Реконструирована эволюционная история штамма MRSA, связанного с домашним скотом

Чрезмерное использование антибиотиков, в том числе в животноводстве, приводит к появлению устойчивых к ним бактерий. Одна из таких бактерий, метициллин-резистентный золотистый стафилококк (MRSA), вызывает тяжелые инфекции у людей. При этом некоторые штаммы MRSA связаны с домашним скотом.

За последние пятьдесят лет доминирующим штаммом MRSA в европейских животноводческих хозяйствах стал CC398. Сейчас растет число случаев заражения этим штаммом людей, в том числе не контактировавших со скотом. Ученые из Великобритании отследили историю возникновения CC398.

Резистентность бактерий к антибиотикам могут обеспечивать мобильные генетические элементы (МГЭ), которые передаются от клетки клетке как за счет горизонтального переноса, так и вертикально при делении. Авторы новой работы проанализировали 1 180 геномов изолятов CC398, собранных у людей, свиней и 13 других видов животных в 28 странах в течение 27 лет (с 1992 по 2018 гг.) и реконструировали эволюционную историю мобильных генетических элементов. Выяснилось, что штамм CC398 появился между 1957 и 1970 годами (по самым точным оценкам — в 1964 году) в кладе, ассоциированной со скотом.

Изоляты CC398, отобранные у людей и домашнего скота, различались по трем категориям МГЭ: транспозону Tn916, SCCmec и профагу φSa3. Tn916 и SCCmec больше распространены в изолятах, ассоциированных с животными. Они несут гены устойчивости к тетрациклину и метициллину. Оказалось, что эти МГЭ стабильно сохранялись в изолятах CC398, заражающих свиней, на протяжении десятилетий: Tn916 — 57 лет, SCCmec — 35 лет. При переходе CC398 от животных к человеку эти МГЭ также сохраняются и приносят с собой устойчивость к антибиотикам.

Профаг φSa3, наоборот, чаще встречается в изолятах, ассоциированных с человеком. Он позволяет штамму CC398 уклоняться от человеческой иммунной системы. Анализ показал, что φSa3 неоднократно исчезал и вновь возникал в геномах CC398. По оценке ученых, в «человеческих» изолятах этот МГЭ появлялся по крайней мере семь раз — об этом говорит значительное нуклеотидное разнообразие в генах, которые несет φSa3. В изолятах, полученных от животных, нуклеотидное разнообразие профага было еще выше; бактерия приобретала его заново больше 15 раз. Ученые показали, что φSa3 возникает в геноме CC398, когда бактерия передается от домашнего скота к человеку. При этом МГЭ, несущие гены резистентности, остаются. Авторы отмечают, что 81% геномов CC398, ассоциированных с животными, так же содержал гены устойчивости как минимум к одной группе антибиотиков кроме тетрациклина и метициллина, например, к макролидам, аминогликозидам и др. Для CC398, ассоциированного с человеком, это было нехарактерно. Получается, что от скота к человеку переходит мультирезистентная бактерия, которая быстро адаптируется, приобретая способность ускользать от иммунитета.

«Случаи заражения MRSA, связанного с домашним скотом, по-прежнему составляют лишь небольшую часть всех случаев инфекции MRSA у людей, но тот факт, что их число растет — тревожный признак», — комментирует главный автор работы доктор Люси Вайнерт, ведущий исследователь кафедры ветеринарной медицины Кембриджского университета.