Шкідливі лікарняні бактерії еволюціонували "у відповідь на сучасні дієти"
Clostridioides difficile це форма бактерій, яка зазвичай заражає пацієнтів у лікарняних умовах після того, як вони отримали антибіотикотерапію, яка порушує бактеріальний баланс у їх кишках. Нове дослідження пояснює, як розвивається ця бактерія, та пропонує нові шляхи вперед у профілактиці та терапії.
Clostridioides difficile (раніше відомий як Clostridium difficile) є основною причиною бактеріальних інфекцій у лікарнях.
C. диф. за оцінками Центру контролю та профілактики захворювань (CDC) лише за 1 рік спричинив майже 50 000 інфекцій лише за 1 рік.
Також дзвонить CDC C. диф. "Серйозна загроза здоров'ю". Це пов’язано з тяжкістю симптомів, що супроводжують інфекцію, зокрема діареєю та нудотою, і тому, що дуже важко піддається лікуванню. Вірогідно, що це призвело до 15 000 смертей C. диф. інфекцій у США щороку, кажуть у CDC.
Нові дослідження Інституту Wellcome Sanger, Лондонської школи гігієни та тропічної медицини та інших дослідницьких установ тепер пропонують більше пояснень щодо того, як C. диф. так добре пристосувались до лікарень та інших середовищ, і чому їх так важко викорінити.
У ході дослідження група проаналізувала генетичний склад C. диф. після збору зразків з різних хостів та середовищ. Результати, які відображаються в Генетика природи, поясніть, як ці бактерії еволюціонували і продовжують розвиватися.
Автори дослідження припускають, що їх результати також можуть вказувати на нові шляхи вперед у профілактиці та лікуванні C. диф.
Картування C. диф.Генетична еволюція
Для свого дослідження вчені здійснили секвенування та порівняння ДНК 906 штамів C. диф. З них вони виділили 761 штам від людей, 166 від тварин, включаючи собак, коней та свиней, та 29 штамів з різних середовищ.
Зразки надходили з 33 країн, хоча більшість - цілих 465 - надходили з Великобританії.
Проаналізувавши ДНК усіх їх бактеріальних зразків, дослідники зробили інтригуюче відкриття: C. диф. все ще розвивається і розділився на два види. Один пристосувався для легкого проникнення в лікарню та зараження людських господарів.
«Наш масштабний генетичний аналіз дозволив нам це виявити C. диф. в даний час формує новий вид, з однією групою, яка спеціалізується на розповсюдженні в лікарняному середовищі », - пояснює перший автор спільних досліджень Нітін Кумар, доктор філософії.
«Цей вид, що з’являється, існує тисячі років, але це вперше хтось вивчав C. диф. геноми таким чином ідентифікують його. Ця конкретна бактерія була підготовлена для того, щоб скористатися перевагами сучасної практики охорони здоров’я та дієт людини ще до існування лікарень », - зазначає він далі.
Команда зауважила, що цей вид - який вони називають C. диф. клада А - становила приблизно 70% зразків, які вони відібрали у осіб, які потрапили до лікарні.
Дослідники також виявили, що C. диф. клада А показала зміни в генах, які керують метаболізмом простих цукрів, що дало вченим уявлення про те, що бактерії можуть процвітати у господарів, дієта яких багата цукром.
Експеримент на мишах продемонстрував, що ця гіпотеза була правильною - бактерії, що належать до клади А, могли краще колонізувати тварин, які вживали дієту, збагачену цукром.
Дослідницька група також спостерігала це C. диф. клада А мала відмінності в генах, що рухають спороутворення, що робило їх більш стійкими до поширених способів боротьби з бактеріями в лікарнях, а саме до потужних дезінфікуючих засобів.
C. диф. еволюціонував із дієтами людини
Згідно з подальшим аналізом, C. диф. клада А виникла приблизно 76 000 років тому, і вона почала диференціюватись і розвиватися приблизно в 1595 році. Цей вид все ще розвивається та адаптується, попереджають дослідники.
"Наше дослідження пропонує докази на геномі та лабораторії, що спосіб життя людини може спонукати бактерії утворювати нові види, щоб вони могли ефективніше поширюватися", - зазначає старший автор Тревор Лоулі, доктор філософії.
Мало того, але лабораторні експерименти свідчать про те, що ці вперті бактерії еволюціонували, щоб процвітати в організмах, приготованих на сучасних дієтах, багатих на цукор.
Хоча ці висновки показують, як C. диф. ставши такою великою загрозою для охорони здоров'я, вони також можуть вказати на шлях упередження запобігання зараженню цих бактерій вразливими людьми, стверджують дослідники.
“Ми показуємо, що штами C. diff. бактерії продовжують розвиватися у відповідь на сучасні дієтичні системи та системи охорони здоров'я і виявляють, що зосередження на дієті та пошук нових дезінфікуючих засобів може допомогти у боротьбі з цією бактерією ".
Тревор Лоулі, к.т.н.
“Ця найбільша в історії колекція та аналіз C. диф. цілі геноми з 33 країн світу дають нам абсолютно нове розуміння еволюції бактерій », - додає співавтор професор Брендан Рен.
«Це виявляє важливість геномного нагляду за бактеріями. Врешті-решт, це може допомогти зрозуміти, як еволюціонують інші небезпечні патогени, адаптуючись до змін у способі життя та режимах охорони здоров’я, що в подальшому може спричинити політику охорони здоров’я », - припускає він.
