Szkodliwe bakterie szpitalne wyewoluowały „w odpowiedzi na nowoczesne diety”
Clostridioides difficile to forma bakterii, która zazwyczaj infekuje pacjentów w środowiskach szpitalnych po otrzymaniu antybiotykoterapii, która zaburzyła równowagę bakteryjną w ich jelitach. Nowe badania wyjaśniają, w jaki sposób ewoluuje ta bakteria, i sugerują nowe sposoby zapobiegania i leczenia.
Clostridioides difficile (formalnie znany jako Clostridium difficile) są główną przyczyną zakażeń bakteryjnych w szpitalach.
C. diff. spowodował prawie 50000 infekcji w ciągu zaledwie 1 roku w samych Stanach Zjednoczonych, zgodnie z szacunkami z 2015 r. z Centers for Disease Control and Prevention (CDC).
CDC również dzwoni C. diff. „Poważne zagrożenie dla zdrowia”. Wynika to z nasilenia objawów towarzyszących infekcji, zwłaszcza biegunki i nudności, oraz z powodu bardzo trudnych do wyleczenia objawów. Prawdopodobnie wynika to nawet z 15 000 zgonów C. diff. infekcje w USA każdego roku, twierdzi CDC.
Nowe badania przeprowadzone przez Wellcome Sanger Institute, London School of Hygiene & Tropical Medicine oraz inne instytucje badawcze oferują teraz więcej wyjaśnień, w jaki sposób C. diff. tak dobrze przystosowały się do szpitali i innych środowisk i dlaczego tak trudno je wyplenić.
W badaniu zespół przeanalizował genetykę C. diff. po zebraniu próbek z różnych hostów i środowisk. Wyniki, które pojawiają się w Nature Genetics, wyjaśnij, w jaki sposób te bakterie ewoluowały i nadal ewoluują.
Autorzy badania sugerują, że ich odkrycia mogą również wskazywać na nowe sposoby zapobiegania i leczenia C. diff.
Mapowanie C. diff.Ewolucja genetyczna
Do swoich badań naukowcy zsekwencjonowali i porównali DNA 906 szczepów C. diff. Spośród nich wyizolowali 761 szczepów od ludzi, 166 od zwierząt, w tym psów, koni i świń oraz 29 szczepów z różnych środowisk.
Próbki pochodziły z 33 krajów, choć większość - aż 465 - pochodziła z Wielkiej Brytanii.
Po przeanalizowaniu DNA wszystkich próbek bakterii, naukowcy dokonali intrygującego odkrycia: C. diff. wciąż ewoluuje i podzielił się na dwa gatunki. Jeden przystosował się do łatwego przenikania do środowisk szpitalnych i infekowania ludzkich żywicieli.
„Nasza szeroko zakrojona analiza genetyczna pozwoliła nam to odkryć C. diff. obecnie tworzy nowy gatunek, a jedna grupa specjalizuje się w rozprzestrzenianiu się w środowiskach szpitalnych ”- wyjaśnia współautor, dr Nitin Kumar.
„Ten wyłaniający się gatunek istnieje od tysięcy lat, ale jest to pierwszy raz, kiedy ktoś go badał C. diff. genomy w ten sposób, aby je zidentyfikować. Ta konkretna bakteria została przygotowana do wykorzystania nowoczesnych praktyk zdrowotnych i diety ludzi, zanim jeszcze istniały szpitale ”- dodaje.
Zespół zauważył, że ten gatunek - który nazywają C. diff. klad A - stanowił około 70% próbek, które pobrali od osób przyjętych do szpitala.
Naukowcy również to odkryli C. diff. klad A wykazał zmiany w genach odpowiedzialnych za metabolizm cukrów prostych, co dało naukowcom wyobrażenie, że bakterie mogą rozwijać się u żywicieli, których dieta była bogata w cukier.
Eksperyment na myszach wykazał, że ta hipoteza była słuszna - bakterie należące do kladu A były w stanie lepiej skolonizować zwierzęta, które spożywały dietę wzbogaconą w cukier.
Zespół badawczy również to zauważył C. diff. klad A miał różnice w genach odpowiedzialnych za tworzenie zarodników, co czyniło je bardziej odpornymi na powszechne sposoby zwalczania bakterii w szpitalach, a mianowicie na silne środki dezynfekujące.
C. diff. ewoluował wraz z dietą ludzi
Według dalszych analiz C. diff. klad A pojawił się około 76 000 lat temu i zaczął się dalej różnicować i ewoluować około 1595 roku. Ten gatunek wciąż ewoluuje i dostosowuje się, ostrzegają naukowcy.
„Nasze badanie dostarcza dowodów opartych na genomie i badaniach laboratoryjnych, że styl życia człowieka może napędzać bakterie do tworzenia nowych gatunków, aby mogły się bardziej efektywnie rozprzestrzeniać” - zauważa starszy autor dr Trevor Lawley.
Nie tylko to, ale eksperymenty laboratoryjne sugerują, że te uparte bakterie ewoluowały, by dobrze się rozwijać w organizmach poddanych nowoczesnej diecie bogatej w cukier.
Chociaż te odkrycia pokazują, jak to zrobić C. diff. stały się tak poważnym zagrożeniem dla opieki zdrowotnej, że mogą również wskazywać drogę naprzód w zapobieganiu zakażaniu przez te bakterie osób wrażliwych, twierdzą naukowcy.
„Pokazujemy, że szczepy C. diff. bakterie nadal ewoluowały w odpowiedzi na nowoczesne diety i systemy opieki zdrowotnej i pokazują, że skupienie się na diecie i poszukiwaniu nowych środków dezynfekujących może pomóc w walce z tą bakterią ”.
Dr Trevor Lawley
„Ten największy w historii zbiór i analiza plików C. diff. całe genomy z 33 krajów na całym świecie dają nam zupełnie nowe pojęcie o ewolucji bakterii ”- dodaje współautor, prof. Brendan Wren.
„Ujawnia znaczenie nadzoru genomu nad bakteriami. Ostatecznie może to pomóc w zrozumieniu, jak inne niebezpieczne patogeny ewoluują, dostosowując się do zmian w stylu życia ludzi i reżimach opieki zdrowotnej, co może następnie wpływać na politykę zdrowotną ”- sugeruje.
