ciągu ostatnich 200 lat. To rozprzestrzenianie się nastąpiło najprawdopodobniej w wyniku tego, że ludzie zaczęli żyć na gęsto zaludnionych obszarach, gdzie zanieczyszczenie powietrza czyniło nasze płuca bardziej podatnymi na infekcje i gdzie istniało więcej możliwości rozprzestrzeniania się infekcji.

Te klony epidemiczne mają wewnętrzną preferencję do zakażania określonych typów pacjentów, przy czym niektóre faworyzują pacjentów z mukowiscydozą, a inne osoby bez mukowiscydozy. Okazuje się, że bakterie mogą wykorzystywać wcześniej nieznany defekt odpornościowy u osób z mukowiscydozą, pozwalając im przetrwać w makrofagach. Makrofagi to komórki, które „zjadają” atakujące organizmy, rozkładając je i zapobiegając rozprzestrzenianiu się infekcji. Jednak wcześniej nieznana wada układu odpornościowego pacjentów z mukowiscydozą oznacza, że ​​gdy makrofag „połknie” P. aeruginosanie jest w stanie się go pozbyć.

Po zainfekowaniu płuc bakterie te ewoluują na różne sposoby, aby stać się jeszcze bardziej wyspecjalizowanymi w konkretnym środowisku płuc. W rezultacie niektóre klony mogą być przenoszone u pacjentów z mukowiscydozą, a inne u pacjentów bez mukowiscydozy, ale prawie nigdy między grupami pacjentów z mukowiscydozą i bez mukowiscydozy.

Profesor Andres Floto, dyrektor UK Cystic Fibrosis Innovation Hub na Uniwersytecie Cambridge i w Royal Papworth Hospital NHS Foundation Trust oraz starszy autor badania, powiedział: „Nasze badania nad Pseudomonas nauczyły nas nowych rzeczy na temat biologii mukowiscydozy i ujawniły ważne sposoby, dzięki którym możemy poprawić odporność na atakujące bakterie w tej i potencjalnie innych chorobach.

„Z klinicznego punktu widzenia badanie to ujawniło ważne informacje na temat Pseudomonas. Skupialiśmy się zawsze na tym, jak łatwo ta infekcja może rozprzestrzeniać się między pacjentami z mukowiscydozą, ale wykazaliśmy, że może rozprzestrzeniać się z niepokojącą łatwością również między innymi pacjentami. Ma to bardzo ważne konsekwencje dla kontroli zakażeń w szpitalach, gdzie nie jest niczym niezwykłym, że zakażona osoba znajduje się na otwartym oddziale z kimś potencjalnie bardzo podatnym na zakażenie.

„Mamy niesamowite szczęście w szpitalu Royal Papworth, gdzie mamy pojedyncze pokoje i opracowaliśmy oraz oceniliśmy nowy system wentylacji, aby zmniejszyć ilość bakterii unoszących się w powietrzu i chronić wszystkich pacjentów”.

Dr Aaron Weimann z Victor Phillip Dahdaleh Heart & Lung Research Institute na University of Cambridge, pierwszy autor badania, powiedział: „To niezwykłe, jak szybko te bakterie ewoluują i mogą stać się epidemią, a także jak mogą specjalizować się w określonym środowisku płuc. Naprawdę potrzebujemy systematycznych, proaktywnych badań przesiewowych wszystkich grup pacjentów z grupy ryzyka, aby wykryć i miejmy nadzieję zapobiec pojawieniu się kolejnych klonów epidemicznych”.

Odniesienie
Weimann, A i in. Ewolucja i adaptacja Pseudomonas aeruginosa specyficzna dla żywiciela. Science; 4 lipca 2024; adi0908

Leave a Reply