Исследование показало, что городские крысы распространяют смертельные бактерии во время миграции
Городские крысы, мигрируя по городам, распространяют смертельные бактерии, которые могут стать источником потенциально опасного для жизни заболевания у людей, согласно шестилетнему исследованию, проведенному учеными из Университета Тафтса и их коллегами, которые также открыли новый метод тестирования почек у крыс.
Лептоспироз — это заболевание, вызываемое типом бактерий, часто встречающихся у крыс. Он распространяется через их мочу в почву, воду или другие места окружающей среды, где становится источником инфекции и заражения для людей, собак и других видов. Хотя он распространен во всем мире, он более распространен в тропических регионах, хотя изменение климата означает, что он может стать более распространенным в более холодных регионах по мере их потепления.
В Бостоне лептоспироз сохраняется в местных популяциях крыс, и различные штаммы бактерий перемещаются по городу по мере миграции групп крыс, согласно новому исследованию Марике Розенбаум, магистра общественного здравоохранения, доктора ветеринарной медицины, доцента кафедры инфекционных заболеваний и глобального здравоохранения в Школе ветеринарной медицины Каммингса в Университете Тафтса, вместе с соавторами из Университета Северной Аризоны (NAU), Министерства сельского хозяйства США (USDA) и Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC). Кроме того, их генетический анализ случая человеческого лептоспироза 2018 года в Бостоне убедительно свидетельствует о связи с крысами как источником.
Статья, недавно опубликованная в журнале PLOS Neglected Tropical Diseases , является последней работой, проведенной Розенбаумом и его коллегами в рамках исследования городских крыс в Бостоне — исследовательской группы, изучающей, являются ли крысы в Бостоне переносчиками патогенов, представляющих риск для общественного здравоохранения.
Для этого исследования она объединила усилия с Департаментом инспекционных служб города Бостона и другими группами по всему городу, чтобы отслеживать крыс с 2016 по 2022 год и тестировать крыс на лептоспироз. Затем она и исследователи использовали передовые молекулярные методы, чтобы точно выяснить, какой тип лептоспироза присутствовал. Исследователи проанализировали ДНК из 328 образцов почек крыс, собранных в 17 местах в Бостоне, и 59 крыс, представляющих 12 из 17 мест, дали положительный результат на бактерии Leptospira.
«Основной способ получить полную геномную последовательность вируса или бактерии — это культивировать ее, что в данном случае было непросто, поскольку лептоспира считается привередливым организмом», — говорит Розенбаум.
«Он предъявляет особые требования к температуре, pH и питательным веществам. Но наши сотрудники из Министерства сельского хозяйства США культивировали бактерии не только из свежих, но и из замороженных почек грызунов, о чем ранее не сообщалось в литературе, чтобы получить изоляты».
Затем сотрудники Института патогенов и микробиома (PMI) Университета Северной Аризоны использовали целенаправленный захват и амплификацию ДНК для выделения и усиления ДНК лептоспироза в образцах, что позволило получить большой объем подробной геномной информации об изолятах.
«Новые генетические и инструментальные средства, которые мы разработали и использовали в этом исследовании, действительно меняют правила игры в исследовании лептоспироза, поскольку теперь мы можем использовать возможности всего генома для поиска родства между образцами, что раньше было просто невозможно», — сказал Дэйв Вагнер, доктор философии, профессор биологических наук и исполнительный директор PMI в NAU.
«Благодаря тому, что нам удалось провести культивирование и секвенирование, мы смогли более подробно изучить взаимосвязь различных штаммов лептоспироза, что помогло нам понять, как бактерии передаются между крысами и популяциями крыс в городе», — говорит Розенбаум.
Исследователи надеются, что их результаты помогут в борьбе с крысами и смягчении последствий лептоспироза у людей в городских условиях.
О человеческих случаях
Для этой статьи Розенбаум и другие авторы исследовали один случай лептоспироза у человека в сотрудничестве с CDC, в котором был изолят, полученный от пациента в Бостонской больнице, о котором было сообщено на федеральном уровне. Исследователи из Университета Северной Аризоны использовали молекулярные инструменты для получения геномной последовательности, которая, как они обнаружили, была почти идентична последовательности, полученной у трех разных крыс в течение нескольких лет из одного и того же места в Бостоне.
«Это очень веские доказательства того, что источником этого случая заражения человека была крыса», — говорит Розенбаум.
Крысы являются наиболее известным источником заражения лептоспирозом у людей. Но не все случаи диагностируются или регистрируются. Некоторые люди могут заразиться, не проявив никаких симптомов, и никогда не узнать, что они были инфицированы.
У других может развиться легкая лихорадка или другие неспецифические симптомы, прежде чем их иммунная система избавится от инфекции.
Однако у небольшого процента людей заболевание перейдет в более серьезную форму, которая может поражать различные органы и в конечном итоге привести к полиорганной недостаточности и смерти.
«Воздействие крыс на человека встречается нечасто. Но некоторые группы населения могут подвергаться более высокому риску, например, люди, не имеющие постоянного места жительства, или люди, употребляющие инъекционные наркотики на открытом воздухе, что является ситуациями, которые приводят к более непосредственному контакту с крысами», — говорит Розенбаум.
Существуют также проблемы со сбором данных о случаях лептоспироза. Мало кто из врачей подумает проверить пациента на лептоспироз, не зная, что человек мог быть подвержен ему. И даже если они делают тест, иногда положительные результаты не сообщаются государственным или национальным системам, которые собирают такие данные.
Кроме того, лептоспироз поддается лечению антибиотиками, поэтому, если врач назначает пациенту антибиотики для лечения предполагаемой инфекции, бактерии в любом случае могут не быть выявлены тестом, объясняет Розенбаум.
О миграции крыс
«Крысы имеют высокую степень генетической структуры, что означает, что в городе существуют отдельные популяции крыс, которые тесно связаны друг с другом», — говорит Розенбаум. «Не похоже, что они сильно смешиваются с другими популяциями, и это способствует стабильности популяции с течением времени, но когда они рассеиваются, они могут принести с собой лептоспироз».
«Фактическая генетическая последовательность лептоспироза также стабильна в популяции крыс с течением времени. У крыс в Бостон-Коммон есть штамм лептоспироза, который они сохраняют в течение многих лет в этом месте, и он отличается от штамма, который мы наблюдали в другой области, который также сохранялся с течением времени».
Они обнаружили, что крысе в Бостоне пришлось бы пройти более 600 метров, или чуть более трети мили, чтобы столкнуться с другой генетической популяцией крыс. Они также нашли доказательства того, что большие многополосные дороги нарушили все связи между популяциями крыс по обе стороны дороги, и что крысы использовали зеленые дорожки и биологические коридоры для перемещения и смешивания.
Строительство — еще один известный фактор, разрушающий крысиные норы, из-за которого крысам приходится искать другие места для обитания, что может способствовать распространению бактерий.
Розенбаум говорит, что в борьбе с вредителями важным следующим шагом станет лучшее понимание того, как меры по борьбе с вредителями влияют на миграцию крыс и структуру их популяции, а также как они воздействуют на людей и окружающую среду.
«Уничтожение нереально, — говорит она, — но я думаю, что было бы очень полезно лучше понять, как различные меры по борьбе с вредителями влияют на миграцию крыс и передачу патогенов среди популяции крыс».