The role of inter-strain interactions on the growth, virulence and detection of Listeria monocytogenes

Abstract

Η πολυπλοκότητα των οικοσυστημάτων των τροφίμων περιστρέφεται γύρω από ένα σετ ενδογενών παραγόντων και ένα πλήθος βακτηρίων αποφασισμένων να ζήσουν. Η πλειονότητα των φυσικοχημικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα στα τρόφιμα και καθορίζουν την ποιότητα και τη σταθερότητα τους ως τελικά προϊόντα συνδέονται με τις «αποφάσεις» των μικροοργανισμών που εδρεύουν σε αυτά. Αυτές οι αποφάσεις ανεξάρτητα από την κατεύθυνση τους έχουν κοινωνικές προεκτάσεις. Έτσι είτε οι μικροοργανισμοί των τροφίμων είναι αλλοιωγόνοι είτε παθογόνοι η μοίρα τους εξαρτάται από τις κοινωνικές τους αλληλεπιδράσεις με τους γείτονές τους. Όπως ισχύει για όλους τους μικροοργανισμούς τροφίμων έτσι και για το L. monocytogenes σχεδόν κάθε πτυχή της ζωής του κυβερνάται από τις αλληλεπιδράσεις του με βακτήρια που βρίσκονται σε εγγύτητα. Αυτό το βακτήριο αποτελεί κύρια ανησυχία της βιομηχανίας τροφίμων και των οργανισμών υγείας λόγω της ευρείας παρουσίας του αλλά και της ικανότητάς του να ανθίσταται σε ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες. Εξαιτίας της εκτενούς διάδοσής του L. monocytogenes, πολλαπλά στελέχη είναι δυνατό να επιμολύνουν τα τρόφιμα σε διάφορα στάδια της αλυσίδας εφοδιασμού τροφίμων καταλήγοντας πιθανόν σε ταυτόχρονη έκθεση των καταναλωτών σε παραπάνω του ενός στελέχη. Προφανώς αν η παρουσία πολλαπλών στελεχών σε ένα τρόφιμο η μια επιφάνεια σχετιζόμενη με τα τρόφιμα επηρεάζει τη συμπεριφορά και τα χαρακτηριστικά των στελεχών αυτών τότε εγείρονται θέματα ασφάλειας για τα τρόφιμα. Σε αυτήν τη διατριβή εστιάσαμε στη μελέτη ορισμένων φαινοτύπων διαφόρων στελεχών L. monocytogenes σε συγκαλλιέργεια. Οι υπό μελέτη φαινότυποι αφορούσαν το δυναμικό αύξησης, την in vitro παθογένεια και την ικανότητα ανίχνευσης μετά από επιλεκτικό εμπλουτισμό των μελετούμενων στελεχών. Στα στελέχη προκλήθηκε ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά ριφαμπικίνη και στρεπτομυκίνη ώστε να είναι δυνατή η διάκριση και επιλεκτική τους καταμέτρηση.Στο κεφάλαιο Ι δείξαμε ότι η ικανότητα ανάπτυξης και η in vitro παθογένεια των στελεχών του L. monocytogenes επηρεάζεται από τη συγκαλλιέργεια ανάλογα με τα στελέχη και τους συνδυασμούς των στελεχών που συγκαλλιεργούνται. Στελέχη με μεγαλύτερη ικανότητα να ανταγωνιστούν και να επικρατήσουν κατά την ανάπτυξη βρέθηκαν επίσης πιο ικανά και ανταγωνιστικά στο να διεισδύσουν στα εντερικά επιθηλιακά κύτταρα. Η κυτταρική επαφή μεταξύ των στελεχών φάνηκε να παίζει ρόλο στον μεταξύ τους ανταγωνισμό κατά την ανάπτυξη και την in vitro προσβολή των εντερικών κυττάρων. Στο κεφάλαιο ΙΙ χρησιμοποιήσαμε το πρωτόκολλο ISO για την ανίχνευση του L. monocytogenes στα τρόφιμα ώστε να εμπλουτίσουμε ταυτόχρονα σε συνδυασμούς διάφορα στελέχη L. monocytogenes. Παρατηρήσαμε πως οι συνθήκες εμπλουτισμού και ο ανταγωνισμός μεταξύ των στελεχών μπορεί να ευνοήσει την ανίχνευση συγκεκριμένων στελεχών ή να υποβαθμίσει την ανάκτηση κάποιων άλλων. Επίσης υπογραμμίσαμε την σημασία του υποστρώματος ανάπτυξης στις διαστελεχιακές αλληλεπιδράσεις σημειώνοντας πως συγκεκριμένα τρόφιμα λόγω των ενδογενών χαρακτηριστικών τους μπορεί να ευνοούν τον ανταγωνισμό μεταξύ των στελεχών. Τα αποτελέσματα των κεφαλαίων Ι και ΙΙ χρησιμοποιήθηκαν για να χτιστεί η υπόθεση του κεφαλαίου ΙΙΙ· σε αυτό το κεφάλαιο ερευνήσαμε την επίδραση της συγκαλλιέργειας στην ανίχνευση των στελεχών L. monocytogenes παράλληλα με την ικανότητα τους να ανταπεξέλθουν στο στρες προσομοιωμένου γαστρικού υγρού και να επιμολύνουν ανθρώπινα εντερικά επιθηλιακά κύτταρα. Δείξαμε ότι κάποιες φορές στελέχη που μπορούσαν πολύ αποτελεσματικά να προσαρμοστούν σε συνθήκες σχετιζόμενες με την ανθρώπινη γαστρεντερική οδό (ΑΓΟ) ήταν δυνατόν να μην ανακτώνται μετά από επιλεκτικό εμπλουτισμό. Συμπερασματικά η δυσκολία να γίνει η σύνδεση του στελέχους L. monocytogenes που έχει προκαλέσει ασθένεια με το τρόφιμο από το οποίο προήλθε κατά τη διερεύνηση επιδημιών λιστερίωσης, θα μπορούσε να σχετίζεται με την ύπαρξη περισσότερων του ενός στελεχών στο ίδιο τρόφιμο και τη διαφορετική ικανότητα του καθενός από αυτά να ανταπεξέλθει και να ανταγωνιστεί κάτων από διαφορετικές συνθήκες (εμπλουτισμός vs ΑΓΟ).