Геномная эпидемиология и эволюция Escherichia coli у диких животных в Мексике

E. coli — распространённый вид бактерий, обитающих в желудочно-кишечном тракте теплокровных животных и человека. Патогенность и устойчивость к противомикробным препаратам у E. coli могут формироваться при переходе возбудителя из животных резервуаров к новым хозяевам. Несмотря на потенциальную клиническую значимость этого вида, данные о популяционной структуре комменсальных штаммов E. coli у диких животных и эпидемиологических связях между штаммами у животных и человека остаются скудными. В этом исследовании мы проанализировали данные полногеномного секвенирования 119 комменсальных штаммов, выделенных в 1990-х годах из кишечника 55 видов млекопитающих и птиц в Мексике и Венесуэле. Популяционная структура изолятов E. coli, колонизирующих диких животных, слабо соответствовала филогении, таксономии, экологическим и физиологическим характеристикам видов-хозяев: близкородственные штаммы нередко обнаруживались у одинаковых или сходных видов хозяев, а у далёких друг от друга видов животных встречались близкородственные штаммы. Данных о недавней передаче геномов E. coli от диких животных домашним животным или человеку мы не обнаружили. Вместе с тем у E. coli диких животных присутствовали многочисленные гены факторов вирулентности, ассоциированных с инфекциями у человека и домашнего скота, в том числе характерные для шигатоксин-продуцирующих (STEC) и атипичных энтеропатогенных (aEPEC) штаммов. У нескольких изолятов от диких животных выявлен остров патогенности LEE (locus of enterocyte effacement). Кроме того, в изолятах E. coli от диких животных часто обнаруживались известные детерминанты устойчивости к антибиотикам, в том числе к ципрофлоксацину, аминогликозидам, тетрациклинам и β-лактамам. Некоторые из этих детерминант выявлялись у нескольких филогенетически далёких линий E. coli, колонизирующих существенно различающихся животных-хозяев. Мы заключаем, что генетические пулы E. coli, колонизирующих кишечник диких животных и человека, имеют общие гены вирулентности и устойчивости к антибиотикам. Это подтверждает возможность того, что дикие животные служат резервуаром факторов патогенности, участвующих в инфекциях у человека и домашнего скота.

Значимость: E. coli — клинически значимый вид бактерий, вызывающий инфекции у людей и домашнего скота во всём мире. Известно, что эта бактерия обитает в кишечнике человека, домашних и диких животных. Диких животных считают потенциальными резервуарами патогенных штаммов E. coli, однако данные о популяционной структуре этих бактерий у диких хозяев остаются скудными. В этом исследовании полногеномное секвенирование позволило получить новые сведения об эволюции геномов E. coli в небольшой, но разнообразной коллекции штаммов, выделенных у широкого круга диких животных, включая млекопитающих и птиц, о коэволюции штаммов с хозяевами и генетических факторах патогенности штаммов у диких хозяев в Мексике. Результаты подтверждают клиническую значимость диких животных как резервуаров патогенных штаммов и указывают на необходимость включать нечеловеческих хозяев в программы эпидемиологического надзора за инфекциями E. coli.