Staphylococcus aureus és Staphylococcus élelmiszer-eredetű betegség: folyamatos kihívás a közegészségügyben

Jhalka Kadariya

Biostatisztika, Környezet-egészségügyi Tudományok és Epidemiológia Tanszék, Kenti Állami Egyetem, Közegészségügyi Főiskola, 750 Hilltop Drive, Kent, OH 44242, USA

aureus

Tara C. Smith

Biostatisztika, Környezet-egészségügyi Tudományok és Epidemiológia Tanszék, Kenti Állami Egyetem, Közegészségügyi Főiskola, 750 Hilltop Drive, Kent, OH 44242, USA

Dipendra Thapaliya

Biostatisztika, Környezet-egészségügyi Tudományok és Epidemiológia Tanszék, Kenti Állami Egyetem, Közegészségügyi Főiskola, 750 Hilltop Drive, Kent, OH 44242, USA

Absztrakt

1. Bemutatkozás

Az élelmiszer-eredetű betegségek világszerte komoly közegészségügyi problémát jelentenek [1, 2]. A WHO az élelmiszer által terjesztett betegséget (FBD) úgy határozza meg, mint „fertőző vagy mérgező természetű betegséget, amelyet élelmiszer vagy víz fogyasztása okoz, vagy feltételezhetően annak okozhat” [2]. Évente becslések szerint 76 millió megbetegedést, 325 000 kórházi kezelést és 5000 halálesetet okoznak az élelmiszer által terjesztett betegségek az Egyesült Államokban [3]. Ezen esetek közül 31 ismert kórokozó 9,4 millió megbetegedést, 56 000 kórházi kezelést és 1300 halálesetet okoz [4]. A 2000–2008 közötti adatok felhasználásával a kutatók úgy becsülték, hogy a legtöbb FBD-ben szerepet játszó kórokozók norovírusok (5,5 millió, 58%), nontyphoidalis Salmonella spp. (1,0 millió, 11%), a Clostrodium perfringens (1,0 millió, 10%) és a Campylobacter spp. (0,8 millió, 9%). A sok élelmiszer-eredetű kórokozó közül a nontyphoidal Salmonella spp. és a Campylobacter spp. az FBD fő okai az Egyesült Államokban, Angliában és Ausztráliában [4].

2. Staphylococcus aureus

A S. aureus egy kommensális és opportunista kórokozó, amely a fertőzések széles spektrumát okozhatja, a felszíni bőrfertőzéstől a súlyos és potenciálisan halálos invazív betegségig [15]. Ez a mindenütt jelenlévő baktérium fontos kórokozó a „toxin által közvetített virulencia, invazivitás és antibiotikum-rezisztencia” kombinációja miatt. Ez a szervezet a kórházi és a közösség által megszerzett fertőzések egyik fő kórokozójaként jelent meg. A S. aureus nem képez spórákat, de az élelmiszerek előkészítése és feldolgozása során szennyeződést okozhat. A S. aureus széles hőmérséklet-tartományban (7–48,5 ° C; optimális 30–37 ° C), pH-értékben (4,2–9,3; optimális 7–7,5) és nátrium-klorid-koncentrációban 15% NaCl-ig terjedhet. A S. aureus desszert toleráns organizmus, amely képes túlélni potenciálisan száraz és stresszes környezetben, például az emberi orron, a bőrön és az élettelen felületeken, mint például a ruházat és a felületek [16]. Ezek a tulajdonságok számos élelmiszerben elősegítik a szervezet növekedését [2]. A S. aureus az első érintkezés után hosszabb ideig életképes maradhat a kezeken és a környezeti felületeken [17, 18].

3. Staphylococcus élelmiszer-eredetű betegség

Az SFD az egyik leggyakoribb FBD, és világszerte komoly aggodalomra ad okot a közegészségügyi programokban [1, 2, 19]. Ez a jelentett FBD egyik leggyakoribb oka az Egyesült Államokban [1, 20–22]. A szennyezett sajt fogyasztása miatt az SFD első dokumentált eseményét Vaughan és Sternberg vizsgálta Michiganben, az Egyesült Államokban 1884-ben [19]. A S. aureus által okozott tipikus FBD gyorsan megindul a szennyezett élelmiszer lenyelése után (általában 3-5 óra). Ez annak köszönhető, hogy a baktériumok egy vagy több toxint termelnek a permisszív hőmérsékleten történő növekedés során [2]. Az SFD inkubációs periódusa azonban a bevitt toxin mennyiségétől függ [22]. Nagyon kis dózisú SE okozhat SFD-t. Például egy jelentés azt mutatta, hogy a csokoládé tejjel szennyezett SE körülbelül 0,5 ng/ml koncentrációja nagy járványt okozott [22, 23].

Az SFD hirtelen jelentkezik. A tünetek közé tartozik a hipersaliváció, émelygés, hányás és hasi görcsök hasmenéssel vagy anélkül. Jelentős folyadékvesztés esetén a fizikai vizsgálat kiszáradás és hipotenzió jeleit mutathatja [1, 6, 22, 24]. A hasi görcsök, émelygés és hányás a leggyakoribb [2]. Bár az SFD általában önkorlátozó és a megjelenésétől számított 24–48 órán belül megszűnik, súlyos lehet, különösen csecsemőknél, időseknél és immunhiányos betegeknél [1, 6, 22]. Az antibiotikumokat nem használják terápiára [7]. Az SFD-ben szenvedő személyek körülbelül 10% -a kórházba kerül [22, 24]. Az SFD kezelése támogató. Az SFD támadási aránya akár 85% is lehet [22]. A S. aureus kultúrával nem mutatható ki azokban az esetekben, amikor az étel szennyezett és toxin képződik a főzés előtt [22, 25]. Egy 7126 esetet magában foglaló tanulmány azt mutatta, hogy az SFD esetek halálozási aránya 0,03%; minden haláleset idős betegeknél történt [22]. A helyreállítás kb. 20 óra alatt teljes [22, 24].

Különböző típusú élelmiszerek szolgálnak optimális táptalajként a S. aureus számára. Az SFD-ben gyakran érintett élelmiszerek a hús és húskészítmények, baromfi- és tojástermékek, tej és tejtermékek, saláták, pékáruk, különösen tejszínnel töltött sütemények és sütemények, valamint szendvicsbetétek [2, 6, 30]. Az SFD-vel összefüggő ételek országonként eltérőek, különösen a fogyasztás és az étkezési szokások változása miatt [2]. Ha az ételeket központi helyen készítik és széles körben osztják szét, az SFD-járványok súlyos következményekkel járhatnak, és emberek ezreit érinthetik. Például 2000-ben Japánban több mint 13 000 SFD-eset fordult elő a tej szennyeződésének következtében egy tejelő-élelmiszer-gyártó üzemben [22, 31].

4. Staphylococcus aureus Enterotoxinok

A S. aureus sokféle toxint termel. A staphylococcus enterotoxinok (SE) a hőstabil enterotoxinok (SEA, SEB, SEC, SED, SEE, SEG, SEH, SEI és SEJ) kilenc fő szerológiai típusának családja, amelyek a pirogén toxin szuperantigének nagy családjába tartoznak [1, 6]. A pirogén toxinok szuperantigén aktivitást, például immunszuppressziót és nem specifikus T-sejt-proliferációt okoznak [2]. Feltételezik, hogy az SE-k szuperantigén aktivitása elősegíti a transzcitózist, amely lehetővé teszi a toxin bejutását a véráramba, ezáltal lehetővé téve a kölcsönhatást az antigént bemutató sejtekkel és a T-sejtekkel, amelyek szuperantigén aktivitáshoz vezetnek [1, 6, 19]. Az SE-k SFD-hatásainak többségét úgy gondolják, hogy szuperantigén aktivitásuk miatt fokális bélgyulladásos válasz indít, vagy a bél hízósejtek degranulációját okozó hatással [1, 22, 32].

Az SE-k rendkívül stabilak és nagyon hőállóak, és ellenállnak a környezeti feltételeknek, például a fagyásnak és a szárításnak [2, 19]. Ellenállnak a proteolitikus enzimeknek, például a pepszinnek vagy a tripszinnek és az alacsony pH-értéknek, lehetővé téve számukra, hogy lenyelés után teljesen működőképesek legyenek a gyomor-bél traktusban [2, 6]. A S. aureusra jellemző hőstabilitás jelentős veszélyt jelent az élelmiszeriparban [1]. Az ételmérgezést okozó SE mechanizmusai nem egyértelműen ismertek. Úgy gondolják azonban, hogy az SE-k közvetlenül befolyásolják a bél hámját és a vagus ideget, ami az emetikus központ stimulációját okozza [2, 19]. Valamennyi staphylococcus enterotoxin hányást okoz [22, 32]. Becslések szerint 0,1 μg SE-k staphylococcus ételmérgezést okozhatnak emberekben [2].

A S. aureus több gazdafajban is életben maradhat. A molekuláris tipizálás, például a multilocus szekvencia tipizálás (MLST) segített betekintést nyerni a S. aureus populáció szerkezetére. A vizsgálatok több mint 2200 S. aureus szekvencia-típust (ST) azonosítottak az MLST technikák alkalmazásával. Az ST-k csoportosíthatók klonális komplexekbe (CC). Számos tanulmány kimutatta, hogy az állatállományhoz kapcsolódó ST-k többsége kisszámú állathoz kapcsolódó klónhoz tartozik. Például CC97, ST151, CC130 és CC126 általában megtalálható a szarvasmarha-fertőzéseknél. A CC133 gyakori a kiskérődzők között, mint például a juh vagy a kecske. ST1, ST8, CC5, ST 121 és ST398 megtalálható az emberi gazdafajokban [41]. A baromfi-izolátumok között az ST5 a domináns [42]. A CC133 és az ST522 leginkább a juhok és kecskék tőgygyulladásával jár. Egy dán tanulmány azt mutatta, hogy a juhokban és kecskékben az ST133 volt a domináns vonal [42].

5. Hozzájáruló tényezők

Az Egyesült Államokban a populáció körülbelül 30% -át és 1,5% -át telepítik meticillinre érzékeny S. aureus (MSSA) [43] és MRSA [43–45], a kolonizáció legfontosabb helye az elülső nares (orrlyukak) [46]. Míg maga a kolonizáció nem károsítja a gazdaszervezetet, kockázati tényező a későbbi tüneti fertőzések kialakulásában [43, 47]. Ezek a gyarmatosított, tartós szülésnek és időszakos szállításnak minősített egészséges személyek S. aureus karrierként szolgálnak, és képesek átadni a baktériumot a fogékony személyeknek [46].

Úgy gondolják, hogy a kiskereskedelmi élelmiszeripar helytelen élelmiszer-kezelési gyakorlatai hozzájárulnak az FBD-járványok nagy számához [55]. Tanulmányok azt mutatták, hogy az FBD járványok többsége ilyen gyakorlatokból származik [55, 56]. Beszámoltak arról, hogy az élelmiszerkezelők keze az élelmiszer-eredetű járványok 42% -ában érintett, amelyek 1975 és 1998 között az Egyesült Államokban következtek be [55, 57].

A magas baktériumszám megállapítása a levegőben és az élelmiszerrel érintkező felületeken az utómunkálatok utáni környezetben utófőzött termékek keresztszennyeződésére utal, és ez a legfontosabb kockázati tényező, amely befolyásolja az élelmiszerek mikrobiológiai minőségét [13]. Egy tanulmány [58] kimutatta, hogy az elkészítés során több kezelést igénylő feldolgozott élelmiszerek érzékenyebbek a S. aureus szennyeződésre [13]. Egy másik tanulmány [59] kimutatta, hogy a megnövekedett emberi kezelhetőség hozzájárult az S. aureus szennyeződéséhez egy sertéshús-feldolgozó üzemben.

6. Farm, élelmiszer és azon túl

Az elmúlt években a S. aureus új törzsét, az állattartással összefüggő meticillin-rezisztens Staphylococcus aureust (LA-MRSA) új kórokozóként ismerték el, amely az emberi fertőzések gyorsan kialakuló okává vált [60, 61]. Az LA-MRSA-t először 2005-ben mutatták ki sertéstenyésztőknél és sertéseknél Franciaországban és Hollandiában [62–64]. A kutatók elkülönítették az LA-MRSA-t Ázsia [65–67], Európa [68–74] és Észak-Amerika [75, 76] számos országától. Tanulmányok szerint az állatállomány-sűrű területeken Európában fokozódott az emberi kolonizáció és a 398 (ST398) multilokus szekvencia (ST398) vonalakhoz tartozó LA-MRSA fertőzés [77–80]. A holland nyomozók kimutatták, hogy az ST398 az emberi MRSA-esetek 20% -át teszi ki [81], és ez a törzs az újonnan észlelt MRSA 42% -át teszi ki abban az országban, ami arra utal, hogy az állatok fontos tározói lehetnek az emberi MRSA-fertőzéseknek [77]. . Az általános populációhoz képest a holland sertéstenyésztők 760-szor nagyobb valószínűséggel kerülnek kolonizálásra az MRSA-val [82].

Az első jelentés a gyomor-bélrendszeri betegségek kitöréséről, amelyet a közösségben megszerzett meticillin-rezisztens S. aureus okoz az Egyesült Államokban, ugyanazon család 3 tagját érintette. A tünetmentes ételkezelő szennyezett káposztasaláta volt az MRSA forrása [6, 33]. A család mind a 3 tagjának, akik ételeket (aprított sertéshús barbeque és káposztasaláta) ettek, 30 perccel a vásárlás után egy kényelmes piaci csemegeüzletben gyomor-bélrendszeri tünetek jelentkeztek. A három beteg családtag székletmintájából kinyert S. aureus izolátumok, valamint az ételkészítő káposztasaláta és az orrpálcika azonosak voltak a PFGE elemzés során. Az érintett törzs Staphylococcus toxint C termelt, és MRSA-ként azonosították [33].

Ez a járvány bizonyítja, hogy az MRSA-val szennyezett élelmiszerek hordozói a betegség csoportjainak, amelyek a közösség alacsony kockázatú személyeit érintik. A járványban érintett élelmiszer-kezelők ellátogattak egy idősek otthonába. Fontos megjegyezni, hogy sok, a járványkitörés részeként nyert S. aureus izolátumot nem lehet antibiotikum-érzékenységre tesztelni, mivel az antibiotikumokat nem alkalmazzák a kezelési rendben. Mint ilyen, hihető, hogy az S. aureus meticillinnel szemben rezisztens törzsei által okozott, élelmiszer által közvetített járvány észrevétlen maradhat. Korábban az ételt az MRSA átvitelének forrásaként vonták be kórházi immunhiányos betegek vér- és sebfertőzésének egyik kitörésében [33, 98].

7. Hiányosságok a kutatásban

Számos járványkitöréses vizsgálat sikeresen felkutatta az élelmiszerkezelőket, mint szennyező forrásokat, amelyek megfelelnek az S. aureus törzseinek az élelmiszerekben és a kezelőkben. Ezeknek a retrospektíven elvégzett vizsgálatoknak azonban vannak bizonyos korlátai, és nem tudják meggyőződni arról, hogy a kezelőt a S. aureus szennyezett élelmiszereknek való kitettség miatt szintén nem telepítették-e meg.

Bár számos tanulmány a S. aureus toxinok által az élelmiszeriparban és a fogyasztók egészségében okozott kockázat dokumentálására összpontosított, kevés tudni a nyers húskészítményeken keresztül terjedő ép baktériumok és az élelmiszeripari dolgozók orrüregébe történő öninjekciózás lehetséges szerepéről. és a fogyasztók. Ezenkívül, míg a kutatások kimutatták a S. aureus terjedésének lehetőségét otthoni környezetben [99, 100], ennek a organizmusnak a kolonizációja és átvitelének kapcsolatát az otthonba hozott élelmiszerekkel nem vizsgálták.

Számos európai kutatás, amely az MRSA-t vizsgálta a kiskereskedelmi húsban, az ST398-at találta a leggyakoribb MRSA-típusnak [95, 97, 101]. Felvetődött, hogy a hús potenciális eszköz lehet az ST398 átvitelére a gazdaságból a közösségbe, de további kutatásokat kell végezni ennek a hipotézisnek a tesztelésére.

A kutatók elkülönítettek más, nem ST398 S. aureus törzseket, például az ST8 törzset, amely az USA 300-at, a közösséghez kapcsolódó MRSA-fertőzések elsődleges okát tartalmazza, az amerikai sertéstenyésztő telepekről [102] és a kiskereskedelmi húsból [28, 84–88]. . Nem világos azonban, hogy az emberi kezelők játszottak-e szerepet a vágás utáni feldolgozás során az ST8 szempontjából pozitív hús szennyeződése szempontjából. Javasoljuk, hogy mivel a S. aureus a bélrendszerben is jelen van [103], a nyers hús tartalmazhat MRSA-t a vágási folyamat során béltartalommal szennyezett tetemek miatt [95]. Az emberi asszociált MRSA törzsek megtalálása nyers csirkehúsból Japánban és Koreában ad némi támogatást ehhez a hipotézishez [89, 93, 94].

Csak kevés vizsgálatot végeztek kifejezetten az MRSA SFD-vel kapcsolatos következményeinek vizsgálatára [19]. Bár az MRSA-t gyakran izolálták az élelmiszertermelő állatoktól és a nyers kiskereskedelmi hústól, szennyeződésének jelentősége nem ismert. További vizsgálatok indokoltak az MRSA-val szennyezett ételek fogyasztását követő emésztőrendszeri kolonizáció és extraintesztinális fertőzés valószínűségének vizsgálatára [104]. Mivel az SFD-járványokból nyert S. aureus izolátumok antibiotikum-érzékenységét nem lehet tesztelni, az SFD-ben részt vevő MRSA valódi prevalenciája nem ismert [33]. Mivel más staphylococcus fajok is képesek SE-t termelni, és rutinszerűen nem tesztelik őket, további kutatások indokoltak [2].

8. Megelőzés

Az SFD megelőzhető [10]. A fogyasztóknak tisztában kell lenniük az élelmiszerek szennyeződésével otthon és a konyhában történő főzés során. Az ételek alapos főzése fontos, de a szennyeződés és a keresztszennyeződés megelőzése és a kritikus pontok fenntartása a leghatékonyabb módszer az SFD megelőzésére. Mivel a kutatási eredmények és a járványkitöréses vizsgálatok azt sugallják, hogy az SFD jórészt hibás élelmiszerkezelési gyakorlatoknak köszönhető, az élelmiszeriparban dolgozók ismeretei és készségei indokoltak. Mindazonáltal a közegészségügyi beavatkozást úgy kell megtervezni, hogy megakadályozzák a S. aureus elővágását és utólagos vágását a húsfeldolgozó létesítményekben. A közönség tudatossága a hús biztonságos kezelésével segítene megelőzni a keresztszennyeződést [104], valamint a kezelők potenciális kolonizációját a szennyezett élelmiszertermékekből. Más közegészségügyi beavatkozások, mint például a személyre szabott és személyre szabott élelmiszer-biztonsági oktatási program, amely a különféle szociodemográfiai embereket célozza meg, sarokköve lehet az SFD kitörésének megakadályozásában [10].

Az SFD klasszikus példája az 1985-ös szennyezett csokoládé tej miatti ételmérgezés Kentucky-ban (USA) és a 2000-es sztaphylococcus ételmérgezés a szennyezett alacsony zsírtartalmú tej következtében Japánban, az SFD klasszikus példái, amelyek szemléltetik az SE-k stabilitását és hőállóságát. a szennyező források megvilágításának fontossága az élelmiszer és az élelmiszer-összetevők feldolgozása és hűtése során. Mindkét esetben a pasztörizálásnál alkalmazott magas hőmérséklet elpusztította a baktériumokat, de nem volt hatással az SE-kre [2, 31].

A S. aureus növekedésének és toxintermelésének megengedhető hőmérséklete 6 ° C és 46 ° C között van. Így az ideális főzési és hűtési hőmérsékletnek 60 ° C felett és 5 ° C alatt kell lennie. Egy tanulmány, amely világszerte áttekintette a háztartási hűtőszekrények teljesítményét, megállapította, hogy sok hűtőszekrény az ajánlott hőmérséklet felett működött [105]. Egy másik, Portugáliában végzett tanulmány szerint a résztvevők több mint 80% -a csak havonta tisztította hűtőszekrényét [106]. Míg ezek a tanulmányok rámutatnak a fogyasztók tudatosságának szükségességére az élelmiszerbiztonság terén, egyéb megelőző intézkedések, például az étel szobahőmérsékleten történő gyors kiszolgálása, kesztyű, maszkok, hajháló viselése az élelmiszer-kezelés és -feldolgozás során, gyakori kézmosás, a személyek megfelelő az ételkezelők és a „tüsszentés-bárok” használata a büféasztaloknál segíthet az SFD megelőzésében [22, 58].

A hideg lánc fenntartása elengedhetetlen a S. aureus növekedésének megakadályozásához az élelmiszerekben [5]. Egyéb megelőző intézkedéseket kell bevezetni, például az alapanyagok ellenőrzését, a megfelelő kezelést és feldolgozást, az élelmiszerek feldolgozásában és elkészítésében használt berendezések megfelelő tisztítását és fertőtlenítését [19, 104]. Az Egészségügyi Világszervezet és az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatala által kidolgozott mikrobiológiai irányelvek, például a veszélyelemzés és a kritikus ellenőrzési pontok (HACCP), a jó gyártási gyakorlat (GMP) és a jó higiéniai gyakorlatok (GHP) szigorú végrehajtása és betartása segíthet megelőzni S. aureus szennyeződés [13, 107].

9. Következtetés

Az SFD az FBD egyik leggyakoribb oka világszerte. A járványvizsgálatok azt sugallják, hogy a főtt vagy feldolgozott élelmiszerek nem megfelelő kezelése a fő szennyezőforrás. A hideg lánc fenntartásának hiánya lehetővé teszi a S. aureus számára SE kialakulását. Noha a S. aureus hőkezeléssel, illetve a pasztörizált és fermentált élelmiszerek más flórájával való versengéssel kiküszöbölhető, a S. aureus által termelt SE-k hőtűrő képességük miatt még mindig képesek SFD-t okozni. Ezt a tényt figyelembe kell venni a kockázatértékelés és a megfelelő közegészségügyi beavatkozások kidolgozása során. A S. aureus szennyeződésének megelőzése a farmtól a villáig kulcsfontosságú. Az SFD kitörése esetén történő gyors megfigyelés, valamint az S. aureus és az SE élelmiszerekben való rutinszerű kivizsgálásának folyamatos felügyelete, valamint a továbbfejlesztett diagnosztikai módszerek hozzájárulhatnak az SFD leküzdéséhez a 21. században. A S. aureus, beleértve az MRSA-t a kiskereskedelmi nyers húsban, magas előfordulási gyakoriságának legújabb megállapításai potenciális veszélyt jelentenek a fogyasztók számára, mind klasszikus SFD-ként, mind pedig az élelmiszer-kezelők gyarmatosításának lehetséges forrásaként. További kutatások szükségesek a kutatási hiányosságok pótlásához.

Elismerés

Ezt a munkát részben a Mezőgazdasági és Élelmiszer-kutatási Kezdeményezés versenyképes támogatása finanszírozta. 2011-67005-30337 (TCS) az USDA Nemzeti Élelmezési és Mezőgazdasági Intézetétől.