Ufarlig eller dødbringende? Undersøgelse af udviklingen af ​​E. coli

Genetisk materiale fra E. coli-bakterier i husdyr kan bidrage til udviklingen af ​​dødelige pandemiske stammer af E. coli hos mennesker, viser ny forskning.

E. coli lever normalt som harmløse bakterier i mave-tarmkanalen hos fugle og pattedyr, herunder mennesker. De opholder sig også, uafhængigt af en vært, i miljøer som vand og jord og i fødevarer, herunder kyllinge- og kalkunkød, rå mælk, oksekød, svinekød og blandet salat.

Disse bakterier kan forårsage sygdom, hvis de besidder eller erhverver faktorer, der gør det muligt for dem at overleve i områder af den menneskelige krop uden for tarmen.

E. coli er den primære kilde til urinvejsinfektioner, en almindelig årsag til hospitalsindlæggelser. Det kan også føre til sepsis, som dræber 11 millioner mennesker globalt hvert år, og meningitis, en infektion, der påvirker hjernen og rygmarven.

Dr. Cameron Reid, fra University of Technology Sydney, sagde, at formålet med undersøgelsen, der for nylig blev offentliggjort i Nature Communications , var for bedre at forstå evolutionen og de genomiske karakteristika af en fremvoksende stamme af E. coli kendt som ST58.

ST58 er blevet isoleret fra blodbaneinfektioner hos patienter over hele verden, inklusive Frankrig, hvor antallet af infektioner med denne stamme viste sig at være fordoblet over en 12-årig periode. ST58 er også mere lægemiddelresistent end andre stammer.

"Vores team analyserede E. coli ST58-genomer fra mere end 700 mennesker, dyr og miljøkilder rundt om i verden for at lede efter spor om, hvorfor det er en ny årsag til sepsis og urinvejsinfektioner," sagde Dr. Reid.

"Vi fandt ud af, at E. coli ST58 fra grise, kvæg og kyllinger indeholder stykker af genetisk materiale, kaldet ColV-plasmider, som er karakteristiske for denne sygdomsstamme, der forårsager E. coli," sagde han.

Plasmider er bittesmå dobbeltstrengede DNA-molekyler, adskilt fra det bakterielle kromosom, som kan replikere uafhængigt og overføres på tværs af forskellige E. coli-stammer, hvilket hjælper med udviklingen af ​​virulens.

Erhvervelse af ColV-plasmider kan prime E. coli-stammer til at forårsage ekstra-intestinale infektioner hos mennesker og også øge sandsynligheden for antimikrobiel resistens, tyder forskningen på.

"Zoonose, især i relation til E. coli, bør ikke blot ses som overførsel af et patogen fra et dyr til et menneske," sagde forskningsmedforfatter professor Steven Djordjevic.

"Det skal snarere forstås som et komplekst fænomen, der opstår fra et stort netværk af interaktioner mellem grupper af E. coli (og andre bakterier), og det selektive pres, de møder hos både mennesker og dyr," sagde han.

Resultaterne tyder på, at alle tre hovedsektorer inden for fødevareproduktion (kvæg, høns og svin) har fungeret som baggrund for udviklingen og fremkomsten af ​​dette patogen.

"Bidraget fra ikke-menneskelige kilder til smitsomme sygdomme hos mennesker er typisk dårligt forstået, og dets potentielle betydning undervurderet, som debatten om den økologiske oprindelse af SARS-CoV2-virus vidner," sagde Dr. Reid.

"I en globaliseret verden, der er særdeles modtagelig for hurtig spredning af patogener, kan betydningen af ​​proaktiv håndtering af mikrobielle trusler mod folkesundheden ikke undervurderes."

Undersøgelsen har brede implikationer for folkesundhedspolitikken, der spænder over fødevareindustrien, veterinære og kliniske miljøer.

"Hidtil har infektionssygdomme folkesundhed været en reaktiv disciplin, hvor handling kun kan tages, efter at et patogen er dukket op og har gjort noget skade," sagde Dr. Reid.

"Ideelt set kan fremtidens folkesundhed for infektionssygdomme med fremkomsten og den udbredte optagelse af genomsekventeringsteknologi gå over til en primært proaktiv disciplin, hvor genomiske overvågningssystemer er i stand til at forudsige patogenfremkomst og informere om effektive interventioner."

Dr. Reid sagde, at for at et sådant system skal fungere, kræver det løbende forskning og samarbejde med regeringen, offentlige sundhedsorganer, fødevareproducenter og klinikere, og det vil involvere overvågning af en række ikke-menneskelige kilder til mikrober.

"Dette vil omfatte husdyr og vilde dyr - især fugle - fødevarer, kloakering og vandveje, i det, der omtales som en 'One Health'-tilgang. Nogle mikrober, som ST58 E. coli, kender meget få barrierer mellem disse stadigt mere indbyrdes forbundne værter og miljøer.

"Et One Health genomisk patogenovervågningssystem ville være en revolution inden for folkesundheden og gøre meget for at nedbryde historisk menneskecentrerede tilgange uden forbindelse med verden omkring os."