Существуют ли эпизодические носители золотистого стафилококка?

Золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus) остается одним из ключевых назальных комменсалов и важным оппортунистическим патогеном. При этом именно его присутствие в носовой полости считается главным фактором риска последующих инфекций. От того, заселена ли полость носа каким-либо штаммом S. aureus постоянно, эпизодически или не заселена вовсе, напрямую зависит риск последующей инфекции этим же штаммом. Однако крупномасштабных исследований структуры назального микробиома и его связи с устойчивой колонизацией S. aureus еще не проводилось — прошлые работы  включали малые выборки и практически никогда не сочетали микробиомные данные с классическим определением статуса носительства по трем пробам. Ученые из Великобритании впервые совместили культуральный метод с секвенированием генов 16S рРНК, чтобы по данным более тысячи человек определить, что именно определяет устойчивую колонизацию S. aureus и действительно ли существует отдельная группа временных носителей.

В исследование включили 1 180 взрослых человек, у которых брали три мазка из передних отделов носа с интервалом раз в неделю. Статус носительства определяли по числу положительных посевов: персистентные — 3/3, эпизодические — 1–2/3, не-носители — 0/3. Среду, в которой транспортировали эти пробы, использовали для секвенирования генов 16S рРНК. После строгой фильтрации контаминантов и поправки на глубину прочтений авторы достоверно выявили 53 таксона. Анализ альфа-разнообразия показал, что у персистентных носителей микробиота существенно обеднена, и в ней доминирует S. aureus. В половине случаев на его долю приходилось более 50% прочтений. У не-носителей микробные сообщества были более разнообразны и характеризовались высоким уровнем Corynebacterium spp. и Dolosigranulum pigrum. Анализ бета-разнообразия четко разделил устойчивых носителей и не-носителей, тогда как эпизодические носители равномерно распределялись между этими группами, не образуя собственный кластер.

Иерархическая кластеризация выделила 7 кластеров микробных сообществ (CST). Один из них (CST I) почти полностью соответствовал устойчивым носителям и был доминирован S. aureus, тогда как остальные представляли различные варианты Corynebacterium spp. и D. pigrum сообществ. У женщин чаще выявляли CST VI и VII — сообщества с низким уровнем S. aureus, — что согласуется с более редкой персистентной колонизацией среди женщин. Дифференциальный анализ показал, что устойчивое носительство связано с высоким уровнем S. aureus и низким уровнем нескольких Corynebacterium spp., а также D. pigrum, S. epidermidis и Moraxella catarrhalis, что указывает на возможный механизм устойчивости.

Отдельный анализ статуса временных носителей не позволил выделить их в самостоятельную группу. Участники с одним положительным мазком по составу микробиоты были неотличимы от не-носителей, а участники с двумя положительными мазками приближались по составу микробиома к персистентным носителям. Таким образом «эпизодичность» является следствием смешения двух разных состояний — временного попадания бактерии или недоучтенного стабильного носительства.

Модель машинного обучения предсказывала статус носительства по профилю микробиома с точностью около 75%. Она хорошо различала персистентных носителей и не-носителей, однако не была способна классифицировать эпизодических носителей — это дополнительно подтверждает отсутствие отдельного микробиологического фенотипа. Филогенетический анализ показал, что некоторые линии S. aureus ассоциируются с более высоким уровнем колонизации и чаще встречаются в CST, где S. aureus доминирует, что свидетельствует о генетической предрасположенности отдельных линий к устойчивой колонизации.

Таким образом, носительство S. aureus в полости носа сводится к двум биологически устойчивым состояниям: микробиоте, где преобладает S. aureus, и микробиоте, насыщенной Corynebacterium и Dolosigranulum, которые ограничивают его рост. Эпизодические носители не образуют отдельного фенотипа и представляют собой смесь временно колонизированных не-носителей и частично недоучтенных персистентных носителей. Устойчивое носительство сопровождается низким общим разнообразием и высоким уровнем S. aureus, а также зависит от линии самого штамма. Эти результаты формируют основу для пробиотических подходов к контролю S. aureus и уточняют оценку носительства по данным микробиома. 

Чувство кворума необходимо стафилококку для длительной колонизации ран