Взаимовыручка бактерий

Исследование выявило, как живущие в кишечнике человека бактерии передают друг другу гены устойчивости к антибиотикам. Поэтому врачам пора при назначении тех или иных антибиотиков не только учитывать резистентность вредоносной бактерии, но и наличие генов резистентности в кишечнике пациента.

Устойчивость бактерий к антибиотикам является одной из самых серьёзных проблем в современной медицине. Угрозу для антимикробной терапии представляют бактериальные ферменты — аминогликозидфосфотрансферазы (аph). Ученые из Института общей генетики имени Н. И. Вавилова РАН и Московского физико-технического института провели анализ распространения генов этого фермента в микробиоте кишечника россиян. Результаты опубликованы в журнале Вестник РГМУ, кратко об исследовании сообщается в пресс-релизе МФТИ.

Для изучения процесса формирования резистентности к антибиотикам учёные исследуют ДНК микроорганизмов, идентифицируя гены устойчивости. По данным Antibiotic Resistance Genes Database (ARDB — Базы данных генов устойчивости к антибиотикам), в настоящее время насчитывается у бактерий 13 293 таких гена. Кишечник человека заселен огромным количеством микроорганизмов (до 1000 видов), образуя практически отдельный эндокринный орган человека, называемый микробиотой. Живущая в нем микрофлора представляет собой не просто набор бактерий, а активно взаимодействующее сообщество, в котором, в частности, идет обмен генетической информацией, в том числе и с патогенными видами.

Алексей Ковтун, автор исследования, аспирант кафедры биоинформатики МФТИ, комментирует: «Кишечная микробиота является резервуаром генов устойчивости к антибиотикам. Гены aph (аминогликозидфосфотрансферазы) присутствуют в геномах многих бактерий, в том числе у безвредных, от которых они могут передаваться опасным видам. Например, анализ метагеномной ДНК кишечника новорождённых показал, что уже в это время в нём присутствуют многочисленные гены устойчивости к двум из наиболее широко используемых классов антибиотиков в клинике и в сельском хозяйстве — β-лактамам и аминогликозидам».

При сравнении микробиоты кишечника 832 человек из десяти разных стран (Англии, Финляндии, Франции, Италии, Норвегии, Шотландии, США, Японии, Китая и Малави) ученые установили, что возраст, пол и состояние здоровья человека мало влияют на потенциал устойчивости к антибиотикам микробиоты кишечника, тогда как географическое происхождение человека оказывается существенным.

Исследователи провели анализ метагеномов кишечника 11 здоровых людей из России. Он показал наличие в семи образцах трех генов аph бактериального фермента аминогликозидфосфотрансферазы. Наиболее распространенным из них оказался aph(3')-IIIa. Обнаруженные гены встречались у условно-патогенных бактерий микоплазмы хоминис (Roseburia hominis), клостридий (Clostridium difficile), энтерококков (Enterococcus faecium), кишечной палочки (Escherichia coli), стрептококка (Streptococcus pyogenes) и стафилококка (Staphylococcus epidermidis). Энтерококки, в том числе Enterococcus faecium, всё чаще становятся причиной внутрибольничных инфекций и, так же, как кишечная палочка, относятся к 12 самым опасным бактериям по данным Всемирной организации здравоохранения.

Валерий Даниленко, профессор МФТИ, заведующий отделом генетических основ биотехнологии Института общей генетики, руководитель исследования, добавляет: «Редкая встречаемость aph-генов в российских метагеномах указывает на региональную специфичность и более редкое использование антибиотиков аминогликозидов в лечебных целях у людей, чей микробиом был использован. Важным результатом исследования является обнаружение в микробиоме здорового человека условно-патогенных бактерий, содержащих aph-гены».

Специалисты приступили к разработке диагностикумов (набору генов для идентификации наиболее опасных видов бактерий с множественной лекарственной устойчивостью) с целью определения патогенов, устойчивых к антибиотикам, в микробиоте россиян. Ученые рекомендуют: при клиническом обследовании пациентов с инфекционными заболеваниями и назначении антибиотиков необходимо проводить диагностический анализ на устойчивость к антибиотикам не только в отношении бактерии-возбудителя, но и в отношении микробиоты пациента.