Pesquisas recentes revelaram que Escherichia coli (E. coli), uma bactéria que normalmente habita o intestino humano, pode se espalhar entre populações a uma taxa comparável à da gripe suína.
Pesquisadores do Instituto Wellcome Sanger, da Universidade de Oslo, da Universidade de Helsinque, da Aalto University na Finlândia e seus colaboradores conseguiram, pela primeira vez, estimar quão eficientemente uma pessoa pode transmitir bactérias intestinais para outras. Esse tipo de cálculo, que mede taxas de transmissão, anteriormente era possível principalmente para vírus.
Monitorando Estrains Perigosas em Populações
O estudo, publicado hoje (4 de novembro) na Nature Communications, analisou três cepas principais de E. coli circulando no Reino Unido e na Noruega. Duas dessas cepas são resistentes a várias classes comuns de antibióticos e são as causas mais frequentes de infecções do trato urinário e da corrente sanguínea em ambos os países. Os pesquisadores sugerem que um melhor monitoramento dessas cepas poderia orientar as respostas da saúde pública e ajudar a prevenir surtos de infecções difíceis de tratar.
A longo prazo, entender os fatores genéticos que contribuem para a disseminação de E. coli pode levar a terapias mais direcionadas e reduzir a dependência de antibióticos de amplo espectro. A abordagem desenvolvida neste estudo também pode ser adaptada para investigar outros patógenos bacterianos e melhorar estratégias para gerenciar infecções invasivas.
E. coli é uma das principais causas de infecções em todo o mundo.1 Enquanto a maioria das cepas é inofensiva e habita normalmente o intestino, a bactéria pode entrar no organismo por meio de contato direto, como beijos, ou por vias indiretas, como superfícies compartilhadas, alimentos ou ambientes. Quando E. coli se instala em áreas como o trato urinário, pode causar doenças graves, incluindo sepse, especialmente em pessoas com sistema imunológico enfraquecido.
A resistência a antibióticos tornou essas infecções ainda mais preocupantes. No Reino Unido, mais de 40% das infecções na corrente sanguínea causadas por E. coli são agora resistentes a um antibiótico essencial,2 refletindo uma tendência global de aumento dos níveis de resistência.
Aplicando Métricas de Transmissão de Estilo Viral a Bactérias
Os cientistas costumam descrever a infectividade de um patógeno usando o número básico de reprodução, conhecido como R0. Esse número estimativa quantos novos casos uma única pessoa infectada pode causar. Ele é tipicamente aplicado a vírus e ajuda a prever se um surto se expandirá ou diminuirá. Até agora, os pesquisadores não conseguiram atribuir um valor de R0 a bactérias que normalmente colonizam o intestino, já que muitas vezes vivem no corpo sem provocar doenças.
Para superar isso, a equipe combinou dados do Estudo do Microbioma Infantil do Reino Unido com informações genômicas de programas de vigilância de infecções na corrente sanguínea causadas por E. coli no Reino Unido e na Noruega, anteriormente compilados pelo Instituto Wellcome Sanger.
Utilizando uma plataforma de software chamada ELFI3 (Engine for Likelihood-Free Inference), os pesquisadores construíram um novo modelo capaz de estimar o R0 para as três principais cepas de E. coli estudadas.
Os resultados mostraram que uma cepa específica, conhecida como ST131-A, pode se espalhar entre pessoas com a mesma rapidez que alguns vírus que causaram surtos globais, incluindo a gripe suína (H1N1). Isso é particularmente impressionante porque E. coli não é transmitida através de gotículas aéreas, como os vírus da gripe.
As duas outras cepas estudadas, ST131-C1 e ST131-C2, são resistentes a várias classes de antibióticos, mas se espalham muito mais lentamente entre indivíduos saudáveis. No entanto, em hospitais e outros ambientes de saúde, onde os pacientes são mais vulneráveis e o contato é frequente, essas cepas resistentes podem se mover entre as populações muito mais rapidamente.
Compreendendo o R0 para Bactérias
Atribuir um valor de R0 a bactérias abre caminho para uma compreensão mais clara de como as infecções bacterianas se espalham. Isso também ajuda a identificar quais cepas representam as maiores ameaças e pode informar estratégias de saúde pública para proteger melhor pessoas com sistemas imunológicos comprometidos.
Fanni Ojala, M.Sc., co-primeira autora da Aalto University na Finlândia, explicou: “Ao ter uma grande quantidade de dados coletados sistematicamente, foi possível construir um modelo de simulação para prever o R0 de E. coli. Até onde sabemos, isso não foi apenas uma primeira para E. coli, mas uma primeira para qualquer bactéria que viva em nosso microbioma intestinal. Agora que temos esse modelo, poderá ser possível aplicá-lo a outras cepas bacterianas no futuro, permitindo-nos entender, rastrear e, esperançosamente, prevenir a disseminação de infecções resistentes a antibióticos.”
Dr. Trevor Lawley, líder de grupo no Instituto Wellcome Sanger e co-líder do Estudo do Microbioma Infantil do Reino Unido, que não participou desta pesquisa, observou: “E. coli é uma das primeiras bactérias que podem ser encontradas no intestino de um bebê, e para entender como nossas bactérias moldam nossa saúde, precisamos saber onde começamos – é por isso que o estudo do microbioma infantil do Reino Unido é tão importante. É ótimo ver que nossos dados do estudo do microbioma infantil do Reino Unido estão sendo usados por outros para descobrir novos insights e métodos que, esperançosamente, beneficiarão a todos nós.”
Uma Nova Perspectiva sobre a Genética Bacteriana
O Professor Jukka Corander, autor sênior do Instituto Wellcome Sanger e da Universidade de Oslo, acrescentou: “Ter o R0 para E. coli nos permite ver a disseminação de bactérias através da população com muito mais clareza e compará-la a outras infecções. Agora que podemos ver como rapidamente algumas dessas cepas bacterianas se espalham, é necessário entender seus fatores genéticos. Compreender a genética de cepas específicas pode levar a novas formas de diagnosticar e tratar essas infecções em ambientes de saúde, o que é especialmente importante para bactérias que já são resistentes a múltiplos tipos de antibióticos.”
O sucesso deste estudo dependeu de dados genômicos extensivos provenientes do Reino Unido e da Noruega, todos sequenciados no Instituto Wellcome Sanger. Esses dados em larga escala tornaram possível identificar padrões de transmissão em detalhes. As bases de dados se originaram de estudos anteriores publicados na The Lancet Microbe,4,5 que estabeleceram as bases para a descoberta de modelagem alcançada nesta nova pesquisa.
Notas
- Antimicrobial Resistance Collaborators. (2022) ‘Global burden of bacterial antimicrobial resistance in 2019: a systematic analysis.’ The Lancet. DOI: 1016/S0140-6736(21)02724-0
- UK Health Security Agency. Novos dados mostram 148 infecções graves resistentes a antibióticos por dia em 2021. Disponível em: https://www.gov.uk/government/news/new-data-shows-148-severe-antibiotic-resistant-infections-a-day-in-2021#:~:text=Over%20two-fifths%20of%20E,as%20cefiderocol%20to%20identify%20resistance
- O ELFI pode ser encontrado em: https://www.elfi.ai/
- R. A. Gladstone, et al. (2021) ‘Emergence and dissemination of antimicrobial resistance in Escherichia coli causing bloodstream infections in Norway in 2002-17: a nationwide, longitudinal, microbial population genomic study’ Lancet Microbe. DOI: 10.1016/S2666-5247(21)00031-8.
- A. K. Pontinen, et al. (2024) ‘Modulation of multidrug-resistant clone success in Escherichia coli populations: a longitudinal, multi-country, genomic and antibiotic usage cohort study’ Lancet Microbe. DOI: 10.1016/S2666-5247(23)00292-6.
