Katedra Higieny Żywności i Ochrony Zdrowia Konsumenta - badania naukowe
Produkcja enterotoksyn w żywności. Zespół: lek. wet. Magdalena Gonet, prof. dr hab. Jarosław Bystroń, prof. dr hab. Jacek Bania.
Przyczyną gronkowcowych zatruć pokarmowych jest produkcja enterotoksyn przez szczepy Staphylococcus aureus. Znane są przypadki zatruć związanych ze spożyciem mleka i produktów mlecznego pochodzenia. Gronkowcowa enterotoksyna H (SEH), zaliczona do enterotoksyn właściwych, została opisana po raz pierwszy w roku 1995 (Su i Wong, 1995). Toksyna ta została zidentyfikowana jako przyczyna zbiorowych zatruć pokarmowych związanych ze spożyciem mleka (Jørgensen i wsp. 2005). Wszystkie dotychczasowe dane dotyczące produkcji SEH uzyskano w doświadczeniach prowadzonych w podłożach mikrobiologicznych, natomiast niewiele badań dotyczy wytwarzanie tego czynnika w żywności.
Wielu badaczy uważa, iż mleko stanowić może środowisko niesprzyjające wytwarzaniu enterotoksyn gronkowcowych. Stwierdzenie to oparto jednak na badaniach niewielkiej liczby szczepów S. aureus wytwarzających gronkowcową enterotoksynę C (SEC) (Valihrach i wsp. 2013; Valihrach i wsp. 2014; Hunt i wsp. 2014). Zbadaliśmy szereg szczepów S. aureus posiadających geny kodujące SEH jak również szczepów wytwarzających jednocześnie SEH oraz SEA lub SEC. Stwierdziliśmy, iż główną cechą wyróżniającą szczepy S. aureus zdolne do wytwarzania znacznych ilości SEH jest zdolność do stopniowego obniżania pH środowiska. W trakcie wzrostu w podłożu mikrobiologicznym (BHI - brain heart infusion) wszystkie badane szczepy S. aureus obniżały pH środowiska i wytwarzały znaczne ilości SEH. W trakcie wzrostu w mleku tylko nieliczne szczepy S. aureus były zdolne do wytwarzania SEH. Szczepy wytwarzające znaczne ilości SEH w mleku charakteryzowały się zdolnością do stopniowego obniżania pH mleka. Szczepy wytwarząjące SEH w mleku na niskim poziomie nie były zdolne do obniżania pH mleka. Zdolność wytwarzania znacznych ilości SEH przez S. aureus w mleku powiązaliśmy ze zwiększoną ekspresją elementów metabolizmu laktozy. Szczepy wytwarzające znaczne ilości SEH w mleku charakteryzowały się też wyższym poziomem ekspresji czynnika rot. Rot (repressor of toxins) został pierwotnie opisany jako czynnik hamujący ekspresję wielu enterotoksyn gronkowcowych, jednak ostatnie badania wykazały, iż ekspresja SEH jest pozytywnie regulowana przez rot (Sato'o i wsp. 2015).
Wykazaliśmy, iż produkcja SEH oraz SEA przez szczepy S. aureus rosnące w mleku może dorównywać poziomowi produkcji tych toksyn w podłożu mikrobiologicznym, zaś poziom wytwarzania enterotoksyny SEC jest zawsze niższy w mleku. Zatem postulat sugerujący niskie ryzyko wytworzenia enterotoksyn gronkowcowych w mleku może nie dotyczyć w jednakowym stopniu wszystkich czynników (Schubert i wsp. IJFM, 235, 36-45, 2016).
Wykazaliśmy, iż wiele szczepów S. aureus posiadających geny enterotoksyn sed oraz ser wytwarza enterotoksyny SED oraz SER w mleku na poziomie znacząco niższym niż w wywarze mięsnym. Jednak niektóre z badanych szczepów są zdolne do wytworzenia znacznych ilości enterotoksyn niezależnie od środowiska wzrostu. Wyniki te wskazują, iż produkcja enterotoksyn w mięsie może stanowić większe zagrożenie bezpieczeństwa żywności niż wytwarzanie tych czynników w mleku, co sugeruje, iż zakres rutynowych badań żywności powinien być poszerzony. Jednak z uwagi na stwierdzenie występowania szczepów S. aureus zdolnych do wytworzenia znacznych ilości SED i SER w mleku nie należy lekceważyć tego źródła enterotoksyn (Schubert i wsp. FPD, 2016 – w druku).
Enterotoksyny gronkowców koagulazoujemnych. Zespół: dr Sylwia Krakowiak, dr hab. Ewa Wałecka-Zacharska, prof. uczelni, prof. dr hab. Jacek Bania.
Zgodnie z regulacjami UE badanie żywności w kierunku enterotoksyn gronkowcowych wykonuje się jedynie w przypadku, w którym w produkcie stwierdzi się obecność gronkowców koagulazododatnich, takich jak S. aureus. Jednak geny enterotoksyn opisano stosunkowo niedawno również w szczepach gronkowców koagulazoujemnych. Wciąż niewiele wiadomo na temat ich znaczenia dla zdrowia publicznego. Nasze wyniki wskazują, iż wśród enterotoksycznych gronkowców koagulazoujemnych obecne są szczepy, w których geny enterotoksyn występują w formie stabilnej, podobnie jak w przypadku znanych szczepów S. aureus oraz szczepy charakteryzujące się heterogennością występowania genów enterotoksyn. Te ostatnie, w warunkach laboratoryjnych, zdają się być zbiorem komórek, w których stwierdza się geny enterotoksyn oraz komórek, w których genów enterotoksyn stwierdzić nie można. Zgodnie z naszą koncepcją enterotoksyny gronkowców koagulazoujemnych mogą w dwojaki sposób oddziaływać na chorobotwórczość gronkowców: 1. pośrednio, stanowiąc rezerwuar genów enterotoksyn dla wielu gatunków gronkowców, w tym potencjalnie dla S. aureus oraz 2. bezpośrednio, funkcjonując stabilnie w genomach gronkowców koagulazoujemnych jako czynniki wirulencji tych szczepów.
W celu weryfikacji tej tezy planujemy ocenić zjawisko heterogenności szczepów gronkowców koagulazoujemnych pod względem udziału komórek enterotoksycznych w całkowitej puli komórek szczepu oraz ustabilizować heterogenne kultury szczepów gronkowców koagulazoujemnych w warunkach laboratoryjnych, ocenić wpływ tła genetycznego w rodzaju Staphylococcus na możliwość przyjmowania elementów genetycznych zawierających geny enterotoksyn, ocenić możliwość wewnątrz- i międzygatunkowego transferu elementów genetycznych zawierających geny enterotoksyn, zidentyfikować elementy genetyczne, na których zlokalizowane są geny enterotoksyn (wyspy patogenności, profagi), ich miejsca insercji w genomach gronkowców koagulazoujemnych oraz motywy genetyczne powiązane z transferem genów enterotoksyn.
Obecnie ocena znaczenia enterotoksyn gronkowców koagulazoujemnych jako czynników zatruć pokarmowych oraz schorzeń klinicznych nie jest możliwa. Wyniki opisywanego projektu przyczynią się do stwierdzenia czy obecność tych genów stwarza bezpośrednie zagrożenie dla zdrowia publicznego poprzez wpływ na zwiększenie zjadliwości szczepów gronkowców koagulazoujemnych, czy enterotoksyczność tych gronkowców to jedynie zagrożenie pośrednie, a gronkowce te stanowią źródło genów uczestniczących w ewolucji zjadliwości innych gatunków gronkowców. Niniejszy projekt pozwoli uzyskać odpowiedź na pytania istotne z punktu widzenia bezpieczeństwa żywności oraz ochrony zdrowia publicznego.
