Population Structure and Antimicrobial Resistance Gene Transfer of Respiratory Escherichia coli Isolated from Swine in China
Questo studio rivela che gli isolati respiratori di Escherichia coli provenienti dai suini in tutta la Cina costituiscono un serbatoio significativo di geni di resistenza antimicrobica diversificati e altamente trasferibili, trasportati principalmente su elementi genetici mobili come i plasmidi, ponendo rischi sostanziali per la diffusione della multiresistenza agli esseri umani e all'ambiente nell'ambito di un quadro di One Health.
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I maiali, come gli esseri umani, sono soggetti a polmonite e altre infezioni respiratorie che possono essere fatali. Quando questi animali si ammalano, gli allevatori spesso ricorrono agli antibiotici per curarli, una pratica che è diventata uno standard nell'industria suinicola globale. Tuttavia, l'uso diffuso di questi medicinali ha una conseguenza nascosta: incoraggia i batteri a evolvere difese, creando ceppi che non rispondono più al trattamento. Questo fenomeno, noto come resistenza antimicrobica, è una crescente crisi per la salute pubblica. I batteri responsabili di queste infezioni non sono isolati nella fattoria; possono spostarsi tra animali, ambiente e umani, portando con sé le loro nuove difese. Per capire come ciò accada, gli scienziati esaminano il codice genetico di questi batteri, cercando le istruzioni specifiche che permettono loro di sopravvivere agli antibiotici e i veicoli che aiutano a trasmettere tali istruzioni ai vicini.
Un team di ricercatori dell'Università Agricola di Huazhong, in Cina, ha affrontato in profondità questo problema esaminando un gruppo specifico di batteri trovati nei polmoni di maiali malati. Si sono concentrati su un tipo di batterio chiamato Escherichia coli patogeno extraintestinale, o ExPEC. Sebbene questo batterio sia spesso associato all'intestino, i ricercatori erano interessati ai ceppi che invadono il sistema respiratorio, causando polmonite nei suini. Hanno raccolto una vasta collezione di 442 campioni batterici, combinando 54 nuovi ceppi isolati da allevamenti di maiali nella Cina centrale tra il 2022 e il 2024 con altri 388 ceppi trovati in database scientifici pubblici. Sequenziando l'intero corredo genetico di questi batteri, il team ha mappato i loro alberi genealogici e catalogato ogni gene di resistenza che trasportavano, con l'obiettivo di vedere come questi tratti pericolosi siano organizzati e quanto facilmente possano diffondersi.
L'indagine ha rivelato che i batteri che causano infezioni polmonari nei maiali cinesi sono altamente diversificati, appartenendo a molte diverse famiglie genetiche, eppure condividono una preoccupante comunanza: sono carichi di geni di resistenza. I ricercatori hanno individuato 111 tipi diversi di geni che proteggono i batteri dagli antibiotici. Le difese più comuni erano contro sulfonamidi, cloramfenicolo e tetracicline, classi di farmaci frequentemente utilizzati in agricoltura. Ancora più allarmante, il team ha rilevato geni che conferiscono resistenza agli antibiotici di "ultima istanza", inclusi carbapenemi e colistina, che sono critici per il trattamento di gravi infezioni nell'uomo. Sebbene questi specifici geni di alta resistenza non fossero presenti in ogni singolo campione, la loro presenza nella popolazione suina segnala un rischio serio. I batteri non sono solo resistenti a un farmaco; sono spesso resistenti a molti, trasportando in media 13 diversi geni di resistenza in un singolo ceppo, con alcuni che ne trasportano fino a 25.
Ciò che rende questa situazione particolarmente pericolosa non è solo la presenza di questi geni, ma la loro capacità di muoversi. I ricercatori hanno analizzato il contesto genetico di ciascun gene di resistenza per vedere se fosse situato su un pezzo di DNA mobile, come un plasmide, che funge da navetta capace di trasferire materiale genetico tra i batteri. Hanno scoperto che quasi il 77 percento di tutti i geni di resistenza rilevati era localizzato su questi elementi mobili. Ciò significa che i batteri hanno un meccanismo integrato per condividere le loro difese con altri batteri, anche di specie diverse. I veicoli primari per questo trasferimento sono stati i plasmidi, nello specifico una famiglia nota come IncF, che sono eccellenti nel trasportare contemporaneamente più geni di resistenza. Lo studio ha inoltre identificato un gruppo ristretto di quattro specifici geni di resistenza che viaggiano frequentemente insieme, creando una combinazione potente che rende i batteri resistenti simultaneamente ad aminoglicosidi, sulfonamidi e cloramfenicolo.
Per vedere esattamente come si muovono questi geni, i ricercatori hanno selezionato un ceppo batterico rappresentativo e hanno sequenziato i suoi plasmidi con alto dettaglio. Hanno scoperto due plasmidi completi, uno che trasportava otto diversi geni di resistenza e un altro che ne trasportava quattro. Questi plasmidi sono risultati altamente simili a quelli precedentemente osservati in altri batteri provenienti da ospiti diversi, suggerendo che queste navette genetiche si muovano liberamente attraverso il regno animale. Lo studio conferma che i maiali con infezioni respiratorie non stanno solo soffrendo di una malattia locale; stanno agendo come serbatoi per una collezione complessa e mobile di geni di resistenza agli antibiotici. Poiché questi batteri possono essere espulsi nell'ambiente attraverso i rifiuti o entrare nella catena alimentare, i tratti di resistenza che trasportano hanno il potenziale di raggiungere gli esseri umani. Le scoperte sottolineano che i batteri che vivono nei polmoni dei maiali sono una fonte significativa di materiale genetico che potrebbe compromettere l'efficacia degli antibiotici usati per trattare le infezioni umane, evidenziando l'urgente necessità di migliori misure di sorveglianza e controllo nella produzione suinicola.
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