Oporna Pseudomonas aeruginosa ewoluuje w drogach oddechowych chorego na POChP

Oporna na imipenem Pseudomonas aeruginosa może w drogach oddechowych chorego na przewlekłą obturacyjną chorobę płuc szybko różnicować się na subpopulacje o odmiennych cechach biologicznych. Badacze z Chin przeanalizowali sześć blisko spokrewnionych izolatów uzyskanych od jednego pacjenta z POChP w odstępie pięciu miesięcy. Choć wszystkie należały do wysokiego ryzyka klonu ST274, różniły się śluzowością, wrażliwością na część antybiotyków, zdolnością pozyskiwania żelaza, tolerancją stresu i wirulencją. Wyniki opublikowane 20 sierpnia 2026 r. w Microbiology Spectrum pokazują, jak złożona może być mikroewolucja P. aeruginosa podczas przewlekłego zakażenia dróg oddechowych.

Sześć izolatów od jednego pacjenta i pięć miesięcy mikroewolucji

Praca zatytułowana Genomic and phenotypic adaptation of imipenem-resistant Pseudomonas aeruginosa during chronic infection in a COPD patient została opublikowana jako artykuł badawczy w czasopiśmie Microbiology Spectrum. Autorami są Lvxin Qian, Yi Yan, Shuai Sun, Junren Zeng, Furong Zhang, Li Xiang, Huan Chen, Luhua Zhang i Ying Li. Lvxin Qian oraz Yi Yan wnieśli równorzędny wkład w przygotowanie pracy.

Większość zespołu była związana z The School of Basic Medical Sciences, Southwest Medical University w Luzhou w prowincji Sichuan w Chinach. Furong Zhang reprezentowała Department of Clinical Laboratory, Pengzhou People’s Hospital w Chengdu. Badanie finansowały National Natural Science Foundation of China, grant nr 82302576, oraz Science and Technology Strategic Cooperation Programs of Luzhou Municipal People’s Government and Southwest Medical University, projekt 2024LZXNYDJ022. Autorzy zadeklarowali brak konfliktu interesów.

Materiał badawczy pochodził od 70-letniego mężczyzny z POChP, hospitalizowanego z powodu ostrego zakażenia dolnych dróg oddechowych. Pierwsza hospitalizacja rozpoczęła się 19 listopada 2023 r. Dwa dni po przyjęciu z jednej próbki plwociny wyizolowano dwa szczepy P. aeruginosa: SCPa03-1 oraz SCPa03-2. Pacjent otrzymywał piperacylinę z tazobaktamem oraz amikacynę, a po poprawie został wypisany w 15. dniu pobytu.

14 kwietnia 2024 r. ten sam pacjent został ponownie przyjęty do szpitala z POChP i ostrym zakażeniem dolnych dróg oddechowych. Z kolejnej próbki plwociny uzyskano cztery morfologicznie różne izolaty: SCPa12-1, SCPa12-2, SCPa12-3 i SCPa12-4. Podczas tego pobytu stosowano amikacynę. Po 10 dniach stan chorego uległ poprawie i został on wypisany.

Badacze analizowali znacznie więcej niż sam antybiogram

Identyfikację bakterii wykonywano metodą MALDI-TOF/MS. Lekowrażliwość oceniano metodą dyfuzyjno-krążkową Kirby’ego-Bauera zgodnie z kryteriami Clinical and Laboratory Standards Institute. Badano aztreonam, imipenem, meropenem, cyprofloksacynę, ceftazydym, cefotaksym, amikacynę, gentamycynę oraz piperacylinę z tazobaktamem.

Wszystkie sześć izolatów poddano sekwencjonowaniu Illumina. Szczep SCPa03-1, wybrany jako reprezentatywny, został dodatkowo zsekwencjonowany technologią długich odczytów Nanopore. Autorzy analizowali m.in. geny oporności, geny wirulencji, polimorfizmy pojedynczych nukleotydów, strukturę filogenetyczną oraz ekspresję ampC i mexB metodą qRT-PCR.

Fenotyp bakterii oceniano również poprzez pomiary szybkości wzrostu, tworzenia biofilmu, ruchliwości typu swimming i swarming, produkcji piocyjaniny i pioverdyny oraz wzrostu przy ograniczonej dostępności żelaza. Oddzielne eksperymenty dotyczyły wrażliwości na nadtlenek wodoru, peptyd przeciwdrobnoustrojowy LL-37 i ludzką surowicę.

Wszystkie izolaty były oporne na imipenem

Każdy z sześciu izolatów był oporny na imipenem, aztreonam, ceftazydym oraz cefotaksym. Jednocześnie wszystkie zachowały wrażliwość na amikacynę i gentamycynę. W przypadku pozostałych antybiotyków pojawiły się jednak istotne różnice pomiędzy subpopulacjami bakterii.

SCPa03-1, SCPa12-1 i SCPa12-2 były oporne również na meropenem. Natomiast trzy izolaty o fenotypie śluzowym – SCPa03-2, SCPa12-3 i SCPa12-4 – pozostawały na meropenem wrażliwe w zastosowanej metodzie badania.

W odniesieniu do cyprofloksacyny SCPa12-1 oraz SCPa12-3 wykazywały pośrednią wrażliwość, natomiast pozostałe cztery izolaty zostały sklasyfikowane jako oporne. SCPa03-2 miał pośrednią wrażliwość na piperacylinę z tazobaktamem, podczas gdy pozostałe izolaty były na tę kombinację oporne.

Oporność na imipenem nie sprowadzała się do jednego mechanizmu

Analiza sekwencji OprD wykazała 23 substytucje aminokwasowe i dwie delecje w badanych izolatach. OprD jest kanałem błony zewnętrznej mającym szczególne znaczenie dla transportu imipenemu do komórki P. aeruginosa. Co istotne, autorzy nie stwierdzili zmian w pętli 2 ani 3 OprD, czyli obszarach szczególnie istotnych dla wiązania i przechodzenia imipenemu.

Wszystkie sześć szczepów wykazywało natomiast zwiększoną ekspresję chromosomalnej beta-laktamazy AmpC w porównaniu ze szczepem referencyjnym PAO1. Ekspresja mexB, kodującego składnik jednej z głównych pomp efflux, była istotnie zwiększona tylko w SCPa03-1. Nie stwierdzono również istotnej mutacji ftsI, która mogłaby sama tłumaczyć obserwowany fenotyp.

Cyprofloksacyna: mutacje gyrazy oraz element z genem crpP

W chromosomach wszystkich sześciu izolatów zidentyfikowano gen podobny do crpP, wykazujący 95,96% identyczności sekwencji. Znajdował się on w integrującym i koniugacyjnym elemencie genetycznym, czyli ICE. Podobne elementy wykrywano wcześniej u innych szczepów P. aeruginosa z Chin, co wskazuje na możliwość jego horyzontalnego rozprzestrzeniania się pomiędzy różnymi liniami bakterii.

Autorzy zachowują jednak ostrożność wobec znaczenia samego crpP. W literaturze jego rola w oporności na fluorochinolony jest niejednoznaczna i nie każdy wariant wiąże się bezpośrednio z kliniczną opornością na cyprofloksacynę.

W badanych izolatach znaleziono również zmiany w genach gyrA i gyrB kodujących podjednostki gyrazy DNA. Według autorów łączny wpływ mutacji chromosomalnych oraz obecności elementu ICE z crpP może tłumaczyć oporność SCPa03-1, SCPa03-2, SCPa12-2 i SCPa12-4. Dwa pozostałe izolaty zachowały pośrednią wrażliwość, co może wskazywać na dodatkową rolę regulacji pomp efflux lub innych mechanizmów.

Wszystkie bakterie należały do tego samego klonu ST274

Analiza genomowa wykazała bardzo wysokie podobieństwo wszystkich sześciu izolatów. Należały one do sequence type 274, czyli ST274 – międzynarodowo rozpowszechnionej linii P. aeruginosa zaliczanej do klonów wysokiego ryzyka i opisywanej m.in. w zakażeniach szpitalnych oraz przewlekłej kolonizacji dróg oddechowych.

Genom reprezentatywnego SCPa03-1 wykazywał 99,41% average nucleotide identity względem referencyjnego PAO1 i 98,76% względem PA14. Autorzy uznali więc badane izolaty za bliższe genetycznie PAO1.

Do analizy filogenetycznej włączono dodatkowo 293 dostępne genomy ST274. Drzewo skonstruowano na podstawie 40 747 SNP rdzeniowego genomu. Sześć izolatów od chorego na POChP znalazło się w dużej grupie obejmującej szczepy pochodzące z różnych regionów geograficznych oraz różnych źródeł. Były szczególnie blisko spokrewnione z dwoma izolatami pochodzącymi z żółci, uzyskanymi wcześniej w Chinach.

Takie podobieństwo filogenetyczne wskazuje na wspólne pochodzenie ewolucyjne, ale samo w sobie nie stanowi dowodu bezpośredniej transmisji pomiędzy konkretnymi pacjentami czy placówkami.

Niewiele mutacji wystarczyło, aby powstały wyraźnie różne fenotypy

Dwa pierwsze izolaty, SCPa03-1 i SCPa03-2, różniły się zaledwie kilkoma zmianami genetycznymi. Cztery bakterie wyizolowane pięć miesięcy później również pozostawały bardzo blisko spokrewnione z pierwszymi szczepami, jednak zgromadziły zestaw zmian obejmujących m.in. geny cspA, algJ, epsL, dppC, gyrA i prc.

Dwa późne izolaty – SCPa12-1 i SCPa12-2 – miały dodatkową zmianę w algU. W SCPa12-1 występowała także substytucja V928I w białku MorA związanym z sygnalizacją cyclic di-GMP, natomiast SCPa12-4 posiadał zmianę G279C w prmB, kodującym metylotransferazę związaną z białkiem rybosomalnym L3.

Znaczenie tej obserwacji jest większe niż sama liczba mutacji. W obrębie niemal tego samego klonu powstały bakterie o różnej morfologii kolonii, różnej wrażliwości na antybiotyki i różnej zdolności radzenia sobie ze stresem środowiskowym. Pokazuje to, że przewlekłe środowisko dróg oddechowych może selekcjonować kilka współistniejących strategii adaptacyjnych.

Ta sama mutacja mucA, ale różne fenotypy kolonii

Jednym z najbardziej interesujących elementów pracy było współistnienie wariantów śluzowych i nieśluzowych. SCPa03-2, SCPa12-3 i SCPa12-4 miały fenotyp śluzowy. SCPa03-1, SCPa12-1 i SCPa12-2 pozostawały nieśluzowe.

Na pierwszy rzut oka można byłoby oczekiwać, że różnica wynika z obecności lub braku typowej mutacji mucA. Tak jednak nie było. Wszystkie sześć izolatów posiadało tę samą delecję czterech par zasad w pozycjach 503–506 genu mucA, powodującą przesunięcie ramki odczytu i powstanie skróconego białka MucA liczącego 167 aminokwasów.

Mutacje mucA są dobrze znanym mechanizmem prowadzącym do zwiększonej syntezy alginianu i fenotypu śluzowego P. aeruginosa. W przypadku SCPa03-2, SCPa12-3 oraz SCPa12-4 wynik był zgodny z tym mechanizmem.

Mutacje wtórne mogły odwrócić efekt mucA

SCPa03-1, mimo obecności tej samej zmiany w mucA, miał dodatkowo ośmioparową insercję w prc, która prowadziła do powstania skróconego białka Prc. Proteaza Prc uczestniczy w regulacji szlaku MucA i wcześniejsze prace wskazywały, że zaburzenie jej funkcji może tłumić nadmierną produkcję alginianu w szczepach z uszkodzonym mucA.

Z kolei SCPa12-1 i SCPa12-2 posiadały dziewięcioparową insercję w algU. AlgU jest czynnikiem sigma regulującym m.in. odpowiedź na stres oraz ekspresję genów związanych z alginianem. Autorzy uznali zmianę w algU za najbardziej prawdopodobne wyjaśnienie nieśluzowego wyglądu tych dwóch izolatów.

Adaptacja do przewlekłego zakażenia odbywała się kosztem części cech wirulencji

W porównaniu z laboratoryjnym szczepem PAO1 wszystkie sześć izolatów klinicznych rosło wolniej. Szczególnie wyraźne ograniczenie zdolności wzrostowej obserwowano w trzech wariantach śluzowych. Autorzy interpretują to jako możliwy koszt metaboliczny związany z intensywną produkcją alginianu i przystosowaniem do przewlekłego utrzymywania się w drogach oddechowych.

Biofilm nie zachowywał się jednak identycznie we wszystkich szczepach

SCPa03-1 tworzył istotnie mniej biofilmu niż PAO1, podczas gdy SCPa03-2 tworzył go więcej. Pozostałe późne izolaty nie różniły się istotnie od PAO1, ale wszystkie tworzyły więcej biofilmu niż SCPa03-1.

W przypadku SCPa03-1 osłabiona produkcja alginianu związana ze zmianą prc mogła być jednym z mechanizmów prowadzących do mniejszej biomasy biofilmu. Wyniki przypominają jednocześnie, że „fenotyp przewlekłego zakażenia” nie jest pojedynczym, jednolitym zestawem cech i poszczególne subpopulacje mogą przyjmować odmienne strategie.

Ruchliwość nie została całkowicie utracona

SCPa03-1 zachowywał ruchliwość podobną do PAO1. SCPa12-1 i SCPa12-2 miały zaburzoną ruchliwość typu swarming przy zachowanym swimming. Co ciekawe, wszystkie trzy izolaty śluzowe – SCPa03-2, SCPa12-3 oraz SCPa12-4 – zachowały silną zdolność zarówno do swimming, jak i swarming.

Jest to istotne, ponieważ w klasycznym modelu przewlekłej adaptacji P. aeruginosa, szczególnie dobrze opisanym w mukowiscydozie, utrata ruchliwości bywa częstym elementem długotrwałego przystosowania. Badane szczepy z POChP nie odtwarzały tego wzorca w prosty sposób.

Piocyjanina i pioverdyna zmieniały się w różnych kierunkach

Produkcja piocyjaniny była ogólnie większa w badanych izolatach niż w PAO1, chociaż nie dla każdej pary porównanie osiągało istotność statystyczną. Piocyjanina jest redoksowo aktywnym czynnikiem wirulencji i może uczestniczyć w oddziaływaniu bakterii z nabłonkiem, komórkami odpornościowymi oraz innymi mikroorganizmami.

Odwrotny obraz dotyczył pioverdyny, głównego sideroforu P. aeruginosa. Każdy z sześciu izolatów klinicznych produkował jej mniej niż PAO1. Jednocześnie wszystkie cztery izolaty pozyskane podczas drugiej hospitalizacji produkowały więcej pioverdyny niż dwa szczepy początkowe.

To rozróżnienie jest ważne: późne izolaty nie osiągały poziomu PAO1, ale w obrębie własnej linii ewolucyjnej wykazywały wyraźny wzrost produkcji pioverdyny.

Żelazo mogło być jednym z najważniejszych czynników selekcyjnych

Organizm gospodarza ogranicza dostęp drobnoustrojów do żelaza w ramach tzw. odporności żywieniowej. Dla P. aeruginosa oznacza to silną presję selekcyjną, ponieważ pierwiastek ten jest niezbędny dla wielu procesów metabolicznych.

W warunkach eksperymentalnego ograniczenia dostępności żelaza SCPa12-1, SCPa12-2 i SCPa12-3 wykazywały lepszą zdolność wzrostu niż dwa izolaty początkowe. Wynik odpowiadał obserwowanemu zwiększeniu produkcji pioverdyny.

SCPa12-4 był ważnym wyjątkiem: mimo zwiększonej produkcji pioverdyny nie uzyskał analogicznej przewagi wzrostowej w podłożu ubogim w żelazo. Autorzy wskazują, że jedną z potencjalnych przyczyn mogła być charakterystyczna dla tego izolatu mutacja prmB, choć mechanizm ten nie został bezpośrednio potwierdzony eksperymentem funkcjonalnym.

Wszystkie cztery późne izolaty miały ponadto 57-parową insercję w dppC. Gen ten koduje składnik transportera DppBCDF związanego z transportem dipeptydów, a podobne układy mogą uczestniczyć w wykorzystywaniu żelaza związanego z hemem. Autorzy proponują hipotezę, że zaburzenie tego szlaku mogło zwiększać sygnał niedoboru żelaza i wtórnie stymulować syntezę pioverdyny.

Odporność na stres gospodarza zmieniała się niezależnie od ostrej wirulencji

Badacze ocenili także zdolność bakterii do przetrwania ekspozycji na czynniki przypominające presję obecną w organizmie człowieka.

Po działaniu nadtlenku wodoru SCPa03-2, SCPa12-1 i SCPa12-2 wykazywały mniejszy odsetek zabitych komórek niż PAO1, co wskazywało na zwiększoną tolerancję stresu oksydacyjnego. Autorzy rozważają, czy w przypadku SCPa12-1 i SCPa12-2 rolę mogła odgrywać zmiana algU, ponieważ AlgU uczestniczy w regulacji odpowiedzi na stres środowiskowy.

Po ekspozycji na LL-37 – ludzki przeciwdrobnoustrojowy peptyd związany z odpornością wrodzoną – pięć spośród sześciu izolatów klinicznych wykazywało większą przeżywalność niż PAO1. Wyjątkiem był SCPa12-4.

Zupełnie inny obraz pojawił się po kontakcie z 80-procentową ludzką surowicą. Wszystkie izolaty kliniczne charakteryzowały się bardzo małą przeżywalnością, poniżej 1%, i były zdecydowanie bardziej wrażliwe niż PAO1. Izolaty śluzowe były przy tym jeszcze bardziej wrażliwe na działanie surowicy niż nieśluzowe.

Tak różne wyniki dobrze ilustrują, dlaczego „większa odporność bakterii” nie jest pojedynczą cechą biologiczną. Ten sam wariant może lepiej tolerować jeden rodzaj stresu, a jednocześnie gorzej radzić sobie z innym mechanizmem obronnym gospodarza.

Wyraźnie mniejsza wirulencja w modelu Galleria mellonella

Do oceny ostrej wirulencji autorzy wykorzystali larwy Galleria mellonella. Każdej larwie podawano 2 × 10⁴ CFU bakterii i monitorowano przeżycie przez 72 godziny.

Szczepy referencyjne PAO1 i PA14 powodowały śmierć wszystkich larw w ciągu pierwszych 24 godzin. W grupach zakażonych sześcioma izolatami klinicznymi śmiertelność była w tym czasie znacznie mniejsza. Po 24 godzinach przeżycie wynosiło 90% dla SCPa12-1, 80% dla SCPa12-2 oraz 100% dla SCPa03-1, SCPa03-2, SCPa12-3 i SCPa12-4.

Po 72 godzinach różnice pomiędzy wariantami śluzowymi i nieśluzowymi stały się szczególnie wyraźne. W grupach zakażonych nieśluzowymi SCPa03-1, SCPa12-1 i SCPa12-2 przeżywało odpowiednio 10%, 40% i 50% larw. Dla śluzowych SCPa03-2, SCPa12-3 i SCPa12-4 przeżycie wynosiło odpowiednio 90%, 90% i 100%.

Autorzy interpretują te wyniki jako przejaw kompromisu ewolucyjnego: wariant śluzowy może być lepiej przystosowany do długotrwałego utrzymywania się w organizmie i tworzenia przewlekłej populacji, ale jednocześnie charakteryzować się mniejszą ostrą wirulencją.

Nie oznacza to jednak, że szczep o mniejszej wirulencji w modelu owadzim jest klinicznie „łagodny”. Galleria mellonella jest modelem eksperymentalnym i nie odtwarza wszystkich elementów zakażenia ludzkich dróg oddechowych, a zdolność do przewlekłej kolonizacji może stanowić zupełnie inny wymiar patogenności niż szybkie wywoływanie ostrej śmiertelności.

Śluzowość jako koszt i jednocześnie korzyść adaptacyjna

Trzy warianty śluzowe rosły wolniej, były mniej oporne na działanie ludzkiej surowicy i wykazywały znacznie mniejszą wirulencję w modelu larw niż warianty nieśluzowe. Jednocześnie nadprodukcja alginianu może wspierać tworzenie uporządkowanej struktury biofilmu oraz długotrwałe utrzymywanie się bakterii w przewlekle zmienionych drogach oddechowych.

Interesujące było również współistnienie szczepów śluzowych wrażliwych na meropenem z nieśluzowymi wariantami opornymi na ten lek. Autorzy odwołują się tu do koncepcji ochrony grupowej w obrębie heterogennego biofilmu. Różne subpopulacje nie muszą posiadać identycznych mechanizmów obrony, jeżeli mogą korzystać z produktów i właściwości całej społeczności bakteryjnej.

W takim modelu wariant produkujący dużo alginianu może poprawiać ochronę fizyczną społeczności, podczas gdy inna subpopulacja może mieć większą oporność antybiotykową lub większą tolerancję określonego stresu. Różnorodność fenotypowa staje się wówczas cechą całej populacji, a nie przypadkowym „szumem” biologicznym.

W praktyce klinicznej: jeden posiew może nie pokazywać całej populacji bakterii

Najważniejszą konsekwencją pracy nie jest propozycja nowego sposobu leczenia, lecz pokazanie skali heterogenności, jaka może rozwinąć się podczas przewlekłego zakażenia. Sześć niemal klonalnych izolatów z dróg oddechowych tego samego chorego różniło się m.in. fenotypem śluzowym, odpowiedzią na meropenem i cyprofloksacynę, wzrostem, tworzeniem biofilmu, ruchliwością, tolerancją stresu oraz wirulencją.

W praktyce klinicznej ma to znaczenie dla interpretacji materiału mikrobiologicznego. Pojedyncza kolonia wybrana do identyfikacji i antybiogramu może reprezentować tylko część rzeczywistej populacji obecnej w plwocinie chorego przewlekle skolonizowanego przez P. aeruginosa. Badanie nie dowodzi oczywiście, że taka różnorodność występuje u każdego pacjenta z POChP, ale dobrze pokazuje biologiczną możliwość współistnienia kilku wariantów jednej linii.

Nie można też na podstawie tej pracy formułować zaleceń dotyczących wyboru antybiotyku. Badanie obejmowało jednego chorego, a oznaczenia lekowrażliwości wykonywano w warunkach laboratoryjnych. Dobór leczenia zakażenia P. aeruginosa u pacjenta z POChP powinien opierać się na obrazie klinicznym, aktualnym materiale mikrobiologicznym, pełnym wyniku lekowrażliwości, wcześniejszych izolatach, dotychczasowej ekspozycji na antybiotyki i lokalnych wytycznych.

Co badanie wnosi do wiedzy o POChP?

Większość szczegółowych badań nad wieloletnią adaptacją P. aeruginosa w drogach oddechowych prowadzono dotychczas u osób z mukowiscydozą. W CF dobrze opisano ewolucję w kierunku przewlekłego fenotypu obejmującego m.in. śluzowość, spowolnienie wzrostu, modyfikację mechanizmów oporności i redukcję części cech związanych z ostrą wirulencją.

Środowisko dróg oddechowych w POChP jest jednak inne. Różnią się właściwości śluzu, charakter stanu zapalnego, mikrobiom oraz presja selekcyjna związana z przebiegiem choroby i leczeniem. Dlatego nie można automatycznie przenosić całego modelu ewolucji P. aeruginosa z mukowiscydozy na POChP.

Nowa praca pokazuje jednak, że przynajmniej część zjawisk może być wspólna. W ciągu zaledwie pięciu miesięcy klonalna populacja ST274 rozwinęła znaczną różnorodność fenotypową i genetyczną. Późne izolaty wykazywały oznaki przebudowy gospodarki żelazem, a równocześnie w populacji utrzymywały się warianty śluzowe i nieśluzowe o różnych właściwościach.

Ograniczenia badania są istotne

Najważniejszym ograniczeniem jest liczebność materiału. Praca obejmuje tylko jednego pacjenta i sześć izolatów uzyskanych w dwóch punktach czasowych. Nie jest to więc badanie epidemiologiczne pozwalające określić częstość obserwowanych mechanizmów w populacji osób z POChP.

Nie można również ze stuprocentową pewnością odtworzyć rzeczywistej struktury populacji bakteryjnej obecnej w drogach oddechowych pomiędzy dwiema hospitalizacjami. Autorzy badali izolaty uzyskane z dwóch próbek plwociny, a nie ciągłą serię próbek pobieranych w krótkich odstępach czasu.

Wiele proponowanych zależności pomiędzy konkretną mutacją a określonym fenotypem ma charakter mechanistycznej interpretacji. Autorzy wskazują m.in. możliwą rolę zmian w dppC, algU, prmB czy prc, jednak dla większości tych zależności nie wykonywano eksperymentów polegających na wprowadzeniu lub naprawieniu pojedynczej mutacji i sprawdzeniu, czy fenotyp odpowiednio się pojawia lub zanika.

Również model Galleria mellonella dostarcza informacji o względnej wirulencji bakterii, ale nie jest odpowiednikiem zakażenia płuc człowieka. Wyniki modelu należy zatem interpretować jako dane eksperymentalne wspierające koncepcję ewolucyjnego kompromisu pomiędzy ostrą wirulencją i przewlekłą adaptacją, a nie jako bezpośrednią miarę ciężkości infekcji u chorego.

Dane genomowe są publicznie dostępne

Autorzy zdeponowali sekwencje całogenomowe wszystkich sześciu izolatów – SCPa03-1, SCPa03-2, SCPa12-1, SCPa12-2, SCPa12-3 i SCPa12-4 – w GenBank w ramach projektu PRJNA1435050. Umożliwia to innym zespołom ponowną analizę materiału i porównywanie go z kolejnymi izolatami ST274.

Zgoda pacjenta na udział w badaniu została przez komisję uznana za niewymaganą, ponieważ analiza dotyczyła wyłącznie izolatów bakteryjnych uzyskanych w ramach rutynowych procedur diagnostycznych wykonywanych w laboratorium szpitalnym.

Wnioski

Badanie pokazuje, że oporna na imipenem Pseudomonas aeruginosa ST274 może w drogach oddechowych chorego na POChP w stosunkowo krótkim czasie wytworzyć kilka współistniejących wariantów różniących się zachowaniem biologicznym. W obrębie jednego klonu pojawiły się różnice dotyczące śluzowości, wrażliwości na meropenem i cyprofloksacynę, wzrostu, biofilmu, ruchliwości, gospodarki żelazem, tolerancji stresu oraz wirulencji.

Szczególnie interesująca była obserwacja, że wszystkie izolaty posiadały tę samą mutację mucA, ale dopiero kontekst dodatkowych zmian w prc lub algU wiązał się z ostatecznym fenotypem śluzowym albo nieśluzowym. Jednocześnie późne izolaty zwiększyły produkcję pioverdyny, a trzy z czterech wykazały lepszy wzrost przy ograniczeniu dostępności żelaza, co może odzwierciedlać postępującą adaptację do środowiska dróg oddechowych.