„L” jak listerioza

Standardowy

ResearchBlogging.orgMiało być o technologii mleka i fermentacji, ale chwilowo nie wyszło. Okazało się, że teksty, które są mi potrzebne albo istnieją tylko w postaci abstraktów, albo moja uczelnia nie posiada do nich dostępu. Toteż moje zgłębianie tych zagadnień zajmie jeszcze trochę czasu. W zamian postanowiłem zaoferować temat z serii „drżyjcie przed jedzeniem, bo czyhają w nim groźne bakterie”. Tak więc miesiąc maj będzie sponsorowany przez literkę L jak Listeria monocytogenes i wywoływana przez nią listerioza.

Jeszcze w czasach mojego dzieciństwa listerioza nie istniała w świadomości społecznej. Kobiety ciężarne jadły wszystko, na co miały ochotę, zupełnie nie obawiając się zakażenia jakąś tam bakterią. Teraz jest zupełnie inaczej i ciężarne, a także młode i przyszłe młode matki wymieniają się fachową wiedzą na temat tego, które przetwory mleczne powstały z pasteryzowanego mleka, a które z niepasteryzowanego oraz jakie produkty rybne można jeść bezpiecznie, a które są zakazane.

Dla czytelnika, który po raz pierwszy styka się z tematem, brzmi to oczywiście nadal tajemniczo i niezrozumiale. Zacznijmy więc od początku i skończmy pod koniec (to najlepsza metoda nie tylko w odniesieniu do czytania książek).

Ogólna charakterystyka Listeria monocytogenes

Listeria monocytogenes jest niewielką, pleomorficzną pałeczka, której komórki występują pojedynczo lub łączą się w dwoinki. Bakterie te są stosunkowo trudne do usunięcia standardowymi metodami konserwującymi, gdyż wykazują zdolność wzrostu w dość szerokim zakresie temperaturowym (0-45°C), przy zróżnicowanym pH (4,4-9,6) i nie przeszkadzają im nawet bardzo wysokie stężenia soli (do 10% NaCl). Ponadto w temperaturze 10-25°C L. monocytogenes przejawia zdolność ruchu.
L. monocytogenes należy do klasy Bacilli rzędu Bacillales rodziny Listeriaceae rodzaju Listeria, do którego zalicza się jeszcze pięć innych gatunków: L. innocua, L. ivanovii, L. seeligeri, L. welshimeri oraz L. grayi. Spośród nich tylko L. monocytogenes i L. ivanovii są patogenne, czyli wywołują choroby nazywane listeriozami.

Listerioza

Listerioza jest chorobą polegającą na zakażeniu organizmu przez bakterie L. monocytogenes, które w wyniku inwazji na tkanki nosiciela wywołują reakcję zapalną. Ze względu, że L. monocytogenes szczególnie lubi atakować określone tkanki, zakażenie nią często prowadzi do zapalenia opon mózgowych (tropizm w kierunku ośrodkowego układu nerwowego) lub, w przypadku kobiet w ciąży, poronień (tropizm w kierunku płodu i macicy). (1)(3)

Objawy zakażenia występują najczęściej po 12 godzinach i przejawiają się bólami brzucha, biegunką i temperaturą. (1)

Na szczęście listerioza występującą stosunkowo rzadko (szacuje się, że na listeriozę rocznie zapada od 2 do 15 osób na milion). Niemniej istotnym związanym z nią problemem jest dość wysoki odsetek przypadków śmiertelnych: 20-30%. (3) Ważne jest przy tym, że grupą szczególnego ryzyka w przypadku zakażenia L. monocytogenesosoby o osłabionej odporności (np. osoby po inwazyjnych zabiegach medycznych, z niewydolnością wątroby, chorzy na AIDS, osoby z chorobami nowotworowymi), kobiety w ciąży, noworodki oraz osoby starsze. Na listeriozę nie zapadają raczej osoby z prawidłowo funkcjonującym układem odpornościowym.

Listerioza może być chorobą odzwierzęcą, jednak najczęściej zakażenie następuje na drodze pokarmowej. Szczególnie niebezpiecznymi produktami są:

  • świeże lub nie obrobione termicznie ryby oraz
  • niepasteryzowane mleko i przetwory z takiego mleka wykonane.

Aby doszło do zakażenia, bakteria musi się jednak najpierw namnożyć w produkcie. Przyjmuje się, że do rozwinięcia się choroby w organizmie człowieka wystarczy 102-104 komórek bakterii w gramie żywności. (3) Tymczasem ryba przechowywana w lodówce (7°C) przez dwa tygodnie może zawierać nawet 108 jtk/g (jtk = jednostki tworzące kolonię; wartości oznaczone taką jednostką pochodzą z testu polegającego na pobraniu próbki o znanej objętości i umieszczeniu jej na stałym podłożu hodowlanym – tak wysiane baterie rozwijają się w postaci licznych kolonii, przy czym przyjmuje się, że przy właściwie przeprowadzonym oznaczeniu każda kolonia pochodzi od jednej komórki bakteryjnej). (4) Pewne znaczenie odgrywa również to, jakim szczepem zakażony był pokarm, ponieważ poszczególne szczepy mogą zasadniczo różnić się od siebie zjadliwością. (1)

Podsumowując więc, zakażenie L. monocytogenes uwarunkowane jest trzema czynnikami:

  1. liczbą komórek bakteryjnych,
  2. właściwościami patogennych szczepu (zjadliwości szczepu),
  3. statusem immunologicznym osoby zakażonej.

Strategia rozwoju L. monocytogenes

Zachwycałem się już wcześniej niezwykłymi strategiami infekowania organizmu przez niektóre gatunki bakterii, dlatego w ramach ciekawostki dziś sam chciałbym w skrócie przedstawić strategię stosowaną przez Listeria monocytogenes.

Jak już wiemy, najczęstszą drogą wnikania bakterii do organizmu człowieka jest droga pokarmowa – Listeria po pokonaniu przeszkody, jaką jest kwaśne środowisko żołądka, enzymy trawienne i inne czynniki stresowe przedostaje się do jelit, gdzie dokonuje inwazji komórek nabłonka jelitowego.

Po przekroczeniu bariery jelitowej [baterie] rozprzestrzeniają się przez krew i limfę. W badaniach przeprowadzonych na dożylnie zainfekowanych myszach zaobserwowano, że bakterie są dość szybko usuwane z krwiobiegu przez makrofagi, a następnie, w około 90%, są akumulowane w wątrobie. […] Głównym miejscem namnażania się drobnoustrojów są hepatocyty. Bezpośrednie przejście bakterii z hepatocytu do hepatocytu prowadzi do powstania infekcji. (1)

Już z powyższego opisu łatwo wyciągnąć wniosek, że Listeria należy do grupy bakterii rozwijających się w organizmie żywiciela wewnątrzkomórkowo. Sprawa jest prosta, w przypadku makrofagów – ta wyspecjalizowana w fagocytozie komórka chętnie pochłonie napotkaną na swojej drodze Listeria. Jednak nie każda bakteria jest cierpliwa i niekoniecznie będzie skoro oczekiwać na wchłonięcie przez makrofaga. Dlatego Listeria wykształciła mechanizm, który pozwala jej zmusić nie fagocytujące komórki do fagocytozy. Takimi przymuszanymi do fagocytozy komórkami są, jak już zdążyliśmy się zorientować, na pewno komórki nabłonkowe i hepatocyty. Jednak:

Jeśli infekcja nie zostanie opanowana na etapie wstępnego namnażania się Listeria w komórkach wątroby, to dochodzi do uwolnienia bakterii do krwiobiegu, skąd przedostają się one do organów docelowych, np. macicy czy ośrodkowego układu nerwowego. (1)

No przecież pamiętamy, że Listeria szczególnie lubi wywoływać zakażenia okołopłodowe oraz zapalenie opon mózgowych. Stąd do kolekcji komórek przymuszanych do fagocytozy możemy dołączyć komórki dendrytyczne.

Jak to się jednak wszystko odbywa? Owo przymuszenie komórek nie fagocytujących do fagocytozy nosi nazwę fagocytozy indukowanej. Indukcja warunkowana jest obecnością pewnych białek powierzchniowych (szczegóły pominę, aby nie zanudzić czytelnika), które przyłączając się do receptorów na powierzchni atakowanej komórki, zmuszają ją do reorganizacji jej cytoszkieletu i utworzenia wpuklenia, a w końcu fagocytozy bakterii.

W ten sposób Listeria dostaje się do wnętrza komórki. Jest jednak zamknięta w fagosomie, do którego zazwyczaj przyłączany jest zawierający enzymy trawienne lizosom. Aby uniknąć strawienia, Listeria uruchamia mechanizmy obronne i hamuje fuzję fagosomu z lizosomem.

Po upływie 30 minut od wniknięcia do komórki gospodarza, bakterie zaczynają aktywnie uwalniać się z wakuoli, by w przeciągu 2 godzin połowa z nich osiągnęła środowisko cytoplazmy. Ucieczka z fagosomu jest niezbędna dla przetrwania i wewnątrzkomórkowej poliferacji patogenu. (3)

Znajdując się w cytoplazmie zaatakowanej komórki, L. monocytogenes może rozpocząć proces wzrostu i podziału. Nowopowstałe komórki bakteryjne chcą oczywiście przedostać się do kolejnej, sąsiedniej komórki. Tym razem Listeria postanawia jednak nie indukować fagocytozy. Gromadzi natomiast wokół siebie filamenty aktyny (z cytoszkieletu zaatakowanej komórki), tworząc na jednym ze swoich biegunów ogon aktynowy, który wypycha ją poprzez błonę komórki zaatakowanej do kolejnej infekowanej komórki.

W kolejnej komórce Listeria znajduje się w podwójnym potrzasku, gdyż zamknięta jest w wakuoli o dwóch ścianach: jednej (wewnętrznej) pochodzącej z komórki, w której bakteria się namnożyła, oraz drugiej (zewnętrznej) utworzonej z błony komórki obecnie infekowanej.

Barierę tę jednak baterie szybko pokonują i w ciągu 5 minut uwalniają się z wtórnego fagosomu do cytoplazmy, gdzie powtarzają swój cykl życiowy. (3)

Cykl rozwojowy Listeria monocytogenes

Cykl rozwojowy Listeria monocytogenes (źródło: Nature Reviews Microbiology)

Co tu zrobić z tą bakterią?

Czy jesteśmy w takim razie całkiem bezsilni w stosunku do tej sprytnej bakterii? Klasyczne metody monitorowania jej obecności są niestety czasochłonne, a nowsze (immunoenzymatyczne) – często zawodne. Na szczęście w trakcie prowadzenia walidacji metody immunoenzymatycznej potwierdzono stosunkowo rzadkie przypadki skażenia ryb tą bakterią (ze 112 przebadanych próbek tylko w 2 wykryto obecność Listeria). Nie najlepszą wiadomością jest jednak to, że autorzy badania podejrzewają, że wykryta obecność bakterii mogła być spowodowana skażeniem wtórnym (zanieczyszczenie powierzchni w zakładach, proces filetowania). (4) W tej sytuacji niezbędne wydaje się być odpowiednie konserwowanie żywności szczególnie narażonej na skażenie L. monocytogenes.

Ekologiczny kubeczek w walce z Listerią

Jak już pisałem wcześniej, Listeria często znajduje się także w niepasteryzowanym mleku. Okazuje się, że czasami i w tu może dochodzić do zakażenia wtórnego, gdy mleko po pasteryzacji na którymś z etapów dalszej obróbki zetknie się z mlekiem niepasteryzowanym lub innym skażonym czynnikiem. Pojawiły się również doniesienia o szczepach L. monocytogenes, które prawdopodobnie mogą przetrwać proces pasteryzacji. (2) Ponadto niektóre produkty wytwarzane są z mleka niepasteryzowanego. Wszystko to przyczynia się do powstania istotnego niebezpieczeństwa skażenia produktów mlecznych patogenem, tym bardziej, że samo przechowywanie chłodnicze (przypomnijmy, że Listeria doskonale znosi zakres temperaturowy od 0 do 45°C) nie powstrzymuje rozwoju bakterii. W przypadku jogurtów oraz innych fermentowanych przetworów mlecznych zabezpieczenie może stanowić dodatek innej bakterii – Lactoccocus lactis subsp. lactis. Jest to bakteria fermentacji mlekowej, a cechą charakterystyczną dla tego szczepu jest produkcja nizyny – bakteriocyny stosowanej obecnie jako biokonserwant. Nizyna w przemyśle spożywczym zyskuje coraz większą popularność ponieważ:

[…] it is nontoxic, heat stable, and does not contribute to off-flavors […]. (2)

Jeżeli więc produkt nie jest fermentowany, możemy go zabezpieczyć, dodając do niego odpowiednią dawkę nizyny. Przeprowadzone przez Tony’ego Jina badania wskazują jednak jeszcze inną, znacznie ciekawszą drogę eliminowania Listeria z płynnych produktów mlecznych. Zaproponował on przechowywanie takich produktów w opakowaniach wykonanych z polilaktydu:

Poly(lactic acid) (PLA) is a biodegradable and compostable polymer that can be derived from renewable resources. (2)

Nie spodziewamy się oczywiście, że sam fakt użycia ekologicznego opakowania tak bardzo przeraził L. monocytogenes, że wymarła. W prowadzonym teście Jin dodał do PLA różne dawki nizyny. Ustalił przy tym, że najmniejszą skuteczną dawką jest 250 mg nizyny (dodanej do 100 mL PLA, co powinno odpowiadać 250 IU/mL produktu). W przypadku badania odtłuszczonego mleka (0,3% tłuszczu) po 3 dniach (zarówno w przypadku próbek przechowywanych w temp. 10°C, jak i próbek przechowywanych w temperaturze chłodniczej, 4°C) ilość żywych komórek L. monocytogenes spadła poniżej poziomu wykrywalności. Różnice między próbami kontrolnymi, próbami przechowywanymi w pojemnikach z PLA bez dodatku nizyny i tymi zamkniętymi w pojemnikach PLA wzbogaconych 250 mg nizyny widać wyraźnie na wykresach:

Przeżywalność (log jtk/mL) Listeria monocytogenes w odtłuszczonym mleku w trakcie przechowywania w 10°C

Przeżywalność (log jtk/mL) Listeria monocytogenes w odtłuszczonym mleku w trakcie przechowywania w 4°C

Pojemniki do przechowywania żywności z PLA produkowane są już przez kilka firm: butelki na wodę BiotaTM, butelki na sok NobleTM oraz pojemniki na jogurty DannonTM. Na razie jednak bez dodatku nizyny. W Polsce problemem może też być fakt, że nizyna dopuszczona jest do stosowania jako konserwant tylko w kilku rodzajach żywności, m.in. w puddingu z semoliny i tapioki oraz w serach dojrzewających i topionych.

Literatura:

  1. Dmowska Katarzyna, Osek Jacek (2010). Molekularne aspekty chorobotwórczości Listeria monocytogenes. Medycyna Weterynaryjna (66), 236-241
  2. Jin T. (2010). Inactivation of in Skim Milk and Liquid Egg White by Antimicrobial Bottle Coating with Polylactic Acid and Nisin. Journal of Food Science, 75 (2) DOI: 10.1111/j.1750-3841.2009.01480.x
  3. Osińska Olga Anna, Jagielski Tomasz, Bielecki Jacek (2006). Molekularne determinanty wirulencji Listeria monocytogenes. I. Patogeneza listeryjna. Czynniki wirulancji: białka powierzchniowe uczestniczące w adhezji do komórek gospodarza. Postępy Mikrobiologii, 45 (3), 209-220
  4. Zadernowska Anna, Łaniewska-Trokenheim Łucja, Chajęcka Wioleta (2006). Wykrywanie pałeczek Listeria monocytogenes i Salmonella sp. w rybach i produktach rybnych z użyciem aparatu mini Vidas. Medycyna Weterynaryjna (66), 264-267

5 responses »

  1. Sykofanto, jeśli nie masz dostępu do jakichś artykułów, a potrzebujesz – daj znać. Może nie wszystko uda mi się znaleźć, ale dostęp z mojego uniwerku jest całkiem niezły. Zdarzało mi się już szukać ludziom różnych rzeczy w ten sposób🙂

  2. Dzięki! To bardzo miłe i jesteś już drugą osobą, która się zaoferowała. Na razie na trochę odłożyłem mój wcześniejszy „plan wydawniczy”. Jak tylko do niego powrócę, to chętnie skorzystam z oferty.😀

  3. Pingback: Tweets that mention “L” jak listerioza « figulacha z makulachem -- Topsy.com

  4. Pingback: Żywe kultury bakterii « figulacha z makulachem

  5. Zjadlam golabki w sosie pomidorowym ze sloika. Nie moge sobie przypomniec, czy opakowanie strzelilo przy otwarciu… na opakowaniu jest napisane, ze produkt jest sterylizowany. Podgrzewalam je, byly gorace, ale w srodku tylko cieple. Jestem w ciazy, czy duze jest ryzyko, ze danie bylo skazone? Po jakim czasie zrobic badanie w kier listeriozy, i czy wynik bedzie miarodajny?

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s