L'Ascesa di Bac43 negli Enterococchi Resistenti alla Vancomicina

I enterococchi resistenti alla vancomicina, o VRE, sono germi che si trovano negli ospedali. Possono diffondersi dalle superfici o da una persona all'altra, portando a molte infezioni e qualche morte ogni anno. La maggior parte delle infezioni da VRE proviene da due tipi di batteri, E. faecalis e E. faecium. E. faecium è noto per diffondersi più facilmente negli ospedali rispetto ad altri germi. Il VRE si trova spesso negli ospedali, il che significa che i pazienti possono contrarlo mentre ricevono cure. Quando il VRE infetta un paziente che non lo ha mai avuto prima, può moltiplicarsi nel loro intestino prima di causare qualsiasi malattia. Tuttavia, non si capisce bene come il VRE si stabilisca e prenda piede nell'intestino.

#Cosa sono i Bacteriocini?

I bacteriocini sono proteine prodotte dai batteri che possono uccidere altri batteri. Queste proteine aiutano i batteri a competere tra loro in ambienti misti. Molti batteri del latte, che includono gli enterococchi, producono queste proteine. Gli scienziati pensano che i bacteriocini possano avere un ruolo nel modo in cui i batteri si diffondono e si stabiliscono nell'intestino, ma non è stato studiato a fondo negli ospedali. Nell'intestino, gli enterococchi competono intensamente tra di loro e con altri tipi di batteri. La ricerca sui topi ha mostrato che E. faecalis che produce un certo bacteriocina può superare altre ceppi che non lo producono. I ceppi che producono questo bacteriocina possono anche rimanere nell'intestino per molto tempo.

Stabilizzarsi nell'intestino è il primo passo affinché il VRE causi un'infezione. I pazienti con una grande quantità di VRE nel loro intestino possono diffonderlo nell'ambiente, dando più possibilità di infettare altri. Pertanto, la produzione di bacteriocini potrebbe aiutare il VRE a prendere piede nell'intestino e causare più infezioni. Tuttavia, non ci sono informazioni dettagliate su quali specifici bacteriocini potrebbero farlo.

#Panoramica dello Studio

In questo studio, i ricercatori hanno esaminato un grande gruppo di campioni di E. faecium raccolti in sei anni da un sistema ospedaliero. Questo gruppo includeva 2.428 campioni di E. faecium prelevati da sangue e tamponi rettali. Studiando questo grande campione, i ricercatori hanno cercato diversi tipi di geni dei bacteriocini e hanno visto come questi geni cambiassero nel tempo. Volevano capire come questi bacteriocini potessero aiutare E. faecium a diffondersi in un ospedale.

La ricerca ha mostrato che molti bacteriocini noti sono stati trovati nei campioni, ma la maggior parte era rara o non mostrava attività costante. Il bacteriocina chiamato bac43 è stato trovato in circa il 58% dei campioni, e la sua presenza è aumentata nel corso dello studio. I campioni con bac43 avevano prove che potevano inibire la crescita di altri batteri, e il bacteriocina è stata trovata in diversi gruppi genetici, suggerendo che fosse condivisa tra i batteri.

#Processo di Raccolta dei Campioni

I campioni di E. faecium sono stati raccolti in un ospedale tra il 2016 e il 2021. I ricercatori hanno prelevato tamponi rettali dai pazienti come parte di un programma di screening per il VRE. I pazienti sono stati testati quando erano ammessi in aree ad alto rischio dell'ospedale e poi settimanalmente mentre vi si trovavano. Sono stati prelevati campioni di sangue dai pazienti che avevano infezioni causate da E. faecium.

Il laboratorio di microbiologia clinica ha inoculato i campioni di tampone rettale su piastre speciali per controllare la presenza di VRE. Ogni volta che trovavano campioni positivi, una colonia isolata veniva scelta e inviata al laboratorio di ricerca. I batteri venivano poi cresciuti su ulteriori piastre di agar. I campioni di sangue venivano trattati in modo simile, e le colonie isolate venivano salvate per ulteriori analisi.

#Analisi dei Campioni

Il DNA dai campioni è stato estratto e sequenziato utilizzando tecniche avanzate. I ricercatori hanno usato una pipeline per elaborare le letture di DNA, assemblarle e annotare le informazioni genetiche. Questo ha permesso loro di identificare diversi ceppi di E. faecium e le loro caratteristiche genetiche.

I ricercatori hanno anche creato assemblaggi ibridi utilizzando sia letture di DNA corte che lunghe. Questo significa che hanno combinato due tipi di dati di sequenziamento per migliorare la qualità delle loro informazioni genetiche. Hanno cercato geni di bacteriocini all'interno dei genomi assemblati utilizzando un database speciale contenente sequenze conosciute di bacteriocini.

#Risultati sui Geni dei Bacteriocini

I ricercatori hanno scoperto 17 gruppi di geni di bacteriocini nei campioni. Hanno trovato che quattro gruppi erano presenti in oltre il 19% degli isolati. I più comuni includevano enterocina A, bac43 e alcuni altri.

L'enterocina A è stata trovata in quasi tutti i campioni, ma molti di questi geni non erano funzionali. Delle sequenze che dovrebbero funzionare, solo poche mostravano di poter inibire altri batteri. C'erano anche variazioni nei geni dell'enterocina A, con alcuni che presentavano delezioni o mutazioni che potevano influenzare la loro funzione.

Per il bac43, il gene strutturale era presente in una porzione significativa dei campioni. I ricercatori hanno trovato che la maggior parte dei geni bac43 era simile a versioni precedentemente identificate. Nel tempo, la presenza del bac43 nei campioni è aumentata drasticamente, suggerendo che potrebbe essere un fattore importante nell'aiutare E. faecium a diffondersi negli ospedali.

#Test di Attività dei Bacteriocini

I ricercatori hanno testato se alcuni ceppi producessero bacteriocini e hanno controllato se potessero inibire ceppi sensibili. Hanno eseguito saggi per determinare l'attività dei bacteriocini di diversi ceppi. Hanno trovato che alcune sequenze erano in grado di uccidere ceppi sensibili mentre altre mostrano resistenza.

Per l'enterocina A, hanno testato più sequenze, e alcune di esse mostravano sia inibizione che resistenza all'enterocina A. Tuttavia, altri bacteriocini potrebbero aver contribuito a questa attività, rendendo difficile determinare il ruolo esatto dell'enterocina A da sola.

Test simili sono stati effettuati per il bac43, e la maggior parte dei ceppi testati ha dimostrato di poter sia inibire ceppi sensibili sia resistere ai produttori di bac43. Tuttavia, alcuni ceppi avevano mutazioni che influenzavano i loro geni di bacteriocini, portando a risultati diversi.

#Comprendere la Variazione Genetica

Per capire le differenze genetiche tra gli isolati, i ricercatori hanno condotto un'analisi filogenetica. Questa analisi ha mostrato come le sequenze di bac43 e enterocina A fossero correlate tra di loro. L'analisi ha indicato che le sequenze di enterocina A tendevano a raggrupparsi in un modo che suggeriva trasmissione verticale, il che significa che erano ereditate da un antenato comune.

Per bac43, le sequenze simili tendevano a raggrupparsi, sostenendo l'idea che fossero tramandate nel corso delle generazioni. Tuttavia, ci sono stati casi di stessa sequenza che appariva in diversi gruppi, indicando che potesse verificarsi anche qualche trasmissione orizzontale.

#Tendenze nel Tempo

I ricercatori hanno anche esaminato come la presenza del bac43 sia cambiata nel corso del periodo di studio. Hanno osservato un aumento significativo, con il bac43 che è aumentato dall'8% dei campioni al 91% entro la fine del 2021. I tipi genetici specifici (MLSTs) associati al bac43 sono cambiati anche nel tempo, con alcuni tipi che diventavano più comuni.

Al contrario, la presenza di enterocina A funzionalmente attiva non ha mostrato una tendenza così chiara. È apparsa principalmente nei primi anni dello studio, senza un forte legame con tipi genetici specifici.

#Confronto tra Diverse Fonti di Campione

I ricercatori hanno confrontato quanto spesso trovavano enterocina A funzionale in tamponi rettali e campioni di sangue. Hanno trovato più enterocina A nei campioni di sangue rispetto ai tamponi rettali. D'altra parte, il bac43 era più comune nei tamponi rettali. Tuttavia, limitando l'analisi agli isolati resistenti alla vancomicina, non c'erano differenze significative tra i due tipi di campioni riguardo alla presenza di bacteriocini.

#Conclusione

Gli enterococchi, specialmente E. faecium, possono essere trovati nell'intestino di varie specie ospiti e competono con molti altri tipi di batteri in quello spazio. Si pensa che i bacteriocini siano strumenti efficaci per questa competizione, ma si sa poco sul loro ruolo in situazioni cliniche.

In questo studio, i ricercatori si sono concentrati su bac43, che si è rivelato essere il bacteriocina più comune e funzionale negli isolati clinici di E. faecium. Nel corso di sei anni, la presenza del bac43 è aumentata significativamente all'interno dell'ospedale.

Sebbene il bac43 sia noto da decenni, la sua crescente prevalenza negli ultimi anni suggerisce che potrebbe avere un ruolo cruciale nel modo in cui E. faecium si diffonde e si stabilisce nell'intestino. Tuttavia, sono necessarie ulteriori ricerche per capire come funziona il bac43 e se aiuti davvero E. faecium a prendere piede negli ambienti clinici. Lo studio ha fornito anche un'idea sul gene dell'enterocina A, rivelando che molti ceppi non erano funzionali, mentre alcuni mostravano segni di essere attivi.

Questa ricerca offre un'analisi dettagliata dei bacteriocini negli enterococchi e sottolinea la necessità di ulteriori studi sul loro impatto sulla trasmissione di batteri resistenti negli ambienti sanitari.