Największe jak dotąd badanie mikrobiomu nosa przeprowadzili naukowcy z Wellcome Sanger Institute, University of Cambridge, Imperial College London (Wielka Brytania) i ich współpracownicy.

Gronkowiec złocisty (Staphylococcus aureus) to powszechnie występująca bakteria, która nie dając żadnych objawów żyje w nosie około 30 proc. ludzi. W samym nosie zwykle nie powoduje szkód, jeśli jednak dostanie się do krwi przez rany, skaleczenia lub nacięcia chirurgiczne, może wywołać poważne infekcje.

Zakażenia S. aureus są drugą najczęstszą przyczyną śmiertelności związanej z infekcjami bakteryjnymi, po gruźlicy, powodując około miliona zgonów rocznie. Niektóre szczepy, jak metycylinooporny S. aureus (MRSA), są oporne na powszechnie stosowane antybiotyki, co utrudnia leczenie infekcji.

Historycznie nosicieli S. aureus klasyfikowano na trzy grupy: nosicieli stałych, okresowych i osoby nie będące nosicielami. U stałych nosicieli test na obecność S. aureus zawsze daje wynik pozytywny. U okresowego nosiciela wyniki testów czasami są pozytywne, a u osób niebędących nosicielami nigdy nie stwierdza się obecności S. aureus.

Ponieważ nosicielstwo S. aureus zwiększa ryzyko infekcji pooperacyjnych, szpitale często badają pacjentów przed zabiegami, takimi jak wymiana stawów i mogą stosować leczenie donosowe w celu zmniejszenia kolonizacji. Jednak mikrobiom nosa, w przeciwieństwie do mikrobiomu jelit, nie był badany na dużych populacjach, stąd brak wiedzy dotyczącej interakcji S. aureus z innymi bakteriami w nosie.

Aby zbadać złożone społeczności bakteryjne zamieszkujące ludzkie nosy, naukowcy przeanalizowali po trzy cotygodniowe wymazy z nosa pobrane od 1100 zdrowych dorosłych dawców krwi.

Każdą próbkę badano pod kątem S. aureus przy użyciu standardowych technik hodowli laboratoryjnej, a następnie przeprowadzono sekwencjonowanie DNA w celu zidentyfikowania pełnego zakresu gatunków bakterii obecnych w każdym wymazie z nosa. Naukowcy wykorzystali zaawansowane metody statystyczne, aby odkryć wzorce w mikrobiomie nosa i określić, czy nosicielstwo S. aureus można przewidzieć na podstawie społeczności bakteryjnej.

Uzyskane dane pozwoliły poznać interakcje pomiędzy różnymi gatunkami bakterii, kluczowe dla zrozumienia, dlaczego niektórzy ludzie są stale kolonizowani przez gronkowca złocistego (S. aureus), a także dostarczyły danych klinicznych pozwalających przewidzieć, kto może być najbardziej narażony na zakażenie tą bakterią.

Naukowcy odkryli dwa główne wzorce w mikrobiomie. Po pierwsze, zespół odkrył, że uporczywi nosiciele mają odrębny mikrobiom z dużą ilością S. aureus i brakiem innych gatunków w próbkach z nosa. Po drugie, stwierdzono, że niektóre bakterie, takie jak Staphylococcus epidermidis, Dolosigranulum pigrum i Moraxella catarrhalis występowały rzadziej u uporczywych nosicieli. W związku z tym naukowcy sugerują, że gatunki te mogą pomóc w uodpornieniu się na kolonizację S. aureus u osób niebędących nosicielami.

Wykorzystując uczenie maszynowe, naukowcy byli również w stanie szczególnie dobrze przewidzieć, kto jest trwale kolonizowany przez Staphylococcus aureus, co stanowi potencjalną metodę przewidywania ryzyka zakażenia.

Autorzy sugerują również, że okresowi nosiciele to po prostu błędnie sklasyfikowani stali nosiciele lub osoby niebędące nosicielami – pojęcie okresowego nosicielstwa nie odzwierciedla rzeczywistego stanu biologicznego. Prawdopodobnie są to osoby niebędące nosicielami, które były narażone na działanie S. aureus i zaraziły się nim przez krótki okres.

Odkrycia te mają istotne implikacje kliniczne. Identyfikacja nosicieli S. aureus może pomóc w przewidywaniu ryzyka zakażenia i umożliwić pracownikom służby zdrowia lepsze ukierunkowanie leczenia na osoby, które mogą skorzystać z profilaktycznych zabiegów dekolonizacyjnych.

Dalsze badania powinny wyjaśnić, czy czynniki ryzyka, takie jak niektóre schorzenia, płeć, genetyka człowieka lub inne czynniki środowiskowe, wpływają na nosicielstwo S. aureus.

Dr Dinesh Aggarwal, pierwszy autor z Imperial College London, powiedział: „Uporczywe nosicielstwo gronkowca złocistego jest dobrze znanym czynnikiem ryzyka infekcji, szczególnie w warunkach szpitalnych. Identyfikując profile bakteryjne chroniące przed kolonizacją gronkowcem złocistym nasze odkrycia mogą przyczynić się do opracowania nowych, opartych na mikrobiomie strategii zmniejszania ryzyka infekcji bez konieczności stosowania antybiotyków”.

„To największe jak dotąd badanie bakterii żyjących w naszych nosach i pokazuje ono, że S. aureus nie działa sam – jest częścią całej społeczności. Odkryliśmy, że niektórzy sąsiedzi bakteryjni mogą pomóc w utrzymaniu gronkowca na zewnątrz, co otwiera nowe, interesujące kierunki zapobiegania infekcjom za pomocą nowych metod” – wskazała Katie Bellis, współautorka z Wellcome Sanger Institute.

Dr Ewan Harrison, starszy autor w Wellcome Sanger Institute, wskazał: „Mikrobiom nosa każdego człowieka jest wyjątkowy, a to badanie pokazuje, że bakterie w nim żyjące mogą mieć ogromny wpływ na nasze zdrowie. Badając tysiące próbek, możemy wreszcie uzyskać szerszy obraz tego, jak nasze naturalne bakterie wspomagają lub utrudniają infekcję”.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ agt/