Listeria-bakteriers sygdomsfremkaldende egenskaber varierer
I forskningsprojektet GeneQuant er der udviklet nye molekylærbiologiske teknikker og biologiske modeller til at bestemme Listeria monocytogenes stammers sygdomsfremkaldende egenskaber, det såkaldte virulenspotentiale. I fremtiden vil de nyudviklede teknikker kunne indgå som et generelt risikovurderingsværktøj for fødevarer og vil også kunne overføres til andre grupper af sygdomsfremkaldende bakterier. Endvidere er sammenhængen mellem mejerirelevante salt- og mælkesyrekoncentrationer og sygdomsfremkaldende egenskaber af Listeria monocytogenes blevet undersøgt for første gang. På baggrund af den nye viden opnået i projektet, vil det i fremtiden blive lettere for mejerierne at forebygge kontaminering og spredning af Listeria monocytogenes.
Af Ph.d. studerende Pernille Johansen, Adjunkt Nadja Larsen og Professor Lene Jespersen, Københavns Universitet, Institut for Fødevarevidenskab, Fødevaremikrobiologi (KU-FOOD)
Billeder af Listeria celler taget i løbet af passagen i laboratoriemodellen af mavetarmkanalen. Cellerne belyses med laserlys med to forskellige bølgelængder (488nm og 435 nm). Lyset fra Listeria cellerne bruges til at beregne pH værdien inden i cellerne. Dette kan bruges til at beskrive, hvordan Listeria cellerne reagerer på mave-tarmvæsker, der ligner dem, vi finder i menneskers mavetarmkanal. Foto: Pernille Johansen
Hvorfor Listeria monocytogenes?
Listeria-bakterien af arten Listeria monocytogenes er en af de sygdomsfremkaldende bakterier, man skal kunne påvise, da de kan forårsage den alvorlige sygdom listeriose. Det er især gravide, nyfødte, ældre og immunsvækkede, der bliver ramt, og der er et stort fokus på forekomsten af Listeria monocytogenes i fødevareproduktionen. Listeria monocytogenes er typisk et problem i ready-to-eat fødevarer, bløde oste lavet af rå ubehandlet mælk og andre mælkeprodukter, som bliver spist uden først at blive opvarmet.
Behov for nye metoder
De konventionelle metoder til påvisning af sygdomsfremkaldende bakterier i fødevarer fokuserer primært på bakteriernes forekomst uden at tage hensyn til bakteriernes sygdomsfremkaldende egenskaber. Ud fra resultaterne fra forskningsprojektet GeneQuant er det en klar anbefaling, at der ved forekomster af Listeria monocytogenes i fødevarer også tages hensyn til deres sygdomsfremkaldende egenskaber, som supplement til klassiske bestemmelser af antallet af dyrkbare celler.
Forskellige stammer
De sygdomsfremkaldende egenskaber varierer mellem Listeria monocytogenes stammer. Vores forskning viser, at de salt- og mælkesyrekoncentrationer, som findes i mejerimiljøerne, påvirker de sygdomsfremkaldende egenskaber af Listeria monocytogenes afhængigt af stammens salttolerance. Desuden ser vi, at der er store forskelle i sygdomsfremkaldende egenskaber mellem forskellige stammer af Listeria monocytogenes. Når en bakterie fx lever ved høje saltkoncentrationer på osteoverflader, vil den for at tilpasse sig miljøet øge produktionen af stressproteiner og proteiner for sygdomsfremkaldende egenskaber (virulensfaktorer) (figur 1).
Figur 1: Hvordan Listeria monocytogenes tilpasser sig miljøet på osteoverfladen, kan måles ud fra genudtrykket dvs. mængden af mRNA, der koder for stressproteiner og virulensfaktorer. Saltindholdet i ost kan påvirke de sygdomsfremkaldende egenskaber af Listeria monocytogenes afhængigt af stammens salttolerance.
Dette sker gennem øget udtryk af de gener, som koder for stressproteinerne og virulensfaktorerne. Vi målte således, at stammer, som er følsomme over for saltstress, havde markant højere udtryk af gener relateret til sygdomsfremkaldende egenskaber end stammer, som har en større tolerance over for saltstress. Ændringer i sygdomsfremkaldende egenskaber undersøgte vi ved at måle mængden af genudtrykket. Denne viden kan bruges til at forudsige hvilke miljøfaktorer, der har størst betydning for de sygdomsfremkaldende egenskaber af Listeria monocytogenes.
Biologiske modeller
I forskningsprojektet udviklede vi biologiske modeller til at undersøge Listeria monocytogenes overlevelse og sygdomsfremkaldende egenskaber. En laboratoriemodel af menneskets mavetarmkanal viste, at der var en tendens til, at stammernes tolerance over for saltstress hænger sammen med deres sygdomsfremkaldende egenskaber. Denne model er udviklet til at måle individuelle Listeria monocytogenes cellers reaktion på væsker, der ligner dem, de udsættes for i et menneskes mavetarmkanal (figur 2).
Figur 2: Illustration af hvordan Listeria monocytogenes celler reagerer på mavetarmvæsker der ligner dem der findes i menneskers mavetarmkanal. I laboratorie mavetarmmodellen målte vi, at pH-værdien inden i de enkelte Listeria monocytogenes celler faldt, når de befandt sig i syntetisk mavesaft, og at denne effekt blev ophævet, når de kom ned i syntetisk tarmsaft. Farven på de enkelte Listeria monocytogenes celler svarer til pH-værdierne angivet på farveskalaen.
Dette giver et indirekte billede af, hvordan Listeria monocytogenes celler vil overleve, såfremt de bliver spist. Ved hjælp af en anden laboratorie-tarmmodel målte vi Listeria monocytogenes evne til at beskadige tarmbarrieren, hvilket giver et indirekte mål for bakteriens sygdomsfremkaldende egenskaber. Som en alternativ infektionsmodel er levende orme (Caenorhabditis elegans, en ca. 1 mm lang rundorm) blevet brugt til at undersøge Listeria monocytogenes evne til at inficere mennesker.
Hvad kan resultaterne bruges til?
Den nye viden og de teknikker, der er udviklet i forskningsprojektet, gør det muligt for mejeriindustrien at forudsige vækst og sygdomsfremkaldende egenskaber af Listeria monocytogenes. Resultaterne forventes i fremtiden at kunne tilpasses andre sygdomsfremkaldende bakterier og andre sektorer af fødevareindustrien. For at få en mere uddybet forståelse af hvordan kontamineringer med Listeria monocytogenes forebygges, vil det være interessant at undersøge om Listeria monocytogenes reaktion på mejerirelevante miljøfaktorer kan nedarves til de næste cellegenerationer.
Nærværende artikel er også bragt i Mælkeritidende nr. 5/2016, 11. marts 2016, 129. årgang.
Emner
Relaterede nyheder
Kontakt
Akademisk medarbejder Pernille Johansen, pernillejohansen@food.ku.dk
Lektor Nadja Larsen, nf@food.ku.dk
Professor Lene Jespersen, lj@food.ku.dk
Derfor er forskningen relevant
Hvorfor er det vigtigt at undersøge sygdomsfremkaldende egenskaber?
Det er ikke altid nok udelukkende at bestemme antallet af Listeria monocytogenes i en fødevare, da forskellige stammer ikke nødvendigvis har ens sygdomsfremkaldende egeskaber. Nogle stammer er i højere grad sygdomsfremkaldende, hvorimod andre i mindre grad inficerer mennesker. Det er derfor yderst relevant at kombinere antallet af bakterieceller med deres sygdomsfremkaldende egenskaber for at opnå en mere alsidig risikovurdering af fødevarer.
Miljøet vigtigt i forebyggelsen
Sammenhængen mellem mejerirelevante miljøbetingelser og sygdomsfremkaldende egenskaber
Det er vist, at når Listeria monocytogenes udsættes for salt- og mælkesyrekoncentrationer, som findes i mejerimiljøer, kan udtrykket af gener associeret med sygdomsfremkaldende egenskaber (virulensfaktorer) forøges. I dette tilfælde vil Listeria monocytogenes i større grad være i stand til at inficere mennesker. Det er derfor vigtigt at kende de miljømæssige faktorer, der fører til øgede sygdomsfremkaldende egenskaber, når man skal forebygge kontaminering og sygdomsudbrud.
Projekt-fakta
Mejeribrugets ForskningsFond-projekt
Titel: GeneQuant
Projektleder: Professor Lene Jespersen, Institut for Fødevarevidenskab, KU
Deltagere: Institut for Fødevarevidenskab, Fødevaremikrobiologi og Institut for Veterinær Sygdomsbiologi
Projektperiode: April 2010 til december 2014
Hovedformål: At undersøge hvordan forskellige forhold under produktionen af ost påvirker genudtrykket i Listeria monocytogenes og specielt udtrykket af sygdomsfremkaldende gener.