Ученые обнаружили, что бактерия Clostridium difficile, инфицирующая кишечник, эволюционирует в два отдельных вида, причем одна группа хорошо приспособлена к распространению в больницах. Исследователи из Института Велком Сэнгера Лондонской школы гигиены & Тропическая медицина и ее сотрудники определили генетические изменения у недавно появившихся видов, которые позволяют им процветать на западной диете, богатой сахаром, избегать обычных больничных дезинфицирующих средств и легко распространяться. По их оценкам, этот появляющийся вид, способный вызывать изнурительную диарею, начал появляться тысячи лет назад, и на его долю приходится более двух третей здравоохранения C. difficile-инфекции.
Опубликовано в Nature Genetics сегодня (12 августа), крупнейшем в истории геномном исследовании C. difficile показывает, как бактерии могут эволюционировать в новый вид, и демонстрирует, что C. difficile продолжает развиваться в ответ на поведение человека. Результаты могут помочь информировать пациентов о диете и инфекционном контроле в больницах.
C. difficile могут инфицировать кишечник и являются основной причиной диареи, связанной с приемом антибиотиков, во всем мире. Пока кто-то здоров и не принимает антибиотики, миллионы «хороших» бактерий в кишечнике сохраняют C. difficile под контролем. Однако антибиотики уничтожают нормальные кишечные бактерии, делая пациента уязвимым для C. difficile в кишечнике. Это трудно поддается лечению и может вызвать воспаление кишечника и тяжелую диарею.
Часто встречается в больницах, C. difficile образует устойчивые споры, которые позволяют ему оставаться на поверхности и легко распространяться между людьми, что создает значительную нагрузку на систему здравоохранения.
Чтобы понять, как развивается эта бактерия, исследователи собрали и культивировали 906 штаммов C. difficile, выделенный от людей, животных, таких как собаки, свиньи и лошади, а также окружающей среды. Секвенировав ДНК каждого штамма, а также сравнив и проанализировав все геномы, исследователи обнаружили, что C. difficile в настоящее время развивается в два отдельных вида.
Доктор. Нитин Кумар, первый автор из Wellcome Sanger Institute, сказал: "Наш широкомасштабный генетический анализ позволил нам обнаружить, что C. difficile в настоящее время формирует новый вид, одна группа которого специализируется на распространении в больничных условиях. Этот новый вид существует тысячи лет, но это первый раз, когда кто-либо изучает C. difficile таким образом, чтобы идентифицировать его. Эта конкретная бактерия была создана для того, чтобы воспользоваться преимуществами современной практики здравоохранения и питания человека, еще до того, как появились больницы."
Исследователи обнаружили, что этот новый вид, названный C. difficile clade A, составляла примерно 70% образцов от пациентов больниц. У него были изменения в генах, которые метаболизируют простые сахара, поэтому исследователи затем изучили C. difficile у мышей и обнаружил, что недавно появившиеся штаммы колонизируют мышей лучше, если их диета была обогащена сахаром. Он также развил различия в генах, участвующих в образовании спор, что привело к гораздо большей устойчивости к обычным дезинфицирующим средствам в больницах. Эти изменения позволяют легче распространяться в медицинских учреждениях.
Анализ знакомств показал, что в то время как C. difficile Clade A впервые появился около 76000 лет назад, количество различных штаммов этого штамма начало увеличиваться в конце 16 века, до основания современных больниц. С тех пор эта группа процветает в больницах, предлагая множество штаммов, которые продолжают приспосабливаться и развиваться.
Доктор. Тревор Лоули, старший автор из Института Wellcome Sanger, сказал: "Наше исследование предоставляет основанные на геноме и лабораторные данные доказательства того, что образ жизни человека может побуждать бактерии к образованию новых видов, чтобы они могли распространяться более эффективно. Мы показываем, что деформации C. difficile продолжали развиваться в соответствии с современными диетами и системами здравоохранения и показали, что сосредоточение внимания на диете и поиск новых дезинфицирующих средств может помочь в борьбе с этими бактериями."
Профессор Брендан Рен, автор из Лондонской школы гигиены & Тропическая медицина сказала: "Это самый крупный сборник и анализ языка C. difficile из 33 стран мира дает нам совершенно новое понимание эволюции бактерий. Это показывает важность геномного надзора за бактериями. В конечном счете, это может помочь понять, как развиваются другие опасные патогены, адаптируясь к изменениям в образе жизни людей и режимах здравоохранения, которые затем могут повлиять на политику здравоохранения."