Штаммы пневмококка определяют риск пневмонии и менингита при загрязнении воздуха

Новое исследование показывает, что загрязнение воздуха по‑разному влияет на риск бактериальной пневмонии, сепсиса и менингита в зависимости от подтипа возбудителя.

Работу провели Институт Wellcome Sanger, Национальный институт инфекционных заболеваний в Йоханнесбурге (Южная Африка), Барселонский суперкомпьютерный центр – Centro Nacional de Supercomputación (BSC‑CNS) и соавторы. Команда полагает, что подтип бактерии Streptococcus pneumoniae (S. pneumoniae), в сочетании с воздействием загрязнения воздуха влияет на скорость и сроки возникновения инвазивного заболевания: некоторые штаммы вызывают почти немедленную инфекцию после всплеска загрязнения, а другим требуется несколько недель.

Исследование, опубликованное сегодня (14 сентября) в Nature Microbiology, также показало, что пожилые люди и маленькие дети особенно уязвимы в периоды высокого загрязнения, и что улучшение качества воздуха может снизить число заболеваний. Авторы отмечают, что знание того, какие штаммы циркулируют в регионе и как на них действуют факторы окружения, может помочь в разработке мер общественного здравоохранения, защите наиболее уязвимых групп и подготовке больниц к всплескам.

S. pneumoniae обнаруживается в респираторном микробиоме — скоплении микробов в носу и горле — примерно у 20% взрослых во всём мире. Хотя многие носят бактерию без симптомов, когда S. pneumoniae проникает в нижние дыхательные пути или в кровоток, это может привести к инвазивной пневмококковой инфекции (ИПЗ).

ИПЗ включает бактериальный сепсис, пневмонию и менингит и остаётся важной причиной заболеваемости и смертности во всём мире; пик заболеваемости часто приходится на холодные месяцы. В Южной Африке в 2022 году зарегистрировали более 1 800 случаев ИПЗ. В Англии Агентство безопасности здравоохранения Великобритании сообщает о более чем 5 000 случаях в год, преимущественно среди детей до пяти лет, людей старше 65 лет и людей с сопутствующими заболеваниями. В настоящее время известно более 100 различных серотипов S. pneumoniae.

Ранее было известно, что разные подтипы S. pneumoniae дают разную нагрузку болезни в разных группах населения, но понимание того, как факторы окружающей среды — влажность, температура и загрязнение воздуха — влияют на время появления болезни и как риски варьируются по возрасту и по штамму, оставалось фрагментарным.

В новом исследовании проанализировали около 59 000 случаев ИПЗ за 19 лет в рамках национальной программы эпиднадзора GERMS‑SA в Южной Африке. Авторы отмечают, что в ЮАР от 40 до 60% детей являются носителями S. pneumoniae^.

Ученые обнаружили, что разные подтипы S. pneumoniae реагировали по‑разному на повышенное загрязнение воздуха: три подтипа — 14, 19A и 8 — были связаны с наибольшим повышением риска ИПЗ после воздействия загрязнённого воздуха.

Кроме того, подтипы отличались по времени возникновения повышенного риска: в среднем пик риска ИПЗ наступал примерно через две недели после воздействия загрязнения воздуха, но в районах с распространёнными подтипами 4, 8, 23F и 19F рост заболеваемости наблюдался практически сразу — в ту же самую неделю.

Команда учла дополнительные факторы, включая температуру, влажность и плотность населения, чтобы точнее оценить влияние загрязнения воздуха. Они также сообщили, что высокие температуры были связаны с немедленным увеличением риска, тогда как низкие температуры приводили к отсроченному росту заболеваемости; возможные объяснения — замедление передачи в холода или то, что сезонные вирусные инфекции могут предшествовать и облегчать развитие бактериальных инфекций.

Авторы предлагают, что сочленение мониторинга окружающей среды с геномным надзором за S. pneumoniae поможет прогнозировать всплески инфекций, информировать стратегии вакцинации и подготовить медперсонал к периодам плохого качества воздуха. Исследование также добавляет аргументы в пользу того, что снижение загрязнения воздуха может принести значимую пользу для профилактики инфекционных заболеваний, особенно в густонаселённых городских районах с высокой циркуляцией бактерии.

«Инвазивные пневмококковые заболевания остаются серьёзной проблемой общественного здравоохранения в Южной Африке и во всём мире. Наше исследование дополняет данные о том, что качество воздуха заметно влияет на здоровье, и показывает, что эффект зависит от того, какие штаммы присутствуют в данной местности. Нам нужно сосредоточить усилия на мониторинге и улучшении качества воздуха в районах с высоким риском, чтобы предотвратить или сократить число таких инфекций», — сказала профессор Анн фон Готтберг, со‑старший автор из Национального института инфекционных заболеваний в Йоханнесбурге.

Профессор Рэйчел Лоу из Барселонского суперкомпьютерного центра и Каталонского института исследований и перспективных исследований отметила: «Изменение климата и быстрая урбанизация коренным образом меняют условия окружающей среды, которые влияют на риск инфекционных заболеваний. Связывая долгосрочный мониторинг климата и качества воздуха с последствиями для здоровья, эта работа показывает, как меняющиеся условия могут усиливать риски для населения. Защита наиболее уязвимых сообществ потребует межсекторального сотрудничества и адаптивных стратегий здравоохранения, которые будут учитывать изменения окружающей среды».

Доктор Софи Бельман, первый автор исследования, ранее работавшая в Институте Wellcome Sanger и в Суперкомпьютерном центре Барселоны, а сейчас доцент Йельской школы общественного здравоохранения, добавила: «Хотя мы в целом обнаружили, что и температура, и загрязнение воздуха повышают риск инвазивных пневмококковых заболеваний, включая бактериальный менингит, наши результаты показывают, что именно подтипы бактерий, которые носит человек, модулируют этот риск. Штамм влияет на сроки возникновения болезни и на то, кто оказывается в группе повышенного риска в зависимости от состава респираторного микробиома. Расширение мониторинга на другие регионы поможет точнее определить, кто наиболее подвержен риску от факторов окружающей среды и какие меры нужно учитывать в тех или иных условиях — например, улучшение качества воздуха в городах».