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研究揭示了銅綠假單胞菌的快速前進演化和全球傳播

2024-07-08健康

信用:Pixabay/CC0 公共領域

一項新的研究發現,銅綠假單胞菌是一種環境細菌,可引起淪陷性的多重耐藥性感染,特別是在患有潛在肺部疾病的人中,在過去200年中迅速前進演化,然後在全球範圍內傳播,可能是由人類行為的變化驅動的。

這項工作發表在 【科學 】雜誌上。

銅綠假單胞菌每年導致全球超過 500,000 人死亡,其中超過 300,000 人與抗菌素耐藥性 (AMR) 有關。患有 COPD(吸煙相關性肺損傷)、囊性纖維化 (CF) 和非 CF 支氣管擴張癥等疾病的人特別容易患上這種疾病。

銅綠假單胞菌如何從環境生物前進演化成特殊的人類病原體以前是未知的。為了對此進行調查,由劍橋大學科學家領導的一個國際團隊檢查了從世界各地受感染的個人、動物和環境中采集的近10,000個樣本的DNA數據。

透過繪制數據圖譜,該團隊能夠建立系統發育樹 - 「家譜」 - 顯示樣本中的細菌如何相互關聯。值得註意的是,他們發現,幾乎十分之七的感染是由21個基因複制或家譜的「分支」引起的,這些複制或家譜的「分支」迅速前進演化(透過從鄰近細菌獲得新基因),然後在過去200年中傳播到全球。

這種傳播很可能是由於人們開始生活在人口稠密的地區,空氣汙染使我們的肺部更容易受到感染,感染傳播的機會也更多。

這些流行性複制具有感染特定型別患者的內在偏好,其中一些偏愛 CF 患者和其他非 CF 個體。事實證明,這種細菌可以利用CF患者以前未知的免疫缺陷,使他們能夠在巨噬細胞中存活。巨噬細胞是「吃掉」入侵生物體的細胞,將它們分解並防止感染擴散。但是,CF患者免疫系統中一個以前未知的缺陷意味著一旦巨噬細胞吞下銅綠假單胞菌,它就無法擺脫它。

感染肺部後,這些細菌會以不同的方式前進演化,從而變得更加專門化,以適應特定的肺部環境。結果是,某些複制可以在 CF 患者內傳播,而其他複制可以在非 CF 患者體內傳播,但幾乎不會在 CF 和非 CF 患者組之間傳播。

劍橋大學英國囊性纖維化創新中心主任、皇家帕普沃斯醫院NHS基金會信托基金會主任、該研究的資深作者安德烈斯·弗洛托教授說:「我們對假單胞菌的研究教會了我們關於囊性纖維化生物學的新知識,並揭示了我們可能能夠在這種和潛在的其他條件下提高對入侵細菌的免疫力的重要方法。

「從臨床角度來看,這項研究揭示了有關假單胞菌的重要資訊。重點一直是這種感染在CF患者之間傳播的容易程度,但我們已經證明,它也可以在其他患者之間傳播,令人擔憂。這對醫院的感染控制有非常重要的影響,在醫院裏,感染者與可能非常脆弱的人在一個開放的病房裏並不少見。

「在皇家帕普沃斯醫院,我們非常幸運,我們有單人間,並開發和評估了一種新的空氣處理系統,以減少空氣中的細菌數量並保護所有患者。

來自劍橋大學Victor Phillip Dahdaleh心肺研究所的Aaron Weimann博士是該研究的第一作者,他說:「看到這些細菌前進演化的速度,並可能成為流行病,以及它們如何專門針對特定的肺部環境,這是非常了不起的。我們確實需要對所有高危患者群體進行系統、主動的篩查,以發現並希望防止更多流行複制的出現。