Исследование выявило быструю эволюцию и глобальное распространение Pseudomonas aeruginosa

Новое исследование показало, что Pseudomonas aeruginosa — бактерия из окружающей среды, способная вызывать тяжелые инфекции с множественной лекарственной устойчивостью, особенно у людей с заболеваниями легких, — быстро эволюционировала и распространилась по миру за последние 200 лет, вероятно, из-за изменений в поведении человека.

Работа опубликована в журнале Science.

P. aeruginosa ежегодно вызывает более 500 000 смертей во всем мире, из которых более 300 000 связаны с устойчивостью к противомикробным препаратам (AMR). Особенно уязвимы люди с такими состояниями, как ХОБЛ (поражение легких, связанное с курением), муковисцидоз (МВ) и бронхоэктазы не-МВ природы.

Чтобы выяснить, как P. aeruginosa превратилась из организма окружающей среды в специализированного патогена человека, международная группа ученых под руководством Кембриджского университета проанализировала данные ДНК почти 10 000 образцов, взятых у инфицированных людей, животных и из окружающей среды по всему миру.

Создав филогенетические деревья, команда обнаружила, что почти семь из десяти инфекций вызваны всего 21 генетическим клоном или «ветвями» семейного дерева. Эти клоны быстро эволюционировали (приобретая новые гены от соседних бактерий) и затем распространились по всему миру за последние 200 лет.

Это распространение, скорее всего, стало результатом того, что люди начали жить в густонаселенных районах, где загрязнение воздуха сделало наши легкие более восприимчивыми к инфекциям и где было больше возможностей для их передачи.

Эти эпидемические клоны имеют внутреннее предпочтение к заражению определенных типов пациентов: одни предпочитают больных МВ, другие — пациентов без МВ. Оказалось, что бактерии могут использовать ранее неизвестный иммунный дефект у людей с МВ, позволяющий им выживать внутри макрофагов — клеток, которые «поедают» вторгшиеся организмы. Неизвестный ранее изъян в иммунной системе пациентов с МВ означает, что, поглотив P. aeruginosa, макрофаг не может от нее избавиться.

Попав в легкие, эти бактерии затем эволюционируют, чтобы стать еще более специализированными для конкретной легочной среды. В результате определенные клоны могут передаваться между пациентами с МВ и другими клонами между пациентами без МВ, но почти никогда — между этими двумя группами.

Профессор Андрес Флото, старший автор исследования, отметил: «Наше исследование Pseudomonas научило нас новому в биологии муковисцидоза и выявило важные способы улучшения иммунитета против вторгающихся бактерий при этом и, возможно, других состояниях. С клинической точки зрения оно раскрыло важную информацию. Фокус всегда был на легкости распространения этой инфекции между пациентами с МВ, но мы показали, что она с тревожной легкостью может распространяться и между другими пациентами».

Доктор Аарон Вайман, первый автор исследования, сказал: «Поразительно видеть скорость, с которой эти бактерии эволюционируют, становятся эпидемическими и специализируются для конкретной легочной среды. Нам действительно нужен систематический, проактивный скрининг всех групп пациентов из группы риска, чтобы выявлять и, надеюсь, предотвращать появление большего числа эпидемических клонов».