Psychrotrofy

Psychrotrophs (ang.)

Mikroorganizmy, których optymalna temperatura wzrostu wynosi od 20 do 40°C. Jednak bakterie te są przystosowane do zmiennych warunków środowiska i mogą rozwijać się w temperaturze poniżej 20°C. Są ważną grupą drobnoustrojów, gdyż mogą się rozwijać w produktach żywnościowych (mleczarskich, mięsnych) przechowywanych w chłodniach.

Najczęściej spotykane bakterie psychrotrofowe to gramujemne pałeczki w przewadze należące do rodzaju Pseudomonas, Vibrio, Aeromonas, Chromobacterium, Flavobacterium. Wśród gramdodatnich bakterii dominują gatunki należące do rodzajów Micrococcus, Bacillus.

Archebakterie (Archaebacteria), archeany (Archea) według klasyfikacji Cavaliera-Smitha typ mikroorganizmów zaliczany do podkrólestwa unibakterie, królestwa bakterie. Ściana komórkowa zbudowana z glikoprotein zamiast peptydoglikanu. DNA archebakterii zawiera introny i jest związane z białkami histonowymi. Większość archebakterii jest przystosowana do życia w skrajnych warunkach. Typ archebakterie dzieli się na dwa podtypy: Euryarcheota i Crenarcheota.

Cykl życiowy

Drożdże występują w dwóch formach, w których mogą rosnąć i rozwijać się: haploidalna i diploidalna. Haploidy drożdżowe rozmnażają się w prostym cyklu wzrostu i następującej po nim mitozy, której efektem są potomne komórki o takim samym genotypie. Rozmnażanie drożdży na tej drodze nazywa się pączkowaniem. W przypadku stresu (na przykład braku pożywienia) haploidy umrą. Diploidy także mogą rozmnażać się przez pączkowanie, jednak w warunkach stresu mogą wejść na szlak sporulacji, produkując po podziałach mejotycznych haploidalne spory. Spory po rozwinięciu w dorosły organizm mogą kojarzyć się w pary (koniugować), odtwarzając diploida.

Profag - nieczynna postać bakteriofaga, powstająca w cyklu lizogenicznym przez włączanie DNA wirusa do materiału genetycznego zaatakowanej bakterii; w takiej postaci wirus może istnieć przez wiele pokoleń bakterii, lecz w pewnych warunkach może zostać wycięty z DNA bakterii i infekować inne komórki wchodząc w cykl lityczny.

Lizozym, muramidaza (ang. lysozyme) - białko kationowe o ciężarze 14,4 kDa, które ma właściwości enzymu hydrolitycznego rozkładającego peptydoglikan ściany komórkowej bakterii. Strukturę pierwszorzędową lizozymu stanowi łańcuch polipeptydowy złożony zaledwie ze 129 aminokwasów. Miejsce aktywne lizozymu stanowią dwie reszty aminokwasowe: Glutaminianu 35 i Asparaginianu 52, oddalone od siebie w sekwencji aminokwasów lecz położone względnie blisko siebie w przestrzeni.[1]

Lizozym stanowi jeden z mechanizmów humoralnej, nieswoistej odporności (odpowiedź immunologiczna). Został odkryty w 2. dekadzie XX wieku przez Alexandra Fleminga.

Występuje w ziarnistościach granulocytów wielojądrowych, monocytów oraz makrofagów. Znajduje się także w większości płynów tkankowych, oprócz: moczu, potu i płynu mózgowo-rdzeniowego.

Lizozym wywiera działanie przeciwbakteryjne poprzez destrukcyjny wpływ na ścianę komórkową bakterii. Działanie lizozymu polega na rozrywaniu wiązań glikozydowych pomiędzy cząsteczkami kwasu N-acetylomuraminowego (NAM) i N-acetyloglukozaminą (NAG).

Mechanizm działania lizozymu polega na hydrolizie wiązań β-1,4-glikozydowych pomiędzy cząsteczkami NAM i NAG w taki sposób, że atom tlenu wiązania glikozydowego pozostaje przy cząsteczce NAG podczas gdy cząsteczka NAM otrzymuje grupę OH z cząsteczki wody. Proces ten biegnie zgodnie z mechanizmem substytucji nukleofilowej pierwszego rzędu SN1. Substytucja SN1 biegnie przez utworzenie karbokationu, który ma strukturę płaską trójkątną a atom węgla C1 cząsteczki NAM przyjmuje hybrydyzację sp2. Tylko takie odkształcenie pierścienia glukopiranozowego pozwala na aktywność katalityczną lizozymu w jego miejscu aktywnym. Działanie lizozymu jest najwyższe przy pH bliskim 5. Tylko w takim środowisku reszta kwasu glutaninowego 35 jest w postaci protonowanej (-COOH)a reszta kwasu asparaginowego 52 jest w postaci anionu (COO-).[2]

Lizozym

Bakterie Gram ujemne (G-) są bardziej odporne na lizozym, ze względu na występowanie u nich zewnętrznej błony komórkowej, ściana komórkowa jest w tym typie bakterii częściowo rozłożona i taka forma nosi nazwę sferoplastu . Bakterie Gram dodatnie (G+) pozbawione ściany komórkowej noszą nazwę protoplastu i wykazują wszystkie czynności życiowe. Całkowite jej zniszczenie ma miejsce w roztworach hipotonicznych (gradient stężeń).

Probiotyki (gr. pro bios – dla życia), zwane również czynnościową żywnością – są to podawane doustnie wyselekcjonowane kultury bakteryjne lub drożdży, najczęściej pałeczki kwasu mlekowego (Lactobacillus), których zadaniem jest korzystne dla zdrowia działanie w przewodzie pokarmowym, poprzez immunomodulację oraz zachowywanie prawidłowej flory fizjologicznej. W większości przypadków korzystne oddziaływania probiotyków dotyczą wyłącznie warunków in vitro. Zaproponowano, że jeżeli wpływ drobnoustrojów na leczenie choroby został zbadany naukowo i ma dowiedzioną skuteczność należy używać nazwy czynnik bioleczniczy.

Według definicji FAO/WHO probiotyki to "żywe drobnoustroje, które podane w odpowiedniej ilości wywierają korzystny wpływ na zdrowie gospodarza.[

Prebiotyk – substancja obecna lub wprowadzana do pożywienia w celu stymulacji rozwoju prawidłowej flory jelit, poprawiająca w ten sposób zdrowie[1]. Prebiotykiem może być naturalny składnik diety np. skrobia, błonnik pokarmowy lub dodatki do żywności (suplementy diety) o charakterze prozdrowotnym – healthy food for the colon.[2]

W odróżnieniu od probiotyku nie zawiera żadnych mikroorganizmów, a jedynie substancje stymulujące. Prebiotyki to nietrawione – oporne na działanie enzymów trawiennych w przewodzie pokarmowym [2] – składniki żywności, które korzystnie oddziałują na gospodarza przez selektywną stymulację wzrostu i/lub aktywności jednego rodzaju lub ograniczonej liczby bakterii w okrężnicy i w ten sposób poprawiają zdrowie gospodarza. Tymi substancjami mogą być białka, tłuszcze, oligo- lub polisacharydy, które nie ulegają trawieniu i w formie niezmienionej docierają do światła jelita, by tam rozwijać swoje działanie.

Prebiotyki ulegają fermentacji w przewodzie pokarmowym gospodarza za sprawą działania mikroflory jelitowej, w procesie tym powstają krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe:

masłowy – wykorzystywany do odżywiania kolonocytów

propionowy

octowy [3],

oraz niskocząsteczkowe produkty przemiany materii (diacetyl), kwas 2-pirolidono-5karboksylowy, bakteriocyny, a także pochodne tlenu.[4]

Efekt prebiotyczny obserwowany jest przy dawce 4-8 g prebiotyku na dzień.[3]

Najczęściej stosowanymi prebiotykami są:

poli- i oligosacharydy – inulina, fruktooligosacharydy (FOS) zawarte w roślinach, takich jak szparagi, karczochy, cykoria, cebula[5]

mannanoligosacharydy (MOS)

laktuloza – polimer fruktozo-glukozowy powstający podczas przemian laktozy[4]

Połączenie prebiotyku i probiotyku w jednym preparacie nosi nazwę synbiotyku.

CAMPYLOBACTER

Nowy „lider” zakażeń pokarmowych

W ostatnich latach nastąpił ogromny wzrost liczby zakażeń pokarmowych, których przyczyną są bakterie rodzaju Campylobacter, głównie gatunku Campylobacter jejuni (i Campylobacter coli).Liczba zarejestrowanych na całym świecie biegunek wywołanych tą infekcją zbliża się powoli do pół miliarda rocznie. W statystykach epidemiologicznych schorzeń układu pokarmowego (zwłaszcza krajów uprzemysłowionych) patogen ten wyprzedzać zaczął liczbę najczęstszych dotąd infekcji przypisywanych Salmonella i Shigella ( np. w USA 2-4 razy).

Campylobacter jejuni

Bakteria upodobała sobie tuszki drobiu, mleko, wody gruntowe. Jest ruchoma, gram-ujemna, mikroaerofilna i termofilna. Szczyt zachorowań przypada na miesiące letnie. Szacuje się, że stanowią one najczęstszą przyczynę biegunek w Stanach Zjednoczonych, w Europie natomiast wywołują około 1% biegunek. Wywołuje objawy ostrej biegunki, gdy w naszym przewodzie znajdzie się około 500 tych mikroorganizmów.

Objawy zakażenia Campylobacter jejuni

Campylobacter jejuni wywołuje ostre zapalenie żołądka i jelit, często o groźnym przebiegu, pozostawiające owrzodzenia. Objawy powodowane przez Campylobacter jejuni przypominają – szczególnie u dzieci – ostre zapalenie wyrostka robaczkowego. Okres upływający od momentu wniknięcia bakterii do przewodu pokarmowego do wystąpienia pierwszych objawów jest bardzo długi i wynosi często 2 do 4 dni. Do najczęściej obserwowanych objawów należą: gorączka, nudności, utrata łaknienia, złe samopoczucie, bóle brzucha (przerywane, o charakterze skurczowym), biegunka (zwykle około 10 luźnych stolców, w 50% przypadków krwawych), bóle mięśniowe, bóle głowy. Objawy takie trwają od 1 do 21 dni. Najczęściej jednak ustępują po upływie tygodnia.

Powikłania zakażenia bakterią Campylobacter jejuni

Sporadycznie, u osób z tzw. grup podwyższonego ryzyka – tj u małych dzieci, osób starszych, kobiet w ciąży i osób z nieprawidłowo funkcjonującym układem odpornościowym (np. po przeszczepach narządów) - po infekcji Campylobacter dojść może do powikłań prowadzących nawet do śmierci (bakteremia, przeniesienie zakażenia na inne narządy). Jak dotąd nie opracowano skutecznej szczepionki dla ludzi chroniącej przed kampylobakteriozą. Zaobserwowano również, że skutkiem zakażenia C. jejuni może być także rozwój poważnego zaburzenia neurologiczego tzw. syndromu Guillain-Barre (GBS).

Powszechność zakażenia Campylobacter

Bakteria występuje powszechnie w przewodzie pokarmowym kotów, psów, drobiu, bydła, świń, gryzoni, małp, dzikich ptaków i u niektórych ludzi. Najczęściej jest tzw. rezydentem, który nie wywołuje objaw chorobowych. Bakterie przechodzą z odchodów do otoczenia, znajdują się również w nie chlorowanej wodzie, np. w strumieniach czy stawach.

Jak dochodzi do zakażenia bakterią człowieka?

Campylobacter wskutek powszechności występowania łatwo przenosi się ze zwierzęcia na człowieka drogą brudnych rąk – stąd często zakaża hodowców zwierząt i rolników. Bakteria jest też zazwyczaj wykrywany jest w mięsie świeżo ubitego bydła, owiec i świń, toteż ryzyko przenoszenia Campylobacter jejuni z mięsa zwierząt na ludzi występuje głównie u pracowników przetwórstwa rolno-spożywczego. U tych ostatnich , jak i u hodowców po pewnym czasie ekspozycji na działanie bakterii, wytwarza się naturalna odporność.

Jak dochodzi do zakażenia żywności?

Głównym źródłem zakażeń ludzi pałeczkami Campylobacter jest w krajach rozwiniętych nieodpowiednio przygotowane mięso drobiowe. Słowem najczęściej niedopieczone tuszki kurcząt oraz innego rodzaju grilowanych mięs. Wyrywkowe badania wykazują, że 20% do 100% surowych tuszek kurcząt w sprzedaży skażonych jest C. jejuni. Znaczące jest zagrożenie przenoszeniem bakterii z surowego mięsa na inne artykuły spożywcze w kuchni (skażenie krzyżowe). Również ok. 2-5% czerwonego mięsa w obrocie detalicznym może być skażone tą bakterią. Warto też wiedzieć, że bakterie Campylobacter jejuni mogą przetrwać kilka miesięcy w zamrożonym mięsie.

Jak eliminować bakterię z żywności?

Bakteria jest wrażliwa na temperaturę – nie rozwija się np. poniżej 25°C, jak też nie przeżyje w produktach spożywczych przyrządzanych w wysokiej temperaturze pieczenia czy gotowania. (Campylobacter i inne bakterie giną już podczas obróbki cieplnej w temperaturze 71°- 82°C.)

Drobnoustrój jest wrażliwy na wysuszanie, wysoki poziom tlenu i niskie pH (kwaśność). Należałoby również wyeliminować skażenie krzyżowe w rzeźniach. Według raportu amerykańskich ośrodków kontroli i zapobiegania chorobom (CDC) najlepszym sposobem prewencji jest powszechna pasteryzacja mleka (np. przegotowanie i nie picie świeżego) oraz odpowiednie uzdatnianie wody pitnej. Waśne jest również higieniczne obchodzenie się z mięsem kurcząt w kuchni.