Badania ujawniają ukrytą różnorodność Escherichia coli napędzającą zakażenia stopy cukrzycowej

Nowe badania prowadzone przez King’s College London, we współpracy z University of Westminster, rzucają światło na zróżnicowanie oraz cechy szczepów Escherichia coli odpowiedzialnych za zakażenia stopy cukrzycowej.

Opublikowane na łamach Microbiology Spectrum badanie przedstawia pierwszą tak kompleksową charakterystykę genomową szczepów E. coli izolowanych bezpośrednio z owrzodzeń stopy cukrzycowej u pacjentów z różnych kontynentów. Uzyskane wyniki pomagają wyjaśnić, dlaczego część zakażeń ma szczególnie ciężki przebieg, jest trudna do leczenia i może prowadzić do poważnych, niekiedy zagrażających życiu powikłań.

Zakażenia stopy cukrzycowej pozostają jednym z najpoważniejszych powikłań cukrzycy i są jedną z głównych przyczyn amputacji kończyn dolnych na świecie. Choć klinicyści od dawna zdają sobie sprawę, że zakażenia przewlekłych ran w przebiegu cukrzycy są złożone i wieloczynnikowe, wiedza na temat konkretnych patogenów – w tym E. coli, często wykrywanej w materiałach klinicznych – pozostawała ograniczona.

Globalna analiza genomowa szczepów E. coli

Naukowcy przeanalizowali sekwencje całogenomowe 42 szczepów E. coli wyizolowanych z zakażonych owrzodzeń stopy cukrzycowej u pacjentów z Nigerii, Wielkiej Brytanii, Ghany, Szwecji, Malezji, Chin, Korei Południowej, Brazylii, Indii oraz Stanów Zjednoczonych. Sekwencjonowanie pełnego DNA każdego szczepu umożliwiło ocenę globalnych wzorców biologicznych E. coli związanych z chorobą stopy cukrzycowej.

Takie podejście pozwoliło porównać różnice genetyczne pomiędzy szczepami, zidentyfikować geny odpowiedzialne za oporność na antybiotyki oraz wskazać czynniki przyczyniające się do cięższego przebiegu choroby.

Wysoka różnorodność i brak jednego dominującego szczepu

Analiza genomowa wykazała, że badane szczepy E. coli cechują się bardzo dużą różnorodnością. Bakterie należały do wielu odmiennych grup genetycznych i posiadały szerokie spektrum genów związanych zarówno z opornością na antybiotyki, jak i zjadliwością. Wyniki te jednoznacznie pokazują, że nie istnieje jeden dominujący typ E. coli odpowiedzialny za zakażenia stopy cukrzycowej. Różne linie genetyczne były niezależnie zdolne do adaptacji do specyficznego środowiska tkanek stopy cukrzycowej.

Dzięki analizie pokrewieństwa szczepów oraz identyfikacji mechanizmów oporności i cech wirulencji możliwe było lepsze zrozumienie, dlaczego niektóre zakażenia są szczególnie oporne na leczenie lub szybko postępują w kierunku ciężkiej choroby ogólnoustrojowej.

Oporność wielolekowa jako narastający problem kliniczny

Istotnym i niepokojącym wynikiem badania jest fakt, że około 8% analizowanych szczepów zaklasyfikowano jako wielolekooporne lub skrajnie lekooporne. Oznacza to oporność na wiele, a w niektórych przypadkach niemal wszystkie dostępne antybiotyki, co znacząco ogranicza możliwości terapeutyczne i zwiększa ryzyko amputacji oraz zgonu.

Dr Vincenzo Torraca, wykładowca chorób zakaźnych w King’s College London i starszy autor publikacji, podkreśla, że zrozumienie tych bakterii na poziomie genomowym stanowi kluczowy krok w kierunku poprawy diagnostyki i bardziej precyzyjnego leczenia pacjentów z cukrzycą. Identyfikacja najczęściej występujących szczepów E. coli oraz ich profili oporności umożliwia lekarzom dobór terapii o większym prawdopodobieństwie skuteczności, co może ograniczyć przewlekłość zakażenia, czas hospitalizacji oraz ryzyko amputacji.

Znaczenie wyników dla krajów o ograniczonych zasobach

Pierwszy autor pracy, Victor Ajumobi, doktorant King’s College London i University of Westminster, zwraca uwagę, że uzyskane dane mają szczególne znaczenie dla krajów o ograniczonych zasobach ochrony zdrowia. W takich regionach zakażenia E. coli w przebiegu stopy cukrzycowej występują częściej, a szybka diagnostyka oporności drobnoustrojów nie zawsze jest dostępna. Wiedza o typowych mechanizmach oporności może wspierać bardziej racjonalne decyzje terapeutyczne nawet w warunkach ograniczonego dostępu do zaawansowanych badań mikrobiologicznych.

Kierunki dalszych badań

Kolejnym etapem badań będzie szczegółowe poznanie roli specyficznych czynników wirulencji zidentyfikowanych w analizowanych szczepach. Wiele izolatów posiada geny umożliwiające przyleganie do tkanek gospodarza lub unikanie odpowiedzi immunologicznej. Zrozumienie funkcjonowania tych mechanizmów w środowisku stopy cukrzycowej może doprowadzić do identyfikacji nowych celów terapeutycznych i opracowania skuteczniejszych strategii leczenia.

Źródło: Microbiology Spectrum, Research reveals hidden diversity of E. coli driving diabetic foot infections
DOI: http://dx.doi.org/10.1128/spectrum.02837-25