Ecophysiology of Salmonella stress response

Το βακτήριο Salmonella spp. είναι τροφιμογενές παθογόνο, με ευρεία παρουσία στο περιβάλλον. Οι οικονομικές συνέπειες και οι επιπτώσεις στην υγεία λόγω των τροφιμογενών λοιμώξεων από Salmonella spp. είναι παγκοσμίως σημαντικές. Το γένος Salmonella spp. περιλαμβάνει πάνω από 2500 οροτύπους και έχει τη δυνατότητα να επιβιώνει σε διαφορετικά περιβάλλοντα, προσβάλλοντας ένα μεγάλο εύρος ξενιστών. Η ικανότητα του παθογόνου Salmonella spp. να επάγει μηχανισμούς οξεοανθεκτικότητας μετά από προσαρμογή του σε ήπια ή μέτρια όξινες συνθήκες του επιτρέπουν να επιβιώσει σε ισχυρά όξινα περιβάλλοντα (στρες), διακυβεύοντας με τον τρόπο αυτό τη δημόσια υγεία. Ο κίνδυνος είναι ακόμα μεγαλύτερος όσον αφορά τα έτοιμα-προς κατανάλωση όξινα τρόφιμα, τα οποία δεν επιδέχονται κάποιο μεταχείριση πριν την κατανάλωση τους. Η προσαρμογή σε όξινες συνθήκες είναι ένα ιδιαίτερα περίπλοκο φαινόμενο που, εκτός από αυξημένη ανθεκτικότητα, προσδίδει στο βακτήριο και μεγαλύτερη παθογένεια. Αν και πρακτικά όλα τα τρόφιμα μπορούν να επιμολυνθούν από Salmonella, τα τρόφιμα ζωικής προέλευσης αποτελούν την κυριότερη αιτία σαλμονέλλωσης. Ο ορότυπος S. Typhimurium αποτελεί ένα από τους πιο συχνά απαντώμενους ορότυπους στο χοίρειο κρέας, ενώ η παρουσία του οροτύπου S. Enteritidis έχει συσχετισθεί κυρίως με αυγά ή προϊόντα με βάση τα αυγά. H επιμόλυνση των τροφίμων με Salmonella spp. μπορεί να γίνει σε όλα τα στάδια της διαδικασίας παραγωγής και επεξεργασίας μέχρι το τραπέζι του καταναλωτή (from farm to fork). Το γεγονός αυτό, σε συνδυασμό με την αύξηση των μικροοργανισμών ανθεκτικών σε ένα ή και περισσότερα αντιβιοτικά, δημιουργεί ισχυρές πιέσεις στη βιομηχανία τροφίμων, ιδιαίτερα σε μία εποχή όπου οι απαιτήσεις των καταναλωτών για πιο φυσικά προϊόντα με λιγότερα χημικά συντηρητικά ολοένα και μεγαλώνουν. Με βάση τα παραπάνω, οι κύριο στόχοι της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν: (i) να αξιολογήσει την in vitro επίδραση διαφορετικών συγκεντρώσεων αδιάστατου οξικού οξέος προστιθέμενο σε ένα εύρος διαφορετικών τιμών pH στην επαγωγή όξινης ανθεκτικότητας του παθογόνου S. Enteritidis και να εξετάσει κατά πόσο τα αποτελέσματα από τα in vitro πειράματα μπορούν να επιβεβαιωθούν σε ένα τρόφιμο χαμηλού pH, λαμβάνοντας υπ’ όψιν παράγοντες που σχετίζονται με το εσωτερικό και εξωτερικό περιβάλλον του τρόφιμου (κεφάλαιο 2), (ii) να αξιολογήσει τους in situ αποκρίσεις έξι διαφορετικών στελεχών Salmonella spp. στη μαγιονέζα συντηρούμενη σε συνθήκες ψύξης (5 οC), μετά από την προσαρμογή τους σε τρεις διαφορετικές όξινες συνθήκες που επιλέχθηκαν με βάση τα in vitro αποτελέσματα του κεφαλαίου 2 και να προσδιορίσει το ρόλο του pH και του αδιάστατου οξικού οξέος στα φαινοτυπικά και μεταγραφικά προφίλ δύο επιλεγμένων στελεχών S.Enteritidis με το πιο αξιοσημείωτο δυναμικό προσαρμογής (κεφάλαιο 3) και, τέλος, (iii) να αξιολογήσει in vitro και in situ το αντιμικροβιακό δυναμικό διάφορων φυτικών υδατικών φάσεων, οι οποίες συλλέχθηκαν ως παραπροϊόντα της παραγωγής αιθέριων ελαίων, εναντίον τριών στελεχών S. Typhimurium. Τα αποτελέσματα του κεφαλαίου 2 έδειξαν ότι υπάρχει σχέση μεταξύ της in vitro οξεοανθεκτικότητας του παθογόνου S. Enteritidis και των συγκεντρώσεων του αδιάστατου οξικού οξέος κατά την έκθεση του μικροοργανισμού σε pH 2.5, με το pH του μέσου προσαρμογής να επηρεάζει επίσης την επαγωγή ή μη αυξημένης ικανότητας επιβίωσης. Επιπλέον, βρέθηκε ότι οι παράγοντες που επικρατούν στη μετέπειτα in vitro (pH, θερμοκρασία επώασης) ή in situ (μη καθορισμένοι παράγοντες του εσωτερικού περιβάλλοντος του τρόφιμου) καταπόνηση του παθογόνου μπορεί επιπρόσθετα να επηρεάσουν τις φαινοτυπικές αποκρίσεις. Στο κεφάλαιο 3, διαστελεχιακές διαφορές επηρέασαν την επαγόμενη (induced) και μη επαγόμενη (innate) ανθεκτικότητα έξι διαφορετικών στελεχών Salmonella spp. σε μαγιονέζα συντηρούμενη στους 5οC. Επιπλέον, βρέθηκε ότι το pH και το αδιάστατο οξικό οξύ επηρεάζουν διαφορετικά το φαινοτυπικό και μεταγραφικό προφίλ των δύο εξεταζόμενων στελεχών S. Enteritidis. Δεδομένου ότι η επιμόλυνση του χοίρειου κρέατος με S. Typhimurium είναι μεγάλη, στο κεφάλαιο 4 εξετάστηκε η in vitro αντιμικροβιακή δράση φυτικών υδατικών παραπροϊόντων σε τρία διαφορετικά στελέχη S. Typhimurium σε χοίρειο κρέας. Το αντιμικροβιακό δυναμικό των εξεταζόμενων φάσεων επηρεάστηκε κυρίως από τη θερμοκρασία επώασης και το είδος της υδατικής φάσεως που εξετάστηκε. Η in situ εφαρμογή των υδατικών φάσεων ρίγανης μείωσε αποτελεσματικά τους πληθυσμούς του παθογόνου S. Typhimurium FS8 σε χοίρειο κρέας συντηρούμενο στους 4οC. Συμπερασματικά, η επαγωγή των όξινων μηχανισμών ανθεκτικότητας μπορεί να προστατέψει το παθογόνο βακτήριο Salmonella spp. από τη θανατηφόρο επίδραση ισχυρά όξινων συνθηκών. Ωστόσο, η ενεργοποίηση ή όχι μηχανισμών επιβίωσης επηρεάζεται από τη διαστελεχιακή παραλλακτικότητα και από παράγοντες που επικρατούν τόσο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας προσαρμογής όσο και κατά τη διάρκεια της όξινης καταπόνησης. Επιπλέον, οι φυσικές αντιμικροβιακές ενώσεις δύνανται να παρέχουν μια αποτελεσματική, οικονομική και οικολογική λύση για τη βελτίωση και διασφάλιση της ασφάλειας του κρέατος.