Genetisch materiaal van E. coli-bacteriën bij landbouwhuisdieren zou kunnen bijdragen aan de evolutie van dodelijke pandemische stammen van E. coli bij mensen, blijkt uit nieuw onderzoek.

E. coli leeft gewoonlijk als onschadelijke bacteriën in het maagdarmkanaal van vogels en zoogdieren, inclusief de mens. Ze leven ook, onafhankelijk van een gastheer, in omgevingen zoals water en aarde, en in voedselproducten zoals kippen- en kalkoenvlees, rauwe melk, rundvlees, varkensvlees en gemengde salade.

Deze bacteriën kunnen ziekten veroorzaken als ze factoren bezitten of verwerven waardoor ze kunnen overleven in delen van het menselijk lichaam buiten de darmen.

E. coli is de primaire bron van urineweginfecties, een veelvoorkomende reden voor ziekenhuisopnames. Het kan ook leiden tot sepsis, waaraan jaarlijks 11 miljoen mensen wereldwijd overlijden, en tot meningitis, een infectie die de hersenen en het ruggenmerg aantast.

Dr. Cameron Reid, van de University of Technology Sydney, zei dat het doel van de studie, onlangs gepubliceerd in Nature Communications , was om de evolutie en genomische kenmerken van een opkomende stam van E. coli die bekend staat als ST58 beter te begrijpen.

ST58 is geïsoleerd uit bloedbaaninfecties bij patiënten over de hele wereld, waaronder Frankrijk, waar is aangetoond dat het aantal infecties met deze stam in een periode van 12 jaar is verdubbeld. ST58 is ook resistenter tegen geneesmiddelen dan andere stammen.

"Ons team analyseerde E. coli ST58-genomen van meer dan 700 menselijke, dierlijke en ecologische bronnen over de hele wereld, om aanwijzingen te vinden waarom het een opkomende oorzaak is van sepsis en urineweginfecties," zei Dr. Reid.

"We ontdekten dat E. coli ST58 van varkens, runderen en kippen stukjes genetisch materiaal bevat, ColV-plasmiden genaamd, die kenmerkend zijn voor deze ziekteverwekkende E. coli-stam," zei hij.

Plasmiden zijn kleine dubbelstrengs DNA-moleculen, gescheiden van het bacteriële chromosoom, die onafhankelijk kunnen repliceren en over verschillende E. coli-stammen kunnen worden overgedragen, wat de evolutie van virulentie bevordert.

Verwerving van ColV-plasmiden kan E. coli-stammen ertoe aanzetten extra-intestinale infecties bij mensen te veroorzaken, en ook de kans op antimicrobiële resistentie vergroten, suggereert het onderzoek.

"Zoönose, met name in relatie tot E. coli, moet niet eenvoudig worden gezien als de overdracht van een ziekteverwekker van een dier op een mens", zei co-auteur van het onderzoek, professor Steven Djordjevic.

"Het moet eerder worden begrepen als een complex fenomeen dat voortkomt uit een enorm netwerk van interacties tussen groepen E. coli (en andere bacteriën), en de selectieve druk die ze tegenkomen bij zowel mensen als dieren," zei hij.

De bevindingen suggereren dat alle drie de belangrijkste sectoren van de voedselproductie (runderen, kippen en varkens) als achtergrond hebben gediend voor de evolutie en opkomst van deze ziekteverwekker.

"De bijdrage van niet-menselijke bronnen aan infectieziekten bij mensen wordt doorgaans slecht begrepen en het potentiële belang ervan wordt ondergewaardeerd, zoals het debat over de ecologische oorsprong van het SARS-CoV2-virus bevestigt", zei Dr. Reid.

"In een geglobaliseerde wereld, die bij uitstek vatbaar is voor snelle verspreiding van ziekteverwekkers, kan het belang van proactief beheer van microbiële bedreigingen voor de volksgezondheid niet worden onderschat."

De studie heeft brede implicaties voor het volksgezondheidsbeleid dat zich uitstrekt over de voedingsindustrie, veterinaire en klinische omgevingen.

"Tot op heden is de volksgezondheid op het gebied van infectieziekten een reactieve discipline geweest, waar alleen actie kan worden ondernomen nadat een ziekteverwekker is opgedoken en enige schade heeft aangericht," zei Dr. Reid.

"In het ideale geval, met de komst en wijdverbreide opname van genoomsequencing-technologie, kan de volksgezondheid van toekomstige infectieziekten overgaan op een voornamelijk proactieve discipline, waar genomische surveillancesystemen in staat zijn om de opkomst van pathogenen te voorspellen en effectieve interventies te informeren."

Dr. Reid zei dat om zo'n systeem te laten werken, het voortdurend onderzoek en samenwerking met de overheid, volksgezondheidsinstanties, voedselproducenten en clinici vereist, en dat het toezicht houdt op een verscheidenheid aan niet-menselijke bronnen van microben.

"Dit omvat gedomesticeerde en wilde dieren, met name vogels, voedselproducten, riolering en waterwegen, in wat een 'One Health'-benadering wordt genoemd. Sommige microben, zoals ST58 E. coli, kennen heel weinig barrières tussen deze steeds meer onderling verbonden gastheren en omgevingen.

"Een One Health bewakingssysteem voor genomische pathogenen zou een revolutie zijn binnen de volksgezondheid en veel doen om historisch mensgerichte benaderingen zonder verbinding met de wereld om ons heen af ​​te breken."