Звідки взялася в Європі «овочева» інфекція, Нанотехнології Nanonewsnet
Коли 1892 року в Гамбурзі лютувала холера, яка вбила тисячі людей, знаменитий епідеміолог Роберт Кох встановив, що джерелом інфекції була забруднена питна вода. Однак мікробіологічні методи, що існували на той час, не дозволили йому виділити самих бактерій, що викликають холеру. Сьогодні вчені зіткнулися з іншою проблемою – невідоме джерело смертельно небезпечної ентерогеморагічної кишкової палички (ЕГКП).
Хоча кишкова паличка (Escherichia coli) – частина природної мікрофлори нашого кишечника і багато її штами не патогенні для людини, «овочевий» штам спочатку класифікувався всіма як ЕГКП, оскільки виділяв токсин Шига (основний токсин бактерій роду Shigella, до яких відноситься і збудник дизен . Цей токсин проникає в клітини кишкового епітелію і пригнічує синтез білка. В результаті клітини руйнуються і гинуть, що призводить до спастичних болів у животі та важкої діареї. У деяких випадках токсин атакує нирки та викликає гемолітико-уремічний синдром.
Результати виявилися справді дивовижними. Аналіз ДНК німецького штаму виявив, що мікроб – не типова ЕКГП: 93 відсотки його геному зіставні зі штамом 55989, який відноситься доенетроагрегаційних кишкових паличок (ЕАКП). Раніше цей штам був виявлений уВІЛ-інфікованого пацієнта з Центральноафриканської республіки, який страждає на хронічну діарею. Справа в тому, що штами ЕАКП набагато успішніше заселяють кишечник людини, ніж ЕГКП, але при цьому зазвичай не несуть ген токсину Шига. Виходить, що «овочевий» мікроб є типовим ЕАКП, який придбав токсин Шига.
Така генетична конструкція пояснює багато патогенних особливостей мікроба. Наприклад, то,що він викликає тяжку ниркову недостатність у здорових молодих людей. Це визначається його здатністю до масованої колонізації кишечника і, відповідно, виділення значно більших кількостей токсину Шига, ніж це міг би зробити будь-який штам ЕКГП.
Нещодавно з Пекінського інституту геному прийшли останні уточнення структури геному «овочевого» мікроба. Структурні карти бактеріального геному та трьох плазмід знаходяться у вільному доступі, і всі бажаючі можуть з ними ознайомитись. Стверджується, що це остаточні дані, у яких відсутні прогалини, які були після первинної розшифровки геному.
Одна зкартованих плазмід має високу схожість з плазмідою, виділеною раніше з коня, і несе гени множинної стійкості до антибіотиків. Інша несе гени вірулентності, що дозволяють мікробу "процвітати" в нашому кишечнику. Крім того, в ході філогенетичного аналізу було виявлено, що ген токсину Шига, швидше за все, був перенесений від іншої бактерії за допомогою профагу (ДНК бактеріального вірусу) внаслідок горизонтального перенесення генів.
Дослідники відзначають, що в геномі нового мікроба є безліч «гарячих точок вбудовування». Це означає, що виявлений патоген «спочатку схильний» до активного придбання генів з інших бактерій шляхом горизонтального перенесення генів. Цей факт також пояснює, чому патоген виявляє деякі особливості ЕГКП.
Залишається, однак, два важливі питання: чому жінки хворіють частіше за чоловіків і звідки йде зараження? На початку спалаху інфекції було виявлено, що інфіковані жінки найчастіше вживали в їжу сирі помідори, огірки та салат напередодні госпіталізації. Тоді ж німецька влада оголосила основним джерелом зарази іспанські огірки. Але штам, виділений зогірків, які потрапили до ресторанів, на які впала підозра, не мав нічого спільного зі штамом, виділеним із організму хворих.
Пізніше виникло інше пояснення: мікроб потрапив на овочі внаслідок забруднення гною домашніх тварин. Однак і воно піддається аргументованій критиці. Хоча ЕАКП можуть мешкати в кишечнику жуйних тварин, вони набагато більше пристосовані до організму людини, і саме наш кишечник є природним резервуаром цих штамів кишкової палички. Тому чимало вчених вважають, що «овочевий» штам виник уже давно, а потім, за десять з лишком років, набув множинної стійкості до антибіотиків.
Інші фахівці вважають, що це абсолютно новий патогенний штам кишкової палички, що виник у результаті злиття геномів ЕГКП та ЕАКП (таке, в принципі, можливе), і що необхідно для нього придумати нову назву. Противники цієї точки зору справедливо вказують на те, що штами ЕАКП, які виробляють токсин Шига, раніше вже були відомі (вперше – 1998 року). Вони вважають, що новий мікроб навряд чи може бути плодом загадкової рекомбінації геномів двох штамів.
Ми явно недооцінюємо пластичність бактеріальних геномів. Можливо, їхня еволюція здатна проходити з неймовірною швидкістю за невідомими досі сценаріями. У такому разі необхідно враховувати, що подібна ситуація незабаром може виникнути в іншому місці.
- Kai Kupferschmidt. Учні Rush to Study Genome of Lethal E. coli. Science (2011) Vol. 332 no. 6035 pp. 1249-1250 DOI: 10.1126/science.332.6035.1249
- Beijing Genome Institute. News Center.