Alimentární onemocnění
Salmonella spp. Salmonely jsou významnými původci alimentárních onemocnění. Roční incidence salmonelóz se v humánní populaci pohybuje kolem 270 případů na 100 000 obyvatel. Některé serovary vyvolávají onemocnění • výhradně u lidí a vyšších primátů, např. Salmonella Typhi a Salmonella Paratyphi A, B, C • onemocnění lidí i zvířat (druhově specifické serotypy)
19 89 19 90 19 91 19 92 19 93 19 94 19 95 19 96 19 97 19 98 19 99 20 00 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05
Salmonelózy v letech 1988-2005 60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
Salmonella Potraviny: 1) Maso, drůbež, mořské ryby a plody 2) Potraviny živočišného původu: Nepasterované vaječné výrobky Pasterované vaječné výrobky
3) Jiné potraviny s přídavky 1 a/nebo 2
Obecná charakteristika rodu Salmonella Rod Salmonella patří do čeledi Enterobacteriaceae. Jedná se o grammnegativní nesporulující tyčinky, až na na někojik málo výjimek pohyblivé pomocí bičíků. Nepohyblivé jsou druhy S. gallinarum a S. pullorum. Tyčinky jsou 0,5 – 0,8 µm široké a přibližně 1 – 3,5 µm dlouhé. Jsou schopny růstu v prostředí s kyslíkem i bez kyslíku. Salmonela roste při teplotách 6 – 50 oC, nejlépe však při 37 oC, ale rychle se vyvíjí i při pokojové teplotě. Dobře přežívá mrazení a chlazení, je však rychle usmrcována teplotou nad 66 oC. Některé sérotypy jsou však značně termorezistentní (S. senftenberg)
Biochemické vlastnosti • fermentace glukosy za tvorby kyselin a plynů (test s methyl-červení je pozitivní) • utilizace citrátu jako jediného zdroje uhlíku • dekarboxylace lysinu, argininu, ornitinu • tvorba NH3 z močoviny • netvoří indol • nerostou za přítomnosti KCN • nefermentují laktosu • kataláza pozitivní • oxidáza negativní • redukce nitrátů • produkce sirovodíku • Voges Proskauer (tvorba acetyl metyl karbinolu).
• Taxonomie salmonel •
Podle taxonomické studie Le Minora a spol. (1982) má rod Salmonella jen jeden druh a sedm poddruhů (subspecies), které se dají rozlišit podle DNA-DNA hybridizace, biochemických a sérologických charakteristik. Každá ze sedmi subspecií se dělí na sérovary podle složení tělových a bičíkových antigenů.
• • • • • • •
nejčastěji je používáno vymezení sérovarů dle schématu Kauffmann-White čeleď – Enterobacteriaceae rod – Salmonella druh = species – biochemické varianty sérovar = sérotyp – sérologické varianty fagotyp – lyzotyp typizace plasmidových profilů
•
V současné době je známo více než 2200 sérotypů salmonel (podle schématu Kauffmann-White)
•
Antigenní klasifikace salmonel je založena na tělových (somatických) antigenech O a bičíkových (flagelárních) antigenech H. Somatické O-antigeny mají lipopolysacharidový charakter. Velké množství typů těchto antigenů je důsledkem rozdílů ve struktuře specifického sacharidového řetězce, kde se uplatňují různé typy glykosidických vazeb, obě anomerické konfigurace a rozdílná acetylace. Bičíkový H-antigen je bílkovinné povahy a je termolabilní. H-antigeny jsou dvojího typu– antigen první a druhé fáze a liší se primární strukturou bílkovin.
•
•
Taxonomie Jsou většinou pohyblivé, (např. S. Gallinarum je nepohyblivá) • fakultativně intracelulární patogeny • genom salmonel má velikost 4.6-4.8 MB • jeden nebo více plazmidů virulence (SSP) • schopnost tvorby biofilmu.
Biofilm vznik: 1) jednoduchá vrstva buněk 2) shluk bakterií s extracelulárním slizem (proteiny a polysacharidový adhesin)
• tvorba adhesinu je kodována geny
Současný počet serovarů a členění do druhů a poddruhů Species
subspecies
Počet serotypů
S. enterica
enterica
1454
salamae
489
arizonae
94
diarizonae
324
houtenae
70
indica
12
S. bongori
20
Salmonella enterica subsp. enterica serotyp Typhimurium (Salmonella Typhimurium)
Salmonella - růstové podmínky • pH 4-9,5 např. 3,99 v rajských jablíčkách např. 9,5 v oplachové vodě vajíček Při delší expozici kyselinami ATR Acid Tolerance Responce Např. potravin připraveny k okamžité konzumaci
Salmonella - růstové podmínky • aw • 0,93 např. v instantní polévce Růst inhibován 3-4% NaCl Sůl je účinější při nižších teplotách Resistentní k suchu
Salmonella - růstové podmínky • • • •
Teplota 2-46 oC např. 2 oC (1-2 dny) hovězí a kuřecí maso např. 4 oC (<10 dny) na skořápkách vajíček • 46 oC v krémech, na kuřatech (56 oC mutanty v labotaroři)
Salmonella - růstové podmínky • Není resistentní vůči vyšším teplotám • Pasterace je účinná • Sub-letální zahřívání zvyšuje tepelnou resistenci • Lepší přežívání na suchých potravinách
Salmonella - růstové podmínky • Atmosféra • Fakultativně anaerobní poroste v přítomnosti C02 20-50% na mletém hovězím mase, na vařených krabech • Má větší toleranci k NaCl za anaerobních podmínek
Salmonella infekční dávky Potravina
Sérovar
Infekční dávka
Vaječný koňak
S. meleagridis
106-107
S. anatum
105-107
Kozí sýr
S. zanzibar
105-1011
Karmínové barvivo
S. cubana
104
Imitace zmrzliny
S. typhimurium
104
Čokoláda
S. eastbourne
102
Hamburger
S. newport
101- 102
Čedar
S. heidelberg
102
Čokoláda
S. napoli
101- 102
Čedar
S. typhimurium
100- 101
Čokoláda
S. typhimurium
≤ 101
Paprikové bramborové lupínky
S. saintpaul S. javiana S. rubislaw
≤ 4,5x101
Patogeneze Po požití kontaminované potravy pronikají salmonely přes do trávicí trakt do tenkého střeva, kde se množí a při tom jsou uvolňovány toxické látky, které pronikají do lymfatického a krevního oběhu. Invazivní kmeny mohou pronikat do hlubších vrstev sliznice střeva, dostávají se do lymfatického systému, jsou vychytávány fagocyty, ve kterých se dále pomnožují. Po rozpadu buňky se dostávají do krevního oběhu a způsobují septikémii.
Patogeneze Infekční dávka je u zdravého člověka přibližně -105 baktérií.
102
Inkubační doba je obvykle udávána 6-36 hodin. Její délka je hlavně ovlivněna infekční dávkou a vnímavosti postiženého jedince. Nejzávažněji probíhá salmonelóza u dětí, starších osob a pacientů se sníženou imunitou. Příznaky onemocnění jsou nevolnost, zvracení, bolesti břicha, teplota kolem 39 °C a průjmy. U malých dětí a osob starých nebo jinak nemocných je nebezpečí dehydratace a následného oběhového selhání.
Salmonella pathogenese • Břišní tyfus (střevní horečka) • Inkubace 7-24 dní • Krvavý průjem, horečka, bolest hlavy, bolesti břicha • Léčení : tekutiny (elektrolyty), antibiotika • Agens: enterotoxin a další virulentní faktory • vakciny
Salmonella pathogenese • Enterokolitida, střevní katar • Inkubace 8-72 hodin • Nekrvavý průjem, bolesti břicha po dobu 5 dní • Léčení : tekutiny (elektrolyty) • Infekční dávka je nižší u mastných jídel
Výskyt v prostředí Bakterie rodu Salmonella se primárně vyskytují ve střevním traktu zvířat i lidí a vylučovanými fekáliemi kontaminují životní prostředí (voda, půda) a potraviny. Onemocnění doprovázené klinickými příznaky (akutní septické stavy) se projevují hlavně u mláďat, u dospělých zvířat se neprojevuje KP – nosičství. Lidé salmonely vylučují ve faeces jednak v akutním stádiu onemocnění salmonelózou (klinické příznaky onemocnění), dále pak i po proběhlém onemocnění (bez klinických příznaků) a to po dobu až několika měsíců.
Výskyt v potravinách K nejčastěji kontaminovaným potravinám patří: • syrové maso (drůbeží, vepřové) • syrová vejce • potraviny s vysokým podílem ruční práce např. cukrářské a lahůdkářské výrobky.
Odolnost salmonel vůči vnitřním a vnějším faktorům •
optimální teplota se pohybuje kolem 37 °C, minimální teplota růstu je 5 °C, maximální 47 °C,
• hraniční hodnota aw pro množení salmonel je 0.92 • rozmezí hodnot pH, pH při kterých se salmonely mohou pomnožovat je od 3.8 – 9.5, optimum je při neutrálním pH • koncentrace soli nad 9 % působí baktericidně • salmonely jsou většinou k antimikrobiálním a dezinfekčním látkám citlivé.
Vliv technologií Salmonely běžně nepřežívají sterilační ani pasterační teploty. teploty Všeobecně platí, že efektivita záhřevu potraviny je závislá na koncentraci přítomných bakterií, na dosažené teplotě a délce expozice. Nízké teploty salmonely neničí, neničí ale zpomalují až zastavují jejich množení. Při teplotě 5 °C se salmonely přestávají množit, při expozici teplotám pod bodem mrazu se salmonely neničí, ale při dlouhodobém skladování při těchto teplotách může docházet k jejich subletálnímu poškození.
Vliv technologií Technologii sprejového sušení (mléko a vaječné směsi) mohou salmonely přežívat a proto je vhodné, když tomuto procesu předchází vhodný způsob tepelného ošetření (např. pasterace) nebo acidifikace. Snížení pH potravin organickými kyselinami má vhodný bakteriostatický až baktericidní účinek (kyseliny octová, askorbová a mléčná). S těmito technologiemi se setkáváme např. při výrobě kysaných mléčných a fermentovaných masných výrobků, kdy společně s ostatními bariérovými mechanismy (osmotický tlak, aktivita vody apod.) účinně zamezují přežívání salmonel i ostatních nesporotvorných baktérií.
Jak provádíme diferenciaci epidemiologicky významných izolátů • fágová typizace • biotypizace (xyl, rha, ino, d-tar) • ATB rezistence • pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) • random amplified polymorphic DNA (RAPD)
Salmonely způsobují 3 typy onemocnění •
Salmonelóza je bakteriální infekce, která má své pojmenování po rodu bakterií, které ji způsobují. Salmonely patří do čeledi Enterobacteriaceae, fakultativních anaerobů schopných žít v intestinálním traktu. Protože jsou nenáročné, mohou se rozmnožovat také mimo tělo živočichů, především v potravinách živočišného původu. • Břišní tyfus – je nejzávažnějším typem salmonelového onemocnění. Je způsobeno S. typhi a představuje < 2,5% případů onemocnění salmonelózou u lidí. • Paratyfy – způsobované S.paratyphi A, B a C, představuje < 0,5% případů. • Gastroenteritidy – nejběžnější typ salmonelózy známý jako ’Salmonella food poisoning’. Gastroenteritidy způsobují všechny ostatní typy salmonel.
Salmonely způsobují 3 typy onemocnění •
•
Tyfus a paratyfy jsou onemocnění s cyklicky probíhající celkovou infekcí, dlouho se udržující horečkou. Zdrojem nákazy je člověk, a to buď nemocný nebo bacilonosič. Přenos nákazy se děje přímým nebo nepřímým způsobem stykem se stolicí nebo močí nemocného, dále vodou, mlékem, potravinami apod. Infekce od zvířat byly zjištěny jen u sérotypu S. paratyphi B. Zdrojem nákaz gastroenteritidou způsobenou salmonelami jsou nejčastěji zvířata, a kontaminované potraviny. Až na výjimky se nešíří od člověka k člověku. Člověk se infikuje salmonelami téměř výlučně orální cestou, a to potravinami, které se nezpracovávají za vyšší teploty. Potraviny mají ústřední postavení v šíření a pomnožování salmonel. Nejčastěji jsou příčinou epidemií kontaminovaná vejce a drůbež, masné a mléčné výrobky. Salmonelóza se u člověka obvykle projevuje za 6 až 8 hodin po požití kontaminované potraviny. Dostavuje se horečka, nevolnost, vodnaté průjmy, zvracení, bolesti hlavy, někdy i rozsev bakterií do krve a lymfatického systému. Onemocnění trvá podle závažnosti příznaků 5-10 dnů, exkrece bakterií přetrvává až po několik týdnů.
Listeria monocytogenes Byla popsána před více než 100 lety, ale až v polovině 80. let byla potvrzena jako původce alimentárního onemocnění člověka. Rod Listeria zahrnuje 6 druhů, L. monocytogenes je jako jediný druh patogenní pro člověka. Za posledních 20 let bylo v Evropě a v USA zaznamenáno několik závažných epidemických onemocnění listeriózou s alimentární cestou přenosu. Závažnost tohoto onemocnění spočívá především ve vysoké smrtnosti postižených osob.
20 05
+
20 04
20 03
20 02
20 01
20 00
19 99
19 98
19 97
19 96
19 95
počet hlášených případů
Listeriózy
25
20
15
10
5
0
Taxonomie Bakterie rodu Listeria (čeleď Listeriaceae) jsou charakterizovány následovně: Gram pozitivní, krátké nesporulující tyčinky kataláza pozitivní, fakultativně anaerobní. Jsou pohyblivé při teplotě do 25 °C (charakteristický vířivý pohyb), nepohyblivé při teplotách nad 30 °C. Rod Listeria zahrnuje kromě L. monocytogenes i další druhy, L. innocua, L. ivanovii, L. seeligeri, L. welshimeri a grayi.
Patogeneze Ne všichni zástupci druhu L. monocytogenes jsou patogenní. Produkce hemolysinu (listeriolysinu O) a fosfolipázy patří mezi významné faktory patogenity. V organizmech nemocných lidí a zvířat se listerie mohou množit i intracelulárně. Cesta přenosu je převážně alimentární, vzácně i kontaktem. Onemocnění postihuje především osoby se sníženou odolností nebo s fyziologickou zátěží (těhotenství). Ze zažívacího traktu pronikají listerie do lymfatického a krevního oběhu. Listerie vykazují vysokou afinitu k mozkové tkáni a gravidní děloze, bakterie pronikají přes placentu, infikují plodovou vodu a dochází k infekci plodu.
Patogeneze protein
gen
poznámka
PrfA
prfA plcA hlyA actA inlA
regulační protein operonu
PIPLC LLO ActA IntA
fosfolipáza hemolyzin aktin internalin
Patogeneze Infekční dávka u L.monocytogenes není doposud jednoznačně určena, předpokládá se, že u zdravých jedinců se infekční dávka pohybuje kolem 108 buněk, u rizikových skupin je však výrazně nižší 102–103 buněk. U listeriózy se inkubační doba pohybuje od několika dnů až po několik týdnů v závislosti na infekční dávce, virulenci baktérií a zdravotním stavu pacienta. Spektrum klinických příznaků je u listeriózy široké, onemocnění často probíhá v podobě lehčích chřipkových příznaků (pod obrazem faryngitídy, sinusitídy nebo tonsilitídy), komplikované případy přechází do meningitíd a sepsí, nezřídka končí úmrtím postižené osoby. Toto patogenní agens vyvolává onemocnění především u rizikových skupin obyvatel.
Výskyt v prostředí Listerie včetně patogenního druhu L. monocytogenes jsou v prostředí hojně rozšířeny, vyskytují se v půdě, povrchových vodách, na rostlinách a tedy i v zeleném krmivu zvířat včetně nekvalitních siláží, často bývají izolovány ze stolice zdravých lidí, z obsahu střev skotu, ovcí, ptáků, ryb a hlodavců. Vzácněji se u skotu může objevit listeriová mastitída, častěji se však jedná o sekundární kontaminaci mléka nedostatečnou hygienou při dojení.
Výskyt v potravinách K nejčastěji kontaminovaným potravinám patří: • syrové maso a syrové mléko • některé druhy sýrů (např. Olomoucké tvarůžky, sýry s plísní na povrchu nebo sýry zrající pod mazem) • vařené masné výrobky • syrová (mrazená) zelenina
Odolnost listerií vůči vnitřním a vnějším faktorům Listerie jsou psychrotrofní patogeny s rozmezím teplot, při kterých si zachovávají plně vitální funkce od 0 do 50 °C, přežívají i mrazení (za chladírenských teplot jsou schopny se množit) Při teplotě 20 °C se v potravinách množí od aw 0.93 –0.95 Toleruje hodnoty pH v rozsahu 4.3 – 9.6 s optimem pH 7 Přežívá v potravinách s koncentrací soli do 10% Bakterie mléčného kvašení a bakteriociny částečně inhibují růst, listerie jsou citlivé k běžným desinfekčním látkám
Vliv technologií Bakterie rodu Listeria jsou poměrně odolné k vnějšímu prostředí. Nepřežívají sterilační teploty, ale podobně jako další Gram pozitivní baktérie jsou i listerie odolnější k vyšším teplotám než příslušníci čeledi Enterobacteriaceae. Při vysoké předpasterační kontaminaci může část buněk přežít i pasterační proces. Jako bezpečnou lze považovat jen pasteraci probíhající při vyšších teplotách. Chladírenské teploty jsou pro listerie příznivé, přežívají také mrazení. Nízké pH brzdí růst listerií, ale podobně jako vyšší koncentrace NaCl buňky neničí. Listerie mohou přežívat i proces mléčného kvašení zeleniny.
Staphylococcus aureus úvod Byl popsán před více než 140 lety jako původce abscesů a o několik desítek let i jako původce alimentárních intoxikací. V patogenezi infekčních onemocnění lidí a zvířat se uplatňují i jiné druhy, SA má u stafylokokových infekcí a intoxikací dominantní postavení. Patogenita a virulence SA je způsobena schopností kmenů produkovat biologicky aktivní proteiny: • syndrom toxického šoku • exfoliativní toxiny • enterotoxiny
19 95 19 96 19 97 19 98 19 99 20 00 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 +
počet hlášených případů
Bakteriální intoxikace
1200
1000
800
600
400
200
0
Taxonomie Bakterie S. aureus (čeleď Staphylococcaceae) jsou charakterizovány následovně: • Gram pozitivní koky (hroznovité formace) • kataláza pozitivní • nepohyblivé • aerobní a fakultativně anaerobní, • mohou tvořit zlatožlutý až oranžový pigment • plazmakoagulázový a termonukleázový test pozitivní
Patogeneze S. aureus jsou komenzálové, vyskytují se na povrchu těl a sliznicích teplokrevných živočichů. Jsou schopni vyvolat akutní infekce (septikémie a toxémie) a intoxikace (enterotoxikózy). Ne všichni zástupci druhu S. aureus jsou patogenní. Schopnost produkce exoenzymů (např. stafylokinázy, hyaluronidázy, koagulázy a hemolyzinů) určují patogenitu kmenů.
Některé kmeny S. aureus tvoří termostabilní enterotoxiny (superantigeny) - inaktivace při 121 °C 20-30 minut - odolnost k proteolytickým enzymům - odolnost k nízkým teplotám (-20 °C) - odolnost ke γ záření V současnosti je popsáno 5 hlavních serologických typů SEs -SEA, SEB, SEC (C1, C2, C3), SED, SEE SEG, SEH, SEI, SEJ SEK, SEL, SEM, SEN, SEO, SEP, SEQ, Cesta přenosu je u intoxikací alimentární, v potravině se pomnoží SA, vyprodukují enterotoxin a ten po požití potraviny vyvolá onemocnění. SEU
Patogeneze Toxická dávka 0,1-1 µg enterotoxinu je schopna vyvolat onemocnění. Inkubační doba se pohybuje od 1 do 7 hodin. Nástup klinických příznaků je velmi rychlý a dramatický, bolesti hlavy, zvracení, bolesti břicha, vzácněji průjem. Úzdrava je rychlá, do 2 dní. Předpokládá se, že enterotoxiny stimulují lokální neuroreceptory v trávícím traktu, které prostřednictvím vagu stimulují centrum pro zvracení v mozku.
Výskyt v prostředí Bakterie S. aureus jsou v prostředí hojně rozšířeny, velmi často se vyskytují na kůži a na sliznicích lidí i zvířat, při oslabení makroorganizmu nebo při vzniku povrchových oděrek na kůži pronikají do rány a způsobují hnisavé procesy. Vyskytují se také v prachu a následně i na nástrojích a pracovních plochách a technologických zařízeních. SA je také jedním z nejčastějších původců mastitid u krav a může primárně kontaminovat syrové mléko.
Výskyt v potravinách K nejčastěji kontaminovaným potravinám patří: • syrové maso a syrové mléko • cukrářské a lahůdkářské výrobky • masné výrobky (šunkové salámy) • hotová jídla
Vliv technologií Bakterie SA jsou velmi odolné k vnějšímu prostředí. Dobře přežívají v: • suchém i kyselém prostředí, snáší vysoký obsah kuchyňské soli, • chladírenské i mrazírenské teploty, • aerobní i anaerobní prostředí. • Nepřežívají sterilační ani pasterační teploty. Toxiny jsou velmi rezistentní!
