Хорошие кишечные бактерии против плохих: что мы узнали об устойчивости к антибиотикам из исследования в Найроби

Годы использования антибиотиков привели к росту бактерий, способных выживать при воздействии антибиотиков. Эти устойчивые к антибиотикам бактерии конкурируют и вытесняют другие бактерии, естественным образом присутствующие в кишечнике человека, где они играют решающую роль в поддержании хорошего здоровья. Устойчивые бактерии привели к увеличению заболеваемости и смертности от болезней, которые когда-то легко лечились антибиотиками.

Эколог-болезневед Эрик Нг'ено делится результатами своих исследований о том, как некоторые устойчивые штаммы бактерий Escherichia coli захватывают кишечник иначе здоровых людей. Он предлагает способы замедления этого вытеснения. Результаты исследования опубликованы в журнале PLOS One.

В кишечнике каждого человека живут миллионы дружественных микробов, которые помогают переваривать пищу, производить энергию и защищают человека от вредоносных, болезнетворных бактерий и других возбудителей. Микробы, живущие в организме, включают бактерии, грибы и вирусы. Они образуют сообщество микроорганизмов.

Там, где люди живут и работают вместе, здоровые микробы легко распространяются через повседневное взаимодействие, такое как рукопожатия, поцелуи и совместное использование пищи или воды. Таким образом, люди, которые часто взаимодействуют, как правило, развивают схожую микрофлору кишечника. Мы называем это фоновым микробным сообществом.

Микроорганизмы влияют на окружающую среду таким образом, чтобы способствовать или предотвращать рост других микроорганизмов в их сообществе. Мы хотели оценить, играют ли эти микробные взаимодействия роль в присутствии устойчивых E. coli в кишечнике людей, живущих в густонаселённом городском неформальном поселении в Найроби, Кения.

Для этого мы отобразили фоновые микробные сообщества у людей, живущих в разных районах изучаемого региона.

Затем мы протестировали, как различия в составе фоновой микробной флоры, выявленные в начале исследования, были связаны с моделями устойчивости, наблюдаемыми впоследствии.

Для определения роли кишечных микробов мы сначала построили статистическую модель, которая использовала все три фактора, способствующих распространению устойчивых к антибиотикам бактерий. Эти факторы: использование антибиотиков, возможность распространения бактерий и характеристики микробного сообщества.

Мы измерили, насколько хорошо эта комбинированная модель предсказывала наличие устойчивых E. coli.

Далее мы запустили аналогичную модель, но на этот раз используя в качестве единственного предиктора фоновые микробные сообщества. Это микробы, которые люди естественным образом имели в своём кишечнике в начале исследования.

Сравнивая два результата, мы смогли определить, в какой степени фоновые микробные сообщества сами по себе способствовали устойчивости в этом условии. Мы использовали штаммы E. coli, выявленные из образцов фекалий, собранных у людей, живущих в разных местах по всей изучаемой территории.

Идея рассмотрения микробных взаимодействий при анализе факторов, способствующих носительству устойчивых бактерий, не нова. Но это первый раз, когда такие взаимодействия учитывались в анализе реальных данных.

Мы показали, что фоновое микробное сообщество в значительной степени определяло, какие штаммы E. coli люди в этом районе в итоге несли.

Люди, жившие в районах, где вторгающиеся устойчивые бактерии составляли большую долю местного микробного сообщества, с большей вероятностью переносили устойчивые к E. coli штаммы. Те, кто жил в районах, где местные микробные сообщества в основном включали коренные неустойчивые бактерии, с меньшей вероятностью переносили устойчивые к E. coli штаммы. Это было верно независимо от использования антибиотиков и лёгкости распространения бактерий в этих районах.

Использование антибиотиков и фоновые микробные сообщества работают вместе. Когда антибиотики нарушали микробиоту кишечника людей, коренные микробы, находившиеся в кишечниках, быстро вытеснялись микробными сообществами, присутствующими в окружающей среде. Если эти замещающие микробные сообщества включают вторгающиеся устойчивые бактерии, они могут создать среду, поддерживающую рост ещё большего количества устойчивых бактерий во вторгшихся кишечниках.

Антибиотики, которые серьёзно нарушали микробиоту кишечника, облегчали прямой захват микробами, присутствующими в окружающей среде.

С другой стороны, более мягкие, менее универсально летальные антибиотики, как правило, дали разнообразные результаты. Устойчивые E. coli имеют меньше возможностей для захвата, так как эти антибиотики сохраняют первоначальную микробиоту кишечника, которая конкурирует с поступающими микробами.

Эти результаты подчёркивают, что носительство устойчивых к антибиотикам E. coli в условиях сообщества зависит от контекста. Коренные микробы, присутствующие в более широкой среде, определяют, приживётся ли вторгающийся устойчивый штамм или нет.

Стратегии минимизации устойчивости к антибиотикам должны, таким образом, быть адаптированы к локальному контексту микробного сообщества. В районах, где фоновое микробное сообщество включает устойчивые типы, следует поощрять меры, минимизирующие нарушение или облегчающие распространение безвредных микробов.

В целом, текущие профилактические усилия должны всегда иметь целью помочь естественным, разнообразным, неустойчивым микробным сообществам вернуть свои позиции в популяциях человека.

Эти сообщества несут потенциал для сдерживания устойчивых бактерий. Цель состоит в их сохранении.

Минимизация использования антибиотиков является ключом к этим усилиям. Вакцины и гигиенические практики, которые минимизируют риск болезней, могут помочь снизить потребность в антибиотиках.

Где это невозможно избежать, антибиотики необходимо использовать с осторожностью. Кроме того, необходимы усилия по восстановлению микробов, потерянных при использовании антибиотиков.

В краткосрочной перспективе использование пробиотиков после приёма антибиотиков может быть хорошей стратегией. На долгосрочной основе люди могли бы быть поощрены воспринять «возделывание микробиома». Это описывает постоянные усилия по созданию культуры хороших бактерий в организме. Люди по всему миру делали это на протяжении веков, употребляя ферментированные продукты, например, которые естественным образом насыщены хорошими микробами.