Skadliga sjukhusbakterier utvecklades 'som svar på moderna dieter'
Clostridioides difficile är en form av bakterier som vanligtvis smittar patienter i sjukhusmiljöer efter att de fått antibiotikabehandling som har stört bakteriebalansen i tarmen. Ny forskning förklarar hur denna bakterie utvecklas och föreslår nya vägar framåt i förebyggande och terapi.
Clostridioides difficile (tidigare känd som Clostridium difficile) är en ledande orsak till bakterieinfektioner på sjukhus.
C. diff. orsakade nästan 50 000 infektioner på bara ett år bara i USA, enligt 2015 uppskattningar från Centers for Disease Control and Prevention (CDC).
CDC ringer också C. diff. "Ett stort hälsorisk." Detta beror på svårighetsgraden av symtom som följer med infektionen, särskilt diarré och illamående, och eftersom det är mycket svårt att behandla. Så många som 15 000 dödsfall beror sannolikt på C. diff. infektioner i USA varje år, säger CDC.
Ny forskning från Wellcome Sanger Institute, London School of Hygiene & Tropical Medicine och andra forskningsinstitutioner ger nu fler förklaringar till hur C. diff. har anpassat sig så bra till sjukhus och andra miljöer och varför de har blivit så svåra att utrota.
I studien analyserade teamet den genetiska sammansättningen av C. diff. efter att ha samlat prover från olika värdar och miljöer. Resultaten, som visas i Naturgenetik, förklara hur dessa bakterier har utvecklats och fortsätter att utvecklas.
Studieförfattarna föreslår att deras resultat också kan indikera nya vägar framåt i förebyggande och behandling av C. diff.
Kartläggning C. diff.'S genetiska utveckling
För sin studie sekvenserade och jämförde forskarna DNA från 906 stammar av C. diff. Av dessa isolerade de 761 stammar från människor, 166 från djur, inklusive hundar, hästar och grisar, och 29 stammar från olika miljöer.
Proverna kom från 33 länder, men de flesta - så många som 465 - kom från Storbritannien.
Efter att ha analyserat DNA från alla deras bakterieprover gjorde forskarna en spännande upptäckt: C. diff. utvecklas fortfarande och har delats in i två arter. Man har anpassat sig för att enkelt genomsyra sjukhusmiljöer och infektera mänskliga värdar.
”Vår storskaliga genetiska analys gjorde det möjligt för oss att upptäcka det C. diff. håller på att bilda en ny art, med en grupp som är specialiserad att sprida sig i sjukhusmiljöer, förklarar den gemensamma första författaren Nitin Kumar, Ph.D.
”Denna framväxande art har funnits i tusentals år, men det är första gången någon har studerat C. diff. genom på detta sätt för att identifiera det. Denna speciella bakterie grundades för att dra nytta av modern vårdpraxis och mänskliga dieter innan sjukhus ens existerade, fortsätter han.
Teamet observerade att denna art - som de kallar C. diff. clade A - stod för cirka 70% av de prover som de hade samlat in från individer som hade lagts in på sjukhuset.
Forskarna fann också det C. diff. klad A visade förändringar i generna som driver metabolismen av enkla sockerarter, vilket gav forskarna en uppfattning om att bakterierna kunde trivas i värdar vars kost var rik på socker.
Ett experiment på möss visade att denna hypotes var korrekt - bakterier som tillhör klade A kunde bättre kolonisera djur som hade konsumerat en diet berikad med socker.
Forskargruppen observerade också det C. diff. clade A hade skillnader i generna som driver sporbildning, vilket gjorde dem mer resistenta mot vanliga sätt att bekämpa bakterier på sjukhus, nämligen kraftfulla desinfektionsmedel.
C. diff. utvecklats med mänskliga dieter
Enligt ytterligare analyser, C. diff. clade A uppstod för ungefär 76 000 år sedan, och det började differentieras och utvecklas ytterligare omkring år 1595. Denna art utvecklas fortfarande och anpassar sig, varnar forskarna.
"Vår studie ger genom- och laboratoriebaserade bevis för att mänskliga livsstilar kan driva bakterier till nya arter så att de kan spridas mer effektivt", konstaterar seniorförfattaren Trevor Lawley, Ph.D.
Inte bara det, men laboratorieexperiment tyder på att dessa envisa bakterier utvecklades för att trivas i kroppar grundade på moderna dieter rik på socker.
Medan dessa resultat visar hur C. diff. har blivit ett så stort hot mot vården, de kan också peka på vägen framåt för att förhindra att dessa bakterier infekterar utsatta individer, hävdar forskarna.
”Vi visar att stammar av C. diff. bakterier har fortsatt att utvecklas som svar på moderna dieter och hälso- och sjukvårdssystem och avslöjar att fokus på kost och leta efter nya desinfektionsmedel kan hjälpa till i kampen mot dessa bakterier. ”
Trevor Lawley, Ph.D.
”Denna största insamling och analys någonsin av C. diff. hela genomer, från 33 länder över hela världen, ger oss en helt ny förståelse för bakteriell utveckling, ”tillägger medförfattare Prof. Brendan Wren.
”Det avslöjar vikten av genomisk övervakning av bakterier. I slutändan kan detta hjälpa till att förstå hur andra farliga patogener utvecklas genom att anpassa sig till förändringar i mänskliga livsstilar och hälso-och sjukvårdsregimer, som sedan kan informera vårdpolitiken, "föreslår han.
