Genetiskt material från E. coli-bakterier i husdjur kan bidra till utvecklingen av dödliga pandemiska stammar av E. coli hos människor, visar ny forskning.

E. coli lever vanligtvis som ofarliga bakterier i mag-tarmkanalen hos fåglar och däggdjur, inklusive människor. De finns också, oberoende av en värd, i miljöer som vatten och jord, och i livsmedelsprodukter inklusive kyckling- och kalkonkött, råmjölk, nötkött, fläsk och blandad sallad.

Dessa bakterier kan orsaka sjukdomar om de har eller förvärvar faktorer som gör att de kan överleva i områden av människokroppen utanför tarmen.

E. coli är den primära källan till urinvägsinfektioner, en vanlig orsak till sjukhusinläggningar. Det kan också leda till sepsis, som dödar 11 miljoner människor globalt varje år, och hjärnhinneinflammation, en infektion som påverkar hjärnan och ryggmärgen.

Dr. Cameron Reid, från University of Technology Sydney, sa att syftet med studien, som nyligen publicerades i Nature Communications , var att bättre förstå evolutionen och genomiska egenskaperna hos en framväxande stam av E. coli känd som ST58.

ST58 har isolerats från blodomloppsinfektioner hos patienter runt om i världen, inklusive Frankrike, där antalet infektioner med denna stam visades ha fördubblats under en 12-årsperiod. ST58 är också mer läkemedelsresistent än andra stammar.

"Vårt team analyserade E. coli ST58-genom från mer än 700 människor, djur och miljökällor runt om i världen, för att leta efter ledtrådar om varför det är en framväxande orsak till sepsis och urinvägsinfektioner", säger Dr Reid.

"Vi fann att E. coli ST58 från grisar, nötkreatur och kycklingar innehåller bitar av genetiskt material, kallade ColV-plasmider, som är karakteristiska för denna sjukdomsstam som orsakar E. coli," sa han.

Plasmider är små dubbelsträngade DNA-molekyler, separata från bakteriekromosomen, som kan replikera oberoende och överföras till olika E. coli-stammar, vilket hjälper till att utveckla virulens.

Förvärv av ColV-plasmider kan förbereda E. coli-stammar för att orsaka extraintestinala infektioner hos människor och även öka sannolikheten för antimikrobiell resistens, tyder forskningen på.

"Zoonos, särskilt i relation till E. coli, bör inte bara ses som överföring av en patogen från ett djur till en människa", säger forskningsmedförfattaren professor Steven Djordjevic.

"Snarare bör det förstås som ett komplext fenomen som härrör från ett stort nätverk av interaktioner mellan grupper av E. coli (och andra bakterier), och de selektiva påtryckningar de möter hos både människor och djur," sade han.

Resultaten tyder på att alla tre huvudsektorerna inom animalieproduktionen (nötkreatur, höns och grisar) har fungerat som bakgrund för utvecklingen och uppkomsten av denna patogen.

"Icke-mänskliga källors bidrag till infektionssjukdomar hos människor är vanligtvis dåligt förstådda och dess potentiella betydelse underskattas, vilket debatten om det ekologiska ursprunget för SARS-CoV2-viruset vittnar om", säger Dr. Reid.

"I en globaliserad värld, ytterst mottaglig för snabb spridning av patogener, kan vikten av proaktiv hantering av mikrobiella hot mot folkhälsan inte underskattas."

Studien har breda konsekvenser för folkhälsopolitiken som sträcker sig över livsmedelsindustrin, veterinärmedicinska och kliniska miljöer.

"Hittills har folkhälsan med infektionssjukdomar varit en reaktiv disciplin, där åtgärder endast kan vidtas efter att en patogen har dykt upp och gjort viss skada", säger Dr. Reid.

"Helst sett, med tillkomsten och det utbredda upptaget av genomsekvenseringsteknologi, kan framtida infektionssjukdomar folkhälsa övergå till en primärt proaktiv disciplin, där genomiska övervakningssystem kan förutsäga patogenuppkomst och informera om effektiva interventioner."

Dr Reid sa att för att ett sådant system ska fungera krävs det pågående forskning och samarbete med myndigheter, folkhälsoorgan, livsmedelsproducenter och läkare, och det skulle involvera övervakning av en mängd olika icke-mänskliga källor till mikrober.

"Detta skulle inkludera husdjur och vilda djur - särskilt fåglar - livsmedelsprodukter, avlopp och vattendrag, i vad som kallas "One Health"-metoden. Vissa mikrober, som ST58 E. coli, känner väldigt få barriärer mellan dessa alltmer sammanlänkade värdar. och miljöer.

"Ett genomiskt patogenövervakningssystem från One Health skulle vara en revolution inom folkhälsan och göra mycket för att bryta ner historiskt människocentrerade tillvägagångssätt utan koppling till världen omkring oss."