Некоторые люди, инфицированные патогенами, передают свои микробы другим, при этом сами не имеют симптомов. Теперь исследователи из Медицинской школы Стэнфордского университета считают, что они могут знать, почему.Когда ученые давали пероральные антибиотики мышам, инфицированным Salmonella typhimurium, бактериальной причиной пищевого отравления, небольшое меньшинство — так называемые «суперпредседатели», которые выделяли большое количество сальмонеллы с фекалиями в течение нескольких недель, оставалось здоровым; они не пострадали ни от болезни, ни от антибиотика. Остальным мышам стало хуже, а не лучше, и они, как ни странно, начали терять, как суперпредставители.
Полученные данные указывают на причину бессимптомной способности суперпредседателей. Они также ставят зловещие вопросы о широко распространенном, рутинном использовании субтерапевтических доз антибиотиков в животноводстве.
Около 80 процентов всех антибиотиков, используемых в Соединенных Штатах, назначают домашнему скоту — в основном крупному рогатому скоту, свиньям и цыплятам — потому что это увеличивает темпы роста животных. Эксперты уже выразили обеспокоенность по поводу того, как эта практика способствует росту числа резистентных к лекарствам патогенов.
Но новое исследование, опубликованное 20 октября в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, подчеркивает совершенно иное беспокойство.«Мы показали, что иммунное состояние инфицированной мыши, получавшей антибиотики, может определять степень заболевания этой мыши, а также иметь последствия для передачи болезни», — сказала Дениз Монак, доктор философии, доцент микробиологии и иммунологии и старший автор исследования. «Если это справедливо и для домашнего скота — а я думаю, что так и будет — это будет иметь очевидные последствия для общественного здравоохранения.
Нам нужно подумать о возможности того, что мы не только отбираем устойчивые к антибиотикам микробы, но и наносим ущерб здоровью животных. здоровье нашего скота и увеличение распространения среди них и нас заразных патогенов ».Проникая в кишечник, S. typhimurium продуцирует мощный вызывающий воспаление эндотоксин, который ежегодно приводит к примерно 1 миллиону случаев пищевого отравления, 19 000 госпитализаций и почти 400 смертельным исходам в Соединенных Штатах. Передается от одного человека к другому фекально-оральным путем.
Известно, что он вызывает любопытную картину патологии среди инфицированных: около 70-90 процентов инфицированных выделяют довольно небольшое количество бактерий (и поэтому не очень заразны). Но оставшиеся 10–30 процентов — суперраспространители — не имеют симптомов, но выделяют огромное количество бактерий, вызывая большую часть распространения патогена среди населения.
Причины этой дихотомии не выяснены.
Уклонение от обнаруженияС точки зрения общественного здравоохранения, знание того, как легко и быстро определять суперраспространителей, может помочь сократить или даже предотвратить эпидемии, сказал Монак.
Тем не менее, суперпредседатели не выглядят больными, поэтому они избегают лечения. На данный момент единственный способ определить, к какой категории принадлежит человек или животное, — это осмотреть стул каждого человека, что в лучшем случае было бы неудобно даже для домашнего скота.Но команда Стэнфордского университета обнаружила, что иммунные системы суперраспространителей и не суперраспространителей находятся в разных состояниях, что повышает вероятность анализа крови, который может сделать идентификацию суперраспространителей более практичной.По словам Монака, заражение мышей сальмонеллой — не редкость. «Мыши в сарае могут долго заразиться сальмонеллой и не заболеть.
Они бегают совершенно здоровыми. Они счастливые маленькие инкубаторы для сальмонеллы».
В лаборатории Monack более 1 из 5 мышей, инфицированных сальмонеллой, являются суперпредставителями. «Мыши, которые мы используем, являются инбредными», — отметила она. «Таким образом, это различие в реакции на инфекцию сальмонеллы не может быть просто вопросом генетических мутаций».Исследователи из Стэнфорда ранее опубликовали работу, показывающую, что введение мышам, не обладающим суперпредставлением, оральным антибиотиком, который убивает некоторые из дружественных микробов, обычно населяющих кишечник млекопитающих, и обеспечивает защиту от вторжения патогенов, привело к быстрому увеличению количества сальмонелл, выделяемых в их фекалиях.
В новом исследовании ученые дали стрептомицин, антибиотик, мышам, инфицированным сальмонеллой. Они были удивлены результатами. За ночь у большинства людей, которые выделяли относительно низкие уровни сальмонеллы в фекалиях, теперь обнаружился очень высокий уровень патогена как в кишечнике, так и в фекалиях.
И в течение нескольких дней эти обработанные антибиотиками мыши с низким уровнем выделения заметно заболели. «Они похудели, взъерошили мех и сгорбились в углах своих клеток», — сказал Монак. «Они также начали выделять гораздо большее количество бактерий». Некоторые из них погибли.
Но что было самым удивительным, так это то, что суперпредставители продолжали выделять большое количество бактерий, оставаясь при этом бессимптомным. Исследование кишечника животных показало, что концентрация S. typhymurium в кишечнике у бывших не суперпредседателей теперь сравнима с таковой у суперадора.Введение мышам другого антибиотика, неомицина, дало те же результаты.
Суперпредставители без симптомовУченый-постдокторант Смита Гопинатх, доктор философии, ведущий автор исследования, продемонстрировала, что, хотя все животные питали патогенные бактерии в кишечнике, суперпредставители — несмотря на то, что они несли еще более высокие уровни сальмонеллы в кишечнике и укрывали больше воспалений кишечника, чем другие мыши — имели ослабленный иммунный ответ: их общие системные уровни нескольких важных провоспалительных сигнальных белков, секретируемых различными типами иммунных клеток, чтобы превратить иммунную систему в антимикробную пену, были значительно ниже, чем у мышей, которые превратились из несуперспредеров в тошнотворные суперпредставители.Это объясняет отсутствие симптомов у суперпредставителей, сказал Монак.
Вместо того, чтобы создавать усиленный иммунный ответ на патоген, супераспространители просто игнорируют его присутствие. «Вместо того, чтобы сражаться с микробом, они его терпят», — сказала она. «Их иммунные клетки были перестроены и не реагируют на воспалительные сигналы в кишечнике одинаково».По словам Монака, на популяцию мышей, инфицированных сальмонеллой, антибиотики на самом деле вызывают прямо противоположный ожидаемый эффект. "Супераспространители остаются здоровыми и продолжают выделять и передавать болезни.
Каким-то образом, пока неизвестным способом, они справляются с S. typhimurium. Остальные временно выделяют больше бактерий, чем раньше, хотя они слишком больны, чтобы распространять много болезней. . "Бактерии, выделяемые в основном мышами, ранее не являвшимися суперпредседателями, были столь же заразными и ядовитыми, как и бактерии, выделяемые добросовестными суперпредставителями.Может ли такое случиться с людьми?
Явление, показанное на мышах, еще не было продемонстрировано на людях, но должно быть проверено, сказал Монак. «Мы, люди, не должны легкомысленно относиться к антибиотикам», — сказала она. «Мы должны учитывать, всегда ли они полезны, когда их дают животным по всем направлениям, или когда мы принимаем их сами».С положительной стороны, по ее словам, «если мы сможем выяснить, что приводит к ослаблению иммунитета у суперпредставителей, это потенциально может быть полезно для подавления симптомов у людей с хроническими воспалительными кишечными расстройствами, такими как синдром Крона или воспалительное заболевание кишечника».Другими соавторами исследования в Стэнфорде являются профессор сравнительной медицины Донна Боули, доктор медицинских наук, доктор философии; доцент кафедры химической и системной биологии Джошуа Элиас, доктор философии; и аспирант Джошуа Лихтман.
Исследование было поддержано Фондом Burroughs Wellcome и Национальными институтами здравоохранения (грант R01A1095396).