Jelito człowieka jest środowiskiem zamieszkałym przez wiele bakterii i innych mikroorganizmów zwanych łącznie mikrobiomem jelitowym, mikrobiomem jelitowym lub florą jelitową. U większości ludzi przyczynia się do dobrego samopoczucia. Zdrowe jelita wskazują między innymi na silniejszy układ odpornościowy, lepszy metabolizm oraz zdrowy mózg i serce.

Escherichia coli jest jedną z bakterii występujących praktycznie w mikroflorze jelitowej każdego człowieka, gdzie pełni ważne funkcje, takie jak produkcja niektórych witamin.

Ale w gatunku występuje ogromna różnorodność genetyczna. Niektórzy z jego członków są chorobotwórczy i mogą powodować choroby, takie jak infekcje dróg moczowych. E coli jest głównym czynnikiem wywołującym tego typu zakażenia zarówno wśród osób zdrowych, jak i pacjentów hospitalizowanych lub korzystających ze świadczeń opieki zdrowotnej.”

Tânia Gomes do Amaral, kierownik Laboratorium Eksperymentalnej Patogenności Enterobakterii (LEPE), Szkoła Medyczna Uniwersytetu Federalnego w São Paulo (EPM-UNIFESP), Brazylia

Amaral jest pierwszym autorem artykułu opublikowanego w czasopiśmie Patogeny wirulencji tych bakterii i ich oporności na antybiotyki u hospitalizowanych pacjentów.

„Nasze badanie skupiło się na pacjentach hospitalizowanych, ponieważ pacjenci, którzy przebywają w szpitalu przez dłuższy czas, są bardziej narażeni na różne procedury, takie jak wprowadzenie cewnika do moczu lub dostęp żylny. Chociaż procedury te są wykonywane w celu zapewnienia podtrzymania życia, mogą ułatwić wprowadzenie bakterie do organizmu i wywołać infekcję” – wyjaśnił Amaral.

Uzyskała doktorat z mikrobiologii na EPM-UNIFESP w 1988 roku, prowadząc część swoich badań w New York University Medical School i Center for Vaccine Development na University of Maryland, Baltimore (UMB) w Stanach Zjednoczonych.

Artykuł przedstawia wyniki szerszych badań przeprowadzonych przez Amaral, z 12 współautorami, którzy są naukowcami i studentami, na temat zjadliwości i oporności na leki E coli szczepy związane z infekcjami dróg moczowych. Badanie było wspierane przez FAPESP w ramach trzech projektów (18/17353-7, 19/21685-8 i 17/14821-7).

Głównym celem tej części badań, opisanej w pracy magisterskiej José Francisco Santosa Neto, była ocena różnorodności i lekooporności patogennych E coli szczepów wyizolowanych z mikroflory jelitowej pacjentów hospitalizowanych oraz do analizy częstości zakażeń endogennych (wywołanych przez bakterie pochodzące z mikroflory własnej pacjenta).

Grupa UNIFESP najpierw zbadała różnorodność genetyczną i lekooporność E coli szczepów wyizolowanych z mikroflory jelitowej hospitalizowanych pacjentów, sekwencjonowanie tych szczepów oraz innych wyizolowanych z ich moczu i porównanie wyników w celu oceny rozsiewu bakterii w środowisku szpitalnym.

„Porównaliśmy również genomy tych szczepów z genomami E coli szczepy wyizolowane w różnych częściach świata, aby sprawdzić, czy w badanej próbce obecne były jakiekolwiek rozpowszechnione na całym świecie bakterie chorobotwórcze” – powiedziała Ana Carolina de Mello Santos, badaczka ze stopniem doktora pracująca w zespole LEPE.

Zakażenia układu moczowego okazały się endogenne u zdecydowanej większości badanych pacjentów (ponad 70%). Wyniki wykazały również, że mikroflora jelitowa pacjentów zawierała co najmniej dwie genetycznie różne populacje E coli i że około 30% zostało skolonizowanych przez organizmy niefermentujące laktozy E coli szczepów, które są mniej powszechne, a niektórzy z badanych pacjentów mieli tylko takie szczepy w mikroflorze jelitowej.

„To odkrycie jest najbardziej interesujące, ponieważ poprzednie badania przeprowadzone w innych krajach w celu analizy składu mikroflory jelitowej człowieka nie dotyczyły bakterii niefermentujących laktozy. E coli– powiedział Santos.

Autorzy odnotowują również obecność bakterii ze wszystkimi markerami genetycznymi wymaganymi do klasyfikacji jako patogenne oraz wykrycie bakterii chorobotwórczych w mikroflorze jelitowej wszystkich pacjentów, u których nie rozwinęła się jeszcze infekcja. „Pacjenci hospitalizowani są bardziej podatni na infekcje, ponieważ z definicji już źle się czują. Kolonizacja przez patogeny jest pierwszym krokiem w rozprzestrzenianiu się infekcji szpitalnych, które są obecnie tak częste na całym świecie” – powiedział Santos.

W odniesieniu do antybiotyków i innych środków przeciwdrobnoustrojowych autorzy podkreślają, że lekooporność jest również narastającym problemem globalnym, a oporność enterobakterii na cefalosporyny trzeciej generacji oraz kolistynę ma kluczowe znaczenie. U wszystkich pacjentów, u których mikroflora jelitowa została skolonizowana przez bakterie lekooporne, te same bakterie wywoływały również endogenne infekcje dróg moczowych. Innymi słowy, wielolekooporne bakterie skolonizowały jelita i przedostały się do dróg moczowych, gdzie wywołały infekcję.

„W świetle tych ustaleń wczesna ocena mikroflory jelitowej u hospitalizowanych pacjentów, przynajmniej w przypadkach E coli może ułatwić i ukierunkować ich leczenie, jednocześnie identyfikując pacjentów, u których istnieje ryzyko rozwoju chorób pozajelitowych, takich jak infekcje dróg moczowych, które były częścią naszego badania” – powiedział Amaral. „Jeszcze nie wiemy, czy odkrycia dotyczą również innych bakterii występujących w mikroflorze jelitowej, takich jak rodzaje Klebsiella, Enterobacter, Pseudomonas i inne, które mogą powodować infekcje podczas podróży do miejsc pozajelitowych”.

Te rodzaje bakterii wydają się być jeszcze bardziej oporne na leki niż E coli, co stanowi poważny problem zdrowia publicznego w środowisku szpitalnym. Jak zauważyli naukowcy, uważa Światowa Organizacja Zdrowia (WHO). E coli szczepów opornych na cefalosporyny i kolistynę za krytyczne globalne zagrożenie dla zdrowia. „Obecność w mikroflorze jelitowej ludzi lekoopornych bakterii związanych z ciężkimi chorobami zakaźnymi jest przedmiotem wielkiego zaniepokojenia, między innymi dlatego, że mogą one rozprzestrzeniać się na ludzi poza środowiskiem szpitalnym” – powiedział Amaral.

Kolejnym punktem poruszonym w badaniu jest znaczenie ustalenia, kiedy nastąpiła kolonizacja jelita pacjenta przez zjadliwe bakterie oporne na leki. Autorom artykułu nie udało się ustalić, czy bakterie oporne na cefalosporyny i kolistynę skolonizowały pacjentów przed czy po ich hospitalizacji.

Jednak analizując genomy szczepów, naukowcom udało się zidentyfikować klony globalnego ryzyka, które mogą powodować poważne choroby i są związane z opornością na środki przeciwdrobnoustrojowe. „Jeden taki klon znaleziony w mikroflorze jelitowej dwóch pacjentów był identyczny z innymi wyizolowanymi z infekcji dróg moczowych w Londrina, Paraná [a state in South Brazil]oraz w Stanach Zjednoczonych, a także w krajach Europy i Azji. To pokazuje, że niektóre szczepy znalezione w badaniu to klony generalnie związane z infekcjami we wszystkich regionach świata” – powiedział Amaral.

Ten rodzaj informacji jest ważny, gdy pacjenci są hospitalizowani. Znajomość zjadliwości bakterii i oporności na leki może być wykorzystana do zapobiegania zakażeniom w częściach organizmu poza jelitem i powstrzymania rozprzestrzeniania się bakterii na innych pacjentów w tym samym szpitalu.