Лекарственно-устойчивые бактерии могут перемещаться из кишечника в легкие

Условно-патогенная бактерия Pseudomonas aeruginosa — одна из основных причин внутрибольничных инфекций, особенно у пациентов с ослабленным иммунитетом. Она не является частью нормального микробиома кишечника, и ее присутствие ассоциировано с повышенным риском развития легочных инфекций и смертности. Возможно, кишечник — это резервуар бактерий, откуда они могут перемещаться в легкие. Однако прямых доказательств такой миграции до сих пор не было выявлено.

В новой работе международная группа ученых исследовала связь между популяциями P. aeruginosa кишечника и легких у пациента отделения интенсивной терапии. Авторы использовали клинические данные, геномику, фенотипирование изолятов и профилирование иммунитета хозяина.

Пациент, на котором проводилось исследование, был госпитализирован в отделение интенсивной терапии (ОИТ) больницы в Бадалоне (Испания). В течение 39 дней с момента поступление в ОИТ он находился на искусственной вентиляции легких. Через два дня после поступления пациент был включен в исследование ASPIRE-ICU (оно изучает заболеваемость пациентов ОИТ пневмонией, вызванной P. aeruginosa) — это обозначили как первый день исследования. На 12-й день ему был назначен антибиотик меропенем из-за подозрений на инфекцию мочевыводящих путей. Меропенем давали в течение десяти дней.

За время пребывания в ОИТ у пациента собрали в общей сложности 52 изолята P. aeruginosa из образцов эндотрахеального аспирата и перианальных мазков. В легких изоляты P. aeruginosa были найдены в первый день, но потом не обнаруживались до 24-го дня. На 24-й и 30-й день изоляты в легких были — орган колонизировала устойчивая к меропенему бактерия.

Ученые предположили, что произошла транслокация между кишечником и легкими. Однако клинических данных и фенотипов изолятов было недостаточно для подтверждения этой теории. Тогда они секвенировали геном одного из изолятов, чтобы получить эталонный геном ST782. Затем они сравнили геномы других изолятов из легких и кишечника с этим геномом.

Генетическое разнообразие, обнаруженное у пациента, отражало либо повторяющуюся колонизацию несколькими клонами, либо эволюцию одного клона внутри хозяина. Реконструкция филогении изолятов показала, что все они близкородственные — то есть эволюционировал и перемещался по организму один клон. Никакие другие пациенты в когорте ASPIRE-ICU в этой больнице не были колонизированы P. aeruginosa ST782 во время исследования, что еще раз подтверждает теорию об эволюции одного клона.

Авторы реконструировали транслокацию внутри хозяина с помощью генеалогии изолятов. Вторичная колонизация легких была вызвана ростом клона с мутациями в гене oprD, который играет функциональную роль в устойчивости к карбапенемным антибиотикам, и в гене mexR, который регулирует экспрессию системы оттока нескольких лекарств MexAB-OprM. Этот клон отнесли к линии 3. Она входит в более широкую кладу кишечных изолятов, что снова подтверждает передачу бактерий от кишечника к легким.

Изолят линии 3 обнаружили и в кишечнике. Это значит, что либо резистентность к меропенему развилась в кишечнике до передачи в легкие, либо эта линия вторично передалась из легких в кишечник после развития резистентности к меропенему в легких.

Неясно, куда попал предковый клон бактерии изначально — в легкие или в кишечник, или он колонизировал и то, и другое независимо. Но это не так важно, потому что в обоих случаях предполагаемых транслокаций между кишечником и легкими должно было быть от 1 до 3.

Пациент из исследования пневмонией не заболел: его иммунитет справился с инфекцией. В дальнейшем исследователи намерены оценить, как часто бактерии мигрируют из кишечника в легкие у уязвимых пациентов, и проанализировать образцы из гораздо большей когорты.

Синегнойная палочка использует для навигации подобие осязания