L’uso di antibiotici non è l’unico motore della proliferazione dei superbatteri, dimostra la ricerca

Ricercatori del Wellcome Sanger Institute, dell’Università di Oslo, dell’Università di Cambridge e collaboratori hanno condotto un confronto genetico ad alta risoluzione dei batteri. Hanno confrontato oltre 700 nuovi campioni di sangue con quasi 5.000 campioni batterici precedentemente sequenziati per rispondere a domande su quali fattori influenzano la diffusione dei ceppi batterici resistenti agli antibiotici. Escherichia coli (Escherichia coli).

Lo studio, pubblicato oggi (11 gennaio) nel Microbo lanceolato, dimostra che in alcuni casi un maggiore utilizzo di antibiotici determina un aumento dei batteri resistenti al trattamento. Tuttavia, i ricercatori hanno confermato che questo varia a seconda del tipo di antibiotico ad ampio spettro utilizzato. Hanno anche scoperto che il successo dei geni di resistenza agli antibiotici dipende dalla composizione genetica dei batteri che li trasportano.

Riconoscere tutti i principali fattori alla base della resistenza agli antibiotici può aiutare a sviluppare una conoscenza più approfondita di come questi batteri si diffondono e di cosa li ostacola. Ciò potrebbe quindi informare meglio gli interventi di sanità pubblica che utilizzano una visione completa dell’ambiente per contribuire a fermare la diffusione di infezioni resistenti al trattamento.

Il batterio, Escherichia coli è una causa comune di infezioni del sangue in tutto il mondo.¹ Il tipo di Escherichia coli responsabile di queste infezioni si trova comunemente nell’intestino, dove non provoca danni. Tuttavia, se entra nel flusso sanguigno a causa di un sistema immunitario indebolito, può causare infezioni gravi e pericolose per la vita.

Come ulteriore sfida per gli operatori sanitari, la resistenza agli antibiotici, in particolare la resistenza multifarmaco (MDR), è diventata una caratteristica frequente di tali infezioni. Nel Regno Unito, oltre il 40% dei Escherichia coli le infezioni del sangue sono resistenti a un antibiotico chiave utilizzato nel trattamento di infezioni gravi in ​​ospedale.²

Tassi di resistenza agli antibiotici in Escherichia coli variare a livello globale. Ad esempio, il tasso di resistenza a un diverso antibiotico, comunemente usato per trattare le infezioni del tratto urinario causate da Escherichia colivariava dall’8,4% al 92,9% a seconda del paese.³

La resistenza agli antibiotici è oggetto di ricerca da decenni e i dati di sorveglianza di studi precedenti hanno costantemente mostrato un’associazione tra l’uso di antibiotici e una maggiore frequenza di MDR nei batteri in tutto il mondo, compreso il Regno Unito.

Studi precedenti hanno suggerito una coesistenza stabile di resistenti e non resistenti Escherichia coli ceppi e in alcuni casi, i batteri non resistenti hanno più successo. Tuttavia, in precedenza non era possibile valutare il ruolo dei fattori genetici di ciò a causa della mancanza di set di dati longitudinali su larga scala e imparziali.

Questo nuovo studio, condotto dal Wellcome Sanger Institute, dall’Università di Oslo e da collaboratori, è la prima volta che è stato possibile confrontare direttamente il successo dei diversi ceppi di Escherichia coli tra due paesi – Norvegia e Regno Unito – e spiegare le differenze basate sui livelli di utilizzo di antibiotici a livello nazionale.

Analizzando dati che abbracciavano quasi 20 anni, hanno scoperto che l’uso di antibiotici era collegato in alcuni casi a un aumento della resistenza, a seconda del tipo di antibiotico. Una classe di antibiotici, i beta-lattamici diversi dalla penicillina, è stata utilizzata in media da tre a cinque volte di più per persona nel Regno Unito rispetto alla Norvegia. Ciò ha portato ad una maggiore incidenza di infezioni da parte di alcuni farmaci multiresistenti Escherichia coli sottoporre a tensione.

Tuttavia, anche il Regno Unito utilizza più spesso l’antibiotico trimetoprim, ma l’analisi non ha rivelato livelli più elevati di resistenza nel Regno Unito confrontando i comuni Escherichia coli ceppi riscontrati in entrambi i paesi.

Lo studio ha scoperto che la sopravvivenza dei batteri MDR dipendeva da quali ceppi Escherichia coli erano nell’ambiente circostante. A causa di questa e di altre pressioni selettive in un’area, i ricercatori hanno concluso che non è possibile presumere che l’uso diffuso di un tipo di antibiotico avrà lo stesso effetto sui batteri resistenti agli antibiotici diffusi in diversi paesi.

Gli scienziati sottolineano che i loro risultati giustificano sforzi di ricerca sostenuti per identificare cos’altro guida la diffusione Escherichia coli e altri batteri clinicamente importanti in una vasta gamma di contesti ecologici. Sono necessarie ulteriori ricerche per comprendere appieno l’effetto combinato di antibiotici, viaggi, sistemi di produzione alimentare e altri fattori che determinano i livelli di resistenza ai farmaci in un paese.

Comprendere di più sui ceppi che possono superare la resistenza agli antibiotici Escherichia coli può portare a nuovi modi per contribuire a fermare la diffusione. Ad esempio, tentativi che aumentano la quantità di batteri non resistenti e non dannosi in un’area.

La dott.ssa Anna Pöntinen, co-autrice dell’Università di Oslo, Norvegia e visiting scientist presso il Wellcome Sanger Institute, ha dichiarato: “Il nostro studio su larga scala ci ha permesso di iniziare a rispondere ad alcune delle domande di vecchia data su ciò che causa causalmente la multidroga -batteri resistenti in una popolazione. Questa ricerca è stata possibile solo grazie alla sorveglianza sistematica nazionale dei batteri patogeni avvenuta nel Regno Unito e in Norvegia. Senza tali sistemi in atto, gli scienziati sarebbero notevolmente più limitati in termini di ciò che si può apprendere utilizzando i batteri potere della genomica.”

Il professor Julian Parkhill, coautore dell’Università di Cambridge, ha dichiarato: “Il nostro studio suggerisce che gli antibiotici sono fattori modulanti nel successo dei trattamenti resistenti agli antibiotici”. Escherichia coli, invece dell’unica causa. La nostra ricerca ha tracciato l’impatto di diversi antibiotici ad ampio spettro e mostra che l’influenza di questi varia a seconda del paese e dell’area. Nel complesso, la nostra analisi genetica completa mostra che non è sempre possibile prevedere l’impatto dell’uso degli antibiotici su un’area senza conoscere la composizione genetica dei ceppi batterici presenti in quell’ambiente”.

Il professor Jukka Corander, autore senior del Wellcome Sanger Institute e dell’Università di Oslo, in Norvegia, ha dichiarato: “Resistenti al trattamento Escherichia coli è un grave problema di salute pubblica globale. Sebbene sia da tempo accettato che l’uso eccessivo di antibiotici abbia un ruolo nell’aumento e nella diffusione dei superbatteri, il nostro studio evidenzia che il livello di resistenza ai farmaci in una popolazione diffusa Escherichia coli i ceppi possono variare sostanzialmente. L’uso degli antibiotici costituirà una pressione selettiva e il nostro studio dimostra che non è l’unico fattore che influisce sul successo di questi batteri. Continuare a utilizzare la genomica per acquisire una comprensione dettagliata dei fattori alla base del successo dei batteri è fondamentale se vogliamo controllare la diffusione dei superbatteri”.

Appunti:

1. Kern WV, Rieg S. (2020) Carico delle infezioni batteriche del flusso sanguigno – Un breve aggiornamento sull’epidemiologia e sul significato degli agenti patogeni multiresistenti. Clin Microbiol Infect. DOI: 10.1016/j.cmi.2019.10.031 (https://doi.org/10.1016/j.cmi.2019.10.031)
2. Agenzia per la sicurezza sanitaria del Regno Unito. Nuovi dati mostrano 148 gravi infezioni resistenti agli antibiotici al giorno nel 2021. Disponibili su: https://www.gov.uk/government/news/new-data-shows-148-severe-antibiotic-sensitive-infections-a-day-in-2021
3. Wang. S, Zhao. S, Zhou et al. (2023) Spettro di resistenza agli antibiotici di ceppi di E. coli provenienti da diversi campioni e pazienti raggruppati per età: uno studio retrospettivo di 10 anni. BMJ aperto. DOI: 10.1136/bmjopen-2022-067490 (https://doi.org/10.1136/bmjopen-2022-067490)

Finanziamento:

Questa ricerca è stata finanziata dalla Fondazione Trond Mohn, dalle azioni Marie Sk?odowska-Curie, dal Consiglio europeo della ricerca, dalla Royal Society e da Wellcome. Un elenco completo dei riconoscimenti è disponibile sulla pubblicazione.