Кодирующий бактериоцин энтерококк вытеснил конкурентов в отдельной больнице и в мире

Enterococcus faecium — комменсальная бактерия желудочно-кишечного тракта (ЖКТ), которая может стать причиной серьезных инфекций (обычно крови и мочеполовой системы) у людей с ослабленным иммунитетом. Госпитализированные пациенты часто получают большие дозы антибиотиков, что снижает разнообразие микробиоты и способствует распространению резистентных к антибиотикам микроорганизмов, таких как резистентная к ванкомицину бактерия E. faecium (VREfm). Рост популяции VREfm в кишечнике повышает риск развития инвазивных инфекций крови и передачи микроорганизма другим людям. Исследователи из США использовали результаты секвенирования, чтобы охарактеризовать структуру популяции VREfm и динамику передачи этого микроорганизма в медицинских учреждениях.

Линии VREfm обычно принадлежат к клональному комплексу 17 (CC17), части клады A1. Штаммы CC17 часто кодируют гены устойчивости к противомикробным препаратам, мобильные генетические элементы и гены, которые обеспечивают метаболизм аминосахаров, часто обнаруживаемых в эпителии ЖКТ и муцине.

Между 2017 и 2022 годом авторы собрали 710 изолятов VREfm в медицинском центре Университета Питтсбурга. Обычно это были изоляты из мочи, крови и ран. Авторы идентифицировали 42 сиквенс-типа и построили филогенетическое древо на основе 1604 коровых генов. Выявленные линии ST17, ST117, ST1471 и ST80 принадлежали к CC17.

Затем исследователи посмотрели, какие сиквенс-типы превалировали в разные промежутки времени. До 2020 года это была линия ST17. После на ее смену пришла ST1478, при этом ST17 пошла на спад и к концу 2022 года не определялась. Линии ST80 и ST117 не определялись в 2017 году, но к 2022 году стали преобладать в популяции. У новых линий были гены устойчивости к антибиотикам и утилизации аминосахаров, а также генов вирулентности.

Был и еще один фактор успеха новых линий — они подавляли рост старых. Так, изолят ST117 подавлял рост ST17. Оказалось, что 36% изолятов экспрессируют бактериоцин T8 (противомикробный пептид). Новые линии несли гены бактериоцина чаще: ST80 (70%), ST117 (74%) и ST1478 (96%). Бактериоцин Т8 и соответствующий фактор устойчивости были закодированы на плазмиде, которая также кодировала гены мобилизации mobABC, что обеспечивало перенос плазмиды. Если заразить мышь одновременно ST117 и ST17, то ST117 вскоре вытеснит старую линию. Таким образом, бактериоцин Т8 обеспечивает конкурентное преимущество VREfm в ЖКТ млекопитающих.

Далее авторы проверили, распространяются ли выявленные закономерности на другие медицинские центры. Для этого они проанализировали 15 631 общедоступный геном VREfm, изоляты были выделены у людей с 2002 по 2022 год в 53 странах. В мире преобладала линия ST80, в основном в Европе и Азии, потом шла ST117. ST17 в основном встречалась в Северной Америке. До 2010 года ST17 и ST18 были наиболее распространенными линиями, а ST80 и ST117 обнаруживались очень редко. Однако после 2010 года ST117 и ST80 фактически заменили ST17 и ST18. То есть локальное распространение ST80 и ST117 отражает глобальные тенденции.

Бактериоцин T8 часто встречался в новых линиях ST80, ST117 и ST1478 по всему миру. Предположительно, более 79% изолятов в каждой линии кодируют бактериоцин. Бактериоцин T8 был обнаружен только у 30% изолятов в ранее доминирующей линии ST17.

Таким образом, авторы охарактеризовали локальную и глобальную популяционную структуру и временную динамику VREfm. За шесть лет в отдельном медицинском центре и за 20 лет по всему миру произошла замена линий, связанная с распространением штаммов, кодирующих бактериоцин Т8. Он обеспечивает сильное конкурентное преимущество, которое наблюдается как in vitro, так и in vivo.

Фаговая терапия временно помогла при энтерококковой бактериемии