研究揭示了新的机制耐多药患者感染的快速进化

牛津大学领导的研究提供了一个转换新的见解如何抗菌素耐药性(AMR)患者出现细菌感染。研究结果,发表在《华尔街日报》自然通讯,有助于开发更有效的干预措施来预防AMR感染发展脆弱的病人。

研究结果挑战传统观念,人们通常感染由单个基因克隆(或应变)的致病细菌,而且抵抗抗生素治疗的发展因为自然选择的新的遗传突变发生在感染。结果表明,而不是患者通常由多个病原体感染的克隆,与抵抗新兴作为预先存在的耐药克隆选择的结果,而不是新的突变。

研究人员使用一种新颖的方法,研究了遗传多样性的变化抗生素耐药性病原菌的种类(铜绿假单胞菌)收集患者抗生素治疗之前和之后。样本从35分离重症监护病房(ICU)患者在12个欧洲医院。铜绿假单胞菌是一个投机取巧的病原体是医院感染的一个重要原因,尤其是免疫功能不全的和危重病人,并认为在全球范围内造成超过550000人死亡每年。

每个病人筛查铜绿假单胞菌后不久就被送进加护病房,然后定期收集样品。研究人员利用基因的组合分析和抗生素挑战测试量化within-patient细菌多样性和抗生素耐药性。

大多数患者在研究中(约三分之二)被一个被感染的假单胞菌压力。AMR进化在有些病人由于新电阻突变发生在感染的传播,支持传统的电阻采集模式。令人惊讶的是,作者发现剩下的三分之一的患者实际上是由多个菌株感染假单胞菌。

至关重要的是,阻力增加了20%混合菌株感染患者使用抗生素治疗时,患者相比,单一菌株感染。电阻的快速增加患者的混合菌株感染是由自然选择的预先存在的耐药菌株已经出席的抗生素治疗。这些压力通常由少数的病原体人口开始出现在抗生素治疗,但抗生素抗性基因,他们把给他们强大的选择性优势在抗生素治疗。

然而,尽管AMR更快地出现在一系列的感染,调查结果显示它也可能失去更迅速地在这些条件。当样本单菌株和混合应变患者培养没有抗生素,AMR菌株生长较慢而non-AMR菌株。这支持的假设AMR基因携带健身取舍,这样他们选择反对在没有抗生素。这些权衡是在混合菌株的数量比单一菌株的数量,建议在宿主多样性还可以推动的阻力损失没有抗生素治疗。

研究人员称,研究结果表明,干预旨在限制细菌的传播之间的病人(如改善卫生和感染控制措施)可能是一个更有效的干预对抗AMR干预旨在防止新的电阻突变引起感染期间,如药物,减少细菌的突变率。这可能是特别重要的在设置感染率高,如损害患者免疫力。

研究结果还表明,临床试验应该朝着捕捉病原体菌株的多样性存在于感染,而不是测试只有少量的病原体分离(基于假设病原体人口有效克隆)。这可能使更准确的预测个体患者的抗生素治疗是否成功或失败,类似于癌细胞如何测量多样性数量可以帮助预测化疗的成功。

首席研究员克雷格·麦克莱恩教授,牛津大学的生物学系,说:“这项研究的关键发现是,抗性发展迅速的病人通过多样化的殖民地铜绿假单胞菌人群由于预先存在的耐药菌株的选择。电阻的速度发展千差万别的病人病原体,我们推测,高水平的在宿主多样性可以解释为什么一些病原体,如假单胞菌,迅速适应抗生素治疗。'

他补充说:“我们使用的诊断方法研究抗生素耐药性患者样本已经改变了慢慢地随着时间的推移,和我们的研究结果强调的重要性,开发新的诊断方法,就能很容易地评估患者样本的病原体种群多样性的

世界卫生组织宣布AMR的十大全球公共卫生人类面临的威胁。AMR发生在细菌、病毒、真菌和寄生虫不再回应药物如抗生素,使得治疗感染越来越困难或不可能。特别关注的是多药耐药病原菌的迅速蔓延,无法与任何现有的抗菌药物治疗。2019年,AMR有关全球有近500万人死亡。

教授Willem van Schaik研究所所长伯明翰大学微生物学和感染(他并没有直接参与研究)说:“这项研究强烈表明,临床诊断程序可能需要扩大到包括一种以上的病毒从一个病人,准确地捕捉遗传多样性和抗生素耐药性菌株,殖民危重病人的潜力。它同时也突显出持续的感染预防工作的重要性,旨在减少住院病人的风险被殖民,随后被感染的机会致病菌,在他们住院。”

Sharon孔雀,微生物学和公共卫生教授剑桥大学(他并没有直接参与研究),说:“耐多药等一系列生物引起的感染铜绿假单胞菌是一个重大挑战全球ICU病人管理设置。这项研究的结果进一步至关重要的证据在icu医院感染预防和控制措施更广泛,降低收购的风险铜绿假单胞菌和其他致病菌。