Șobolanii urbani răspândesc bacterii mortale în timp ce migrează: cazul Bostonului

O echipă multidisciplinară de cercetători a analizat în detaliu relația dintre structura populațiilor urbane de șobolani (Rattus norvegicus) și transmiterea bacteriei Leptospira interrogans, principalul agent etiologic al leptospirozei, în orașul Boston, SUA. Studiul, publicat în jurnalul PLOS Neglected Tropical Diseases, demonstrează că izolarea genetică și migrațiile rare ale șobolanilor determină modele distincte de transmitere și persistență a bacteriei în timp și spațiu.
Leptospiroza este una dintre cele mai răspândite zoonoze bacteriene la nivel mondial, cauzând peste un milion de infecții și aproape 60.000 de decese anual. Șobolanii bruni (Rattus norvegicus) sunt purtători cronici asimptomatici ai bacteriei Leptospira spp., pe care o elimină prin urină. În mediile urbane dens populate, această specie reprezintă sursa principală de infecție pentru om.

Deși se cunoștea că Leptospira persistă în populațiile de șobolani din orașe, studiile anterioare nu au reușit să coreleze precis structura genetică a acestor populații cu transmiterea patogenului. Această cercetare aduce dovezi solide în favoarea unei legături directe între dinamica populațională a șobolanilor și distribuția genomică a Leptospira interrogans.

Despre studiu

Obiective și metodologie

Cercetătorii au analizat 328 de șobolani capturați în Boston între 2016 și 2022 din 17 locații distincte, aplicând metode avansate de:

• Analiză genetică a șobolanilor (microsateliți, STRUCTURE, PCoA, AMOVA);
• Detectare și identificare a Leptospira prin qPCR pentru lipL32, culturi, genotipare și secvențiere completă;
• Tehnici inovative de captură și îmbogățire ADN și amplicon sequencing (AmpSeq);
• Corelare spațială și temporală a datelor genetice și epidemiologice.

Rezultate privind structura populațiilor de șobolani

• S-au identificat 12 grupuri genetice distincte de R. norvegicus, cu fidelitate teritorială și stabilitate populațională pe parcursul a 5-7 ani.
• Dispersia între grupuri a fost limitată: doar 3,5% dintre șobolani au fost considerați migranți, iar distanțele de migrare au variat între 0,8 și 5,3 km.
• Principalele bariere de dispersie au fost drumurile mari (≥4 benzi) care au împiedicat amestecul genetic între populații.
• Populațiile s-au suprapus cu zonele de prevalență a Leptospira, sugerând o transmitere locală susținută.

Rezultate privind transmiterea Leptospira spp.

• Rata totală de infectare cu Leptospira spp. a fost de 18% (59 din 328 de șobolani), cu o prevalență mai mare la adulți (98%) și în sezonul rece.
• S-au obținut 28 de izolate bacteriene, toate aparținând serogrupului Icterohaemorrhagiae.
• Genomurile analizate au evidențiat patru clade distincte de L. interrogans, fiecare asociată cu grupuri genetice specifice de șobolani și locații geografice diferite.
• În cazul unei infecții umane documentate în 2018, genomul Leptospira obținut s-a dovedit aproape identic (diferență de doar două SNP-uri) cu tulpinile izolate ulterior din șobolani capturați la 2,5 km distanță în anii 2019–2022.

Rezultate

Persistența cladelor și transmiterea între populații

Fiecare cladă de L. interrogans a fost asociată cu un areal geografic stabil și cu un anumit grup genetic de șobolani, sugerând o persistență locală în timp. În ciuda turnover-ului populațional (ex. tranziția de la grupul Tan la grupul Yellow în Boston Common), clada bacteriană a rămas aceeași, indicând adaptarea locală și transmiterea verticală/intra-populațională. S-au documentat câteva cazuri probabile de transmitere între populații prin migrarea șobolanilor infectați, contribuind astfel la răspândirea unor genotipuri bacteriene.

Implicații pentru sănătatea publică

Genotipurile bacteriene identificate în șobolani au fost foarte similare cu cel identificat într-un caz uman, ceea ce sugerează că transmiterea către oameni este determinată de contactul indirect cu urina șobolanilor infectați. Analiza genomică de înaltă rezoluție a arătat o clonare genomică extremă a bacteriei, cu tulpini identice detectate pe parcursul a 7 ani, ceea ce implică un posibil mecanism de menținere a bacteriei în stare de repaus sau replicare redusă (posibil biofilm).

Metodologie avansată

Studiul a utilizat tehnici de secvențiere aplicabile și în laboratoare cu resurse reduse (AmpSeq), permițând identificarea rapidă a speciilor și serogrupurilor de Leptospira din mostre neviabile. Această abordare a permis și detectarea potențialelor coinfecții sau mutații de interes epidemiologic.

Concluzii

Acest studiu demonstrează că dinamica populațiilor de șobolani urbani este strâns legată de tiparele de transmitere și persistență ale Leptospira interrogans. Grupurile de șobolani cu fidelitate teritorială și rate scăzute de dispersie mențin în timp genotipuri bacteriene specifice, iar migrațiile rare pot duce la diseminarea acestora în alte areale. Asocierea clară dintre un caz uman și tulpini detectate în șobolani consolidează ideea că intervențiile de control al șobolanilor în orașe trebuie să țină cont nu doar de densitate, ci și de structura genetică și conectivitatea populațiilor.

Implicații pentru viitor

• - Controlul eficient al leptospirozei necesită abordări integrate care combină supravegherea genetică a șobolanilor, cartarea barierelor de dispersie și analiza genomică a agenților patogeni.
• - Metodele dezvoltate în acest studiu pot fi aplicate în alte orașe pentru a evalua riscurile zoonotice și a orienta politicile de sănătate publică.