Всего пять типов капсул кишечной палочки отвечают за 58% случаев множественной лекарственной устойчивости

Полисахаридные капсулы служат основными факторами вирулентности патогенных бактерий. Они способствуют уклонению от иммунитета и резистентности к антимикробным препаратам. С последней связана смертность от инфекций, вызванных Escherichia coli, в том числе внекишечными патогенными штаммами (ExPEC). Для направленной борьбы с ними необходимо знать особенности капсул, однако методы генотипирования капсул E. coli еще не разработаны, а фенотипический анализ трудоемок и применяется редко. Авторы статьи в Nature Microbiology проанализировали более 18 тысяч бактериальных геномов и выявили пять типов капсул E. coli, ответственных за большинство резистентных инфекций в Европе. 

Для генотипирования типа капсулы необходимо проанализировать локус K, который кодирует соответствующие антигены. У E. coli имеется четыре группы таких локусов, которые зависят от белка wzy, участвующего в синтезе липополисахаридов (это группы 1 и 4), либо от ABC-транспортера (группы 2 и 3), а также отличаются генетической организацией. Из опубликованной базы данных, содержащей 661 тысячу геномных сборок E. coli, ученые выбрали 18 185 геномов, в которых имелись консервативные гены капсульного полисахарида (kps). 

Авторы аннотировали локус K в отобранных геномах и сопоставили их с известными данными о фенотипировании K. Они выявили 90 уникальных локусов групп 2 и 3. Из этих локусов только для 34% уже описан фенотип, соответствующий генотипу.

Затем ученые проанализировали медицинские данные об инфекциях кровотока и мочевыводящих путей в странах Европы. Они установили, что случаи заражения кровотока E. coli были вызваны преимущественно штаммами, несущими локусы группы 2 или 3, причем группа 2 преобладала. Ученые также выявили пять наиболее распространенных типов капсулы у возбудителей этих инфекций — ими оказались K1, K5, K52, K2 и K14. 

Сопоставив эти данные с информацией об антибиотикорезистентности, ученые обнаружили, что почти тот же набор типов капсул связан с множественной лекарственной устойчивостью (единственное отличие — вместо K14 в список вошел K100). 

Также авторы изучили эволюцию капсул E. coli. Они выявили признаки гомологичной рекомбинации и обмена плазмидами, которые способствовали распространению генов капсульного полисахарида, а также описали инсерции в локусах K. 

Таким образом, исследователи создали базу данных для in silico типирования локусов K кишечной палочки, связанных с транспортерами семейства ABC-кассет. В ходе работы они выявили наиболее распространенные типы капсул, ассоциированные с инфекциями кровотока в странах Европы и с множественной антибиотикорезистентность. Авторы надеются, что полученные результаты помогут разработать стратегии диагностики и лечения инфекций, вызванных патогенными штаммами E. coli. 

Патогенные штаммы кишечной палочки вырабатывают больше защитной слизи в присутствии фекального энтерококка