В Республике Конго выявлены штаммы палочки мышиного тифа (Salmonella typhimurium) с широкой лекарственной устойчивостью. Это патоген, инфицирующий миллионы людей в год в странах Африки к югу от Сахары. С течением времени лекарственная устойчивость палочки мышиного тифа возрастает. Новые штаммы устойчивы ко всем препаратам, доступным в Конго, кроме одного, но при этом наблюдается снижение восприимчивости и к данному антибиотику.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, было проведено учёными из Института тропической медицины в Антверпене (нидерл. Instituut voor Tropische Geneeskunde Antwerpen), Национального института биомедицинских исследований (фр. Institut National de Recherche Biomédicale) в Республике Конго, Института Сенгера (Wellcome Sanger Institute) и Кембриджского университета (University of Cambridge). Полученные данные свидетельствуют о том, что в последние десятилетия палочка мышиного тифа эволюционировала и продолжает развиваться в странах Африки к югу от Сахары. Для отслеживания распространения штамма S. typhimurium с широкой лекарственной устойчивостью и борьбы с ним потребуется комплексный подход, включающий микробиологический и геномный контроль.
Большинство инфекций, связанных с бактериями рода Сальмонеллы (Salmonella), приводят к симптомам, обычно сопровождающим пищевое отравление. Хотя симптомы неприятны, в подавляющем большинстве они не представляют угрозы жизни. Но в странах к югу от Сахары палочка мышиного тифа (S. typhimurium) может вызвать инфекции крови, известные как нетифоидные инфекции, вызываемые сальмонеллами.
Ежегодно около 3,4 миллиона человек заражаются нетифоидными инфекциями, вызванными сальмонеллами, что приводит более чем к 680 тыс. смертей по всему миру, и большинство их них вызваны именно S. typhimurium. Сдерживание и лечение подобных инфекций в таких странах как Конго, осложняется ограниченным доступом к здравоохранению, инфраструктурными проблемами и ослабленным иммунитетом населения, при этом дети в возрасте до пяти лет подвергаются особому риску.
Известно, что среди нетифоидных инфекций, вызванных сальмонеллами, доминирует разновидность палочки мышиного тифа (S. typhimurium), известная как ST313, она ассоциируется с устойчивостью к антибиотикам. Две группы ST313 (I и II линии) отделились друг от друга и распространились по Африканскому континенту. С течением времени резистентность к антибиотикам росла, и теперь основной причиной инфекций является II линия.
В настоящее время сотрудничество в области исследований на глобальном уровне способствует пониманию, почему палочка мышиного тифа продолжает эволюционировать и развивать лекарственную устойчивость. Работая с образцами крови, взятыми в больницах Республики Конго у людей с подозрением на инфекцию, исследователи наблюдали уровни устойчивости к антибиотикам, ранее не присущие палочке мышиного тифа, включая устойчивость к азитромицину, антибиотику, обычно содержащемуся в резерве на случай, если другие препараты оказываются неэффективными.
Для лучшего понимания результатов эти штаммы были секвенированы и проанализированы, в том числе с помощью биоинформационных анализов и лабораторных экспериментов, а также анализов с помощью машинного обучения. Анализ геномов выявил новую подгруппу ST313, её назвали II линией. Скорее всего, она появилась в 2004 году, новая группа демонстрирует широкую лекарственную устойчивость.
Доктор Сандра Ван Пёйвелде (Sandra Van Puyvelde) из Института тропической медицины, ведущий автор исследования, говорит: «Гены устойчивости к антибиотикам, способствующие широкой лекарственной устойчивости, присутствуют в одной и той же плазмиде. Это вызывает беспокойство, потому что плазмида является мобильным генетическим элементом, способным передаваться другим бактериям. Как мы выяснили, накапливая устойчивость к антибиотикам, палочка мышиного тифа демонстрирует дальнейшие генетические изменения, указывающие на постоянное развитие бактерий в направлении инфекций кровотока».
Исследователи также выяснили, как палочка мышиного тифа адаптируется к инвазивному образу жизни, переходя от форм сальмонеллы, вызывающих желудочно-кишечные заболевания, к видам, провоцирующим опасные инвазивные инфекции кровотока. В дополнение к лабораторным экспериментам образцы были протестированы с помощью алгоритма машинного обучения, разработанного для поиска характерных для сальмонеллы образцов ДНК, указывающих на возможность возникновения опасных инвазивных инфекций.
Доктор Николь Уилер (Nicole Wheeler), биоинформатик из Института Сенгера, добавляет: «Мы наблюдали в лаборатории те же изменения в новой группе палочки мышиного тифа, что и в других инвазивных сальмонеллах. Для биоинформатиков было интересно то, что мы выявили эти изменения с помощью машинного обучения. Есть надежда, что в ближайшем будущем мы сможем развить машинное обучение настолько, чтобы использовать его для прогноза. Это позволит контролировать появление и распространение устойчивых к лекарствам штаммов бактерий, таких как палочка мышиного тифа».
Национальный институт биомедицинских исследований и Институт тропической медицины установили контроль над инфекцией кровотока в последние 10 лет, что сыграло ключевую роль в раннем выявлении широкой лекарственной устойчивости палочки мышиного тифа.