Исследование различий в чувствительности штаммов Campylobacter jejuni к УФ-излучению

Том 13 научных докладов, номер статьи: 9459 (2023) Цитировать эту статью

Подробности о метриках

Campylobacter jejuni остается высоким приоритетом общественного здравоохранения во всем мире. Технология ультрафиолетовых светодиодов (UV-LED) в настоящее время исследуется для снижения уровня Campylobacter в пищевых продуктах. Однако возникли такие проблемы, как различия в чувствительности видов и штаммов, влияние повторных УФ-обработок на бактериальный геном и возможность стимулировать перекрестную противомикробную защиту или индуцировать образование биопленок. Мы исследовали чувствительность восьми клинических и фермерских изолятов C. jejuni к воздействию УФ-светодиодов. УФ-свет с длиной волны 280 нм вызывал различную кинетику инактивации среди штаммов, из которых три показали снижение более 1,62 log КОЕ/мл, тогда как один штамм был особенно устойчив к УФ-свету с максимальным снижением 0,39 log КОЕ/мл. Однако инактивация была снижена на 0,46–1,03 log КОЕ/мл у этих трех штаммов и увеличилась до 1,20 log КОЕ/мл у устойчивого изолята после двух повторных циклов УФ-излучения. Геномные изменения, связанные с воздействием УФ-излучения, анализировали с помощью WGS. Также было обнаружено, что у штаммов C. jejuni с измененными фенотипическими реакциями после воздействия УФ-излучения наблюдаются изменения в образовании биопленок и чувствительности к этанолу и очистителям поверхностей.

Кампилобактерии виды. в настоящее время являются одними из наиболее распространенных патогенов пищевого происхождения и, по оценкам, ежегодно связаны с примерно 500 миллионами случаев кампилобактериоза во всем мире. В большинстве случаев возбудителем считается Campylobacter jejuni1. Мясо птицы часто (60–80%) контаминировано Campylobacter spp. и считается основным источником инфекции у людей. Крупномасштабное производство птицы способствовало распространению C. jejuni среди стад, что привело к высокому уровню этой бактерии в мясе птицы, продаваемом в розничной торговле. Следовательно, на уровне ферм и переработчиков были предприняты усилия по сокращению количества C. jejuni в мясе птицы. Несколько вмешательств, таких как противомикробные препараты, вакцины, горячая вода и обработка туш паром, были изучены как потенциальные вмешательства в цепочку производства птицы2.

Ультрафиолетовый (УФ) свет стал потенциальной технологией дезинфекции благодаря своей эффективности в микробном обеззараживании поверхностей, воды и воздуха. Применение этой нетермической технологии для обработки жидких пищевых продуктов и поверхностей пищевых продуктов также оценивалось в агропродовольственном секторе с целью дальнейшего внедрения в пищевую цепочку3. УФ-свет расположен в определенном диапазоне длин волн 100–400 нм в электромагнитном спектре, где было показано, что область 200–280 нм, также известная как УФ-С, оказывает максимальный эффект инактивации для широкого спектра микроорганизмов. . Механизмы действия УФ-С хорошо описаны в литературе4,5 и включают образование димеров в ДНК, таких как циклобутан-пиримидиновые димеры (CPD) и пиримидин-6-4-пиримидоновые фотопродукты (6-4PP), которые приводят к повреждениям. Эти поражения препятствуют транскрипции РНК и репликации ДНК, нарушая нормальную функцию клетки и приводя к ее гибели3,4.

Для генерации УФ-излучения в промышленности широко используются ртутные ламповые устройства. Однако ртуть представляет собой токсичную угрозу, которая может оказать воздействие на людей и окружающую среду. Поэтому в последние годы для решения этой проблемы появились другие альтернативы, такие как технология УФ-светодиодов (UV-LED). УФ-светодиоды имеют другие преимущества по сравнению с ртутными лампами, такие как, среди прочего, низкая стоимость, высокая долговечность, низкое тепловыделение и энерговыделение, а также гибкость. Несмотря на это, эти новые устройства требуют дальнейшего изучения на предмет их потенциального применения в качестве стратегии дезинфекции в агропродовольственном секторе5,6.

По мнению Альвареса-Ордонеса и др.7, новые технологии обработки, используемые для обеззараживания пищевых продуктов, такие как ультрафиолетовое излучение, могут вызвать адаптивную реакцию у некоторых бактерий и привести к образованию более устойчивых клеток из-за характерной для стресса сублетальности. Таким образом, эффективность дезинфекции может снизиться после нескольких обработок по одной и той же технологии7. В частности, было документально подтверждено, что на обработку ультрафиолетом влияют скорость роста микробов, оптические свойства матрицы, а также микробные штаммы и видовые различия. Последнее может иметь значение при оценке эффективности УФ-излучения, когда высокая вариабельность устойчивости к УФ-излучению показана у штаммов одного и того же вида8. Например, Хотон и др.9 наблюдали значительные различия в кинетике инактивации 10 штаммов Campylobacter при применении УФ-лампы и УФ-светодиодов. Другое исследование также выявило различную восприимчивость штаммов Listeria monocytogenes, подвергавшихся воздействию УФ-излучения, однако фаза роста не влияла на восприимчивость10. Данные о специфической для штамма изменчивости устойчивости к ультрафиолетовому излучению позволяют предположить, что для понимания этого явления и поддержки будущих перспектив внедрения УФ-светодиодов требуется больше информации11. Существуют и другие проблемы, связанные с использованием этой технологии, включая влияние повторной УФ-обработки на восприимчивость бактериальных клеток, образование биопленок и/или совместный отбор для снижения чувствительности к дезинфицирующим средствам. Хотя связь между образованием биопленки и устойчивостью к УФ-излучению в бактериальных клетках после воздействия УФ-излучения недостаточно изучена, было показано, что устойчивость к УФ-излучению оказывает перекрестное защитное действие против таких стрессоров, как этанол, кислота, тепло и перекись водорода. Однако исследований, оценивающих этот феномен перекрестной защиты, недостаточно, чтобы сделать какие-либо однозначные выводы7,10,11,12.