Nietypowy przebieg zakażenia i nowa koncepcja heterowirulencji
Na łamach New England Journal of Medicine naukowcy z Uniwersytetu w Kolonii, Niemieckiego Centrum Badań nad Zakażeniami (DZIF) oraz Broad Institute (Harvard/MIT) opisali rzadki przypadek przebiegu zakażenia, który rzuca nowe światło na to, jak bakterie chorobotwórcze ewoluują wewnątrz jednego pacjenta. Badacze wprowadzili pojęcie heterowirulencji – jednoczesnego występowania w obrębie tego samego zakażenia subpopulacji bakterii o wyraźnie różnym poziomie zjadliwości.
Historia zaczęła się od pozornie rutynowego, przewlekłego zakażenia dróg moczowych wywołanego przez Klebsiella pneumoniae, bakterię odpowiedzialną za znaczną część zakażeń szpitalnych. Sytuacja skomplikowała się, gdy u pacjenta rozwinął się ropień mózgu. Okazało się, że obok „klasycznej”, łagodniejszej populacji bakterii w moczu obecna była druga subpopulacja, znacznie bardziej zjadliwa, wykryta również w ropniu mózgu.
Sekwencjonowanie całych genomów pozwoliło ustalić, że obie populacje mają wspólne pochodzenie i wywodzą się z tego samego szczepu. Dzięki modyfikacjom genomu, analizom funkcjonalnym oraz modelom zakażeń naukowcy odtworzyli etapy ewolucji prowadzące do powstania coraz bardziej agresywnego wariantu. Wystarczyło zaledwie kilka mutacji punktowych, by doszło do powiększenia otoczki bakteryjnej, która chroni komórkę przed pochłonięciem przez komórki odpornościowe. Powiększona otoczka istotnie zwiększyła zjadliwość bakterii w modelach zakażeń.
To nie pierwsze doniesienie tego zespołu. Wcześniejsze prace wykazały, że typowe szczepy Klebsiella pneumoniae mogą stawać się bardziej zjadliwe wskutek mutacji powiększających otoczkę, a warianty takie wiązano z zakażeniami krwi, choć dowody na obecność podobnych subpopulacji w moczu pochodziły dotąd z niewielkiej liczby próbek.
Jak podkreśla prof. Christoph Ernst z Instytutu Mikrobiologii Medycznej, Immunologii i Higieny Szpitala Uniwersyteckiego w Kolonii, opisywany przypadek po raz pierwszy pozwolił bezpośrednio połączyć obserwacje kliniczne z mechanizmami molekularnymi. Wyniki pokazują, że bardzo zjadliwe subpopulacje mogą powstawać w pozornie niegroźnych rezerwuarach, takich jak przewlekłe zakażenia dróg moczowych, i przyczyniać się do rozprzestrzeniania infekcji w obrębie tego samego organizmu.
Zdaniem badaczy przebieg i intensywność zakażenia zależą zarówno od charakteru mutacji, jak i od stanu pacjenta. Heterowirulencja może nasilać ostre infekcje, ale też sprzyjać rozwojowi zakażeń przewlekłych. Niekontrolowane, ostre lub utajone zakażenia sprzyjają powstawaniu populacji heterowirulentnych, co może mieć szczególne znaczenie przy patogenach wielolekoopornych.
Naukowcy dostrzegają analogię do zjawiska heterooporności, czyli obecności subpopulacji opornych na antybiotyki w obrębie zakażenia, co utrudnia leczenie. Wykrycie subpopulacji zjadliwych jest jednak jeszcze trudniejsze, bo cechy wirulencji nie są elementem standardowej diagnostyki mikrobiologicznej.
Komentarze (0)