Hafnia

Hafnia, çevrede de bulunan insan ve hayvan sindirim florasının bakterileridir. Sıklıkla biyokimyasal karakterleri benzer olan Salmonella ile karıştırılır, ancak spesifik bakteriyofajların litik etkisi onları ayırt etmeyi mümkün kılar.

Bilinen ana tür, Hafnia alvei, insan gastrointestinal sisteminin kommensal bir bakterisidir. Normalde patojendik değildir. Süt endüstrisi tarafından bir laktik asit fermantasyonu olarak ve daha yakın zamanda bir probiyotik olarak (iştah kontrolü ve kilo kaybı için bir gıda takviyesi ürünlerine dahil) olarak kullanılmaktadır.

Danimarkalı biyolog Møller bu türü ilk olarak 1954'te tanımlamış olsa da bu grubun meşruiyeti takip eden yirmi yıl boyunca sürekli olarak sorgulandı ve genellikle "Enterobacter alvei", "Enterobacter aerogenes subsp. hafniae" ve "Enterobacter hafniae" gibi eş anlamlılarla anıldı, ancak literatürde çoğunlukla şimdiki adı Hafnia alvei ile anılmaktadır.

1977'de yapılan bir araştırma, Camembert üretiminin sonunda Hafnia alvei'nin baskın tür olarak kaldığı sonucuna varmıştır. Hafnia alvei, düşük sıcaklıklarda gelişebilen psikrotrofik bir suştur, yani E. coli 'den farklı olarak peynirin depolama aşamasında büyümesi durmaz.

1983'te yeni üretilmiş Camembert'te enterobakteriler keşfedildi. Tanımlanan enterobakteriler'in %51'i Hafnia alvei suşlarıyken, bu oran E.coli ‘nin sadece %9'uydu. Bu yazarlar ayrıca Hafnia alvei'nin hem çiğ sütte hem de pastörize süt peynirlerinde (107 CFU/g'a kadar) yüksek bir konsantrasyona ulaştığını göstermiştir.

1987'de Brassicaceae üzerinde çalışan Amerikalı bilim adamları Hafnia alvei'yi buldular. Taze hasat edilmiş kara lahanaların mikroflorasını analiz ederken, Hafnia alvei'nin toprak kirliliğinden kaynaklandığına inandılar.

2004 yılında, Meksikalı bilim adamları, Hafnia alvei'yi (Lactobacillus acidophilus veya plantarum gibi diğer bakteriler arasında) fermente Maguey'den (Agave olarak da bilinir) yapılan geleneksel bir içecek olan Pulque'den izole ettiler.

2014 yılında, Fransız INRA ve bir İtalyan Üniversitesi'nin de dahil olduğu, peynir olgunlaşması üzerine ortak bir çalışma, geleneksel Caciocavallo Pugliese Peynirini yapmak için kullanılan çiğ sütte H. alvei'yi tanımladı.

Hafnia, Etiyopya ve Ohio-ABD'deki fermente kahve tohumlarında da tespit edilmiştir. Amerikalı araştırmacılar kahve tohumlarının mikrobiyomunu incelediler ve 13 enterobakteri türü de dahil olmak üzere çok sayıda diğer suş ve tür arasında Hafnia alvei'yi tanımladılar. Bu çalışma, tohumların mikrobiyomunun zenginliğinin fermantasyon süreci ve kahve kalitesi ile bağlantılı olduğunu vurgulamıştır. Tanımlanan en zengin bakteri familyası, Hafnia alvei içeren enterobakterilerdi. Bu aile genellikle kahve işleme koşullarına benzer nemli ve besin açısından zengin ortamlarda bulunur. Böylece fermantasyonda kritik bir rol oynayabilirler.

H. alvei, Asya lahanası, turp, baharatlar ve tuzlu fermente deniz ürünleri ile yapılan geleneksel bir Kore yemeği olan ticari Kimchi'de de tespit edilmiştir. Bilim adamları, bu durumda Hafnia'nın kaynağının fermente deniz ürünleri olduğunu öne sürmektedir.

Ve son olarak, Hafnia alvei, kesilen sığırlarda Hafnia alvei'nin varlığı nedeniyle et ürünlerinden, özellikle soğutulmuş sığır etlerinden de izole edilmiştir. Popüler bir yarı kuru fermente İspanyol sosisi olan Chorizo'da, E. Coli'nin yanı sıra bulunabilir. İspanya'da yapılan fermente edilmiş sosislerin de olgunlaşma süreci için çok önemli olan histamin üretiminden sorumlu olan Hafnia alvei suşunu içerdiği bildirilmiştir.

Hayvanların ve özellikle memelilerin mide-bağırsak yolları, hafniya için çok yaygın bir ekolojik yaşam alanı gibi görünmektedir. Paleomikrobiyoloji araştırmaları, Michigan ve Ohio'daki 12.000 yıllık mamut kalıntılarından toplanan bağırsak kitle örneklerinden ve tortudan kaynaklanan H. alvei tespit etmiştir. 642 Avustralyalı memeli üzerinde yapılan bir çalışmada, Gordon ve FitzGibbon H. Alvei’nin Escherichia coli ve E. cloacae’den sonra en yaygın enterik tür olduğunu bulmuştur.

Hafniae ayrıca, ABD’de millî park patikalarından toplanan yük hayvanlarının gübre örneklerinden ve test edilen boz ve kara ayı örneklerinin %7'sinden sporadik olarak elde edilmiştir.

Kuş türleri arasında H. alvei, şahinler, baykuşlar ve Hint akbabaları dahil olmak üzere yırtıcı kuşlardan sıklıkla izole edilmiştir; İnsanlarla neredeyse hiç teması olmayan yüksek irtifa büyük dağ bülbüllerinde bile, %3 ila %16 arasında değişen sıklıklarda onlardan izole edilmiştir.

Hafnia alvei, psikrotrofik bir bakteridir, çiğ sütten kaynaklanır ve Camembert gibi peynirlerde büyümeye devam eder. Çoğalma, peynirin fermantasyon sürecinde ve olgunlaşmasında önemli bir faktördür.

Hafnia alvei suşu, EFFCA (European Food & Feed Cultures Association - Avrupa Yiyecek ve İçecek Kültürleri Birliği) tarafından gıda için kullanılabilen bir mikroorganizma olarak listelenmiştir.

1979'dan beri Fransız peyniri üzerindeki çalışmalar, peynir üretimi sırasında Hafnia alvei büyümesi ile kimyasal parametreler arasındaki korelasyonların belirlenmesine yol açmıştır. Bazı araştırmacılar, olgunlaşma sürecinin sonunda H. alvei seviyesinin 107 CFU/g'a ulaştığını tahmin edip büyüme eğrisinin pH'daki bir artışla yakından bağlantılı olduğunu göstermiştir. Benzer şekilde, Mounier ve arkadaşları bir model yayma peynirinde (yumuşak peynir) yaklaşık 109 CFU/g H. alvei içeriği belirlemiştir.

Sonuç olarak, çiğ süt peynirinde bol miktarda Hafnia alvei bulunabilir ve asitliği ve serbest amino asit üretme kapasitesi üzerindeki etkisinden dolayı peynir aromatizasyonunda büyük rol oynar.

Hafnia, ya peynir yapım sürecinde kasıtlı olarak eklenir ya da süt mikroflorasının bir bileşeni olarak zaten mevcuttur. Bakteri, peynirlerin fermantasyon sürecine ve olgunlaşmasına katkıda bulunur. Metabolik çalışmalar, H. alvei'nin olgunlaşma süreci ve tipik peynir aromasının gelişimi için çok önemli olduğunu ortaya koymuştur.

Asidite ve lezzeti etkileyen bu özellikleri nedeniyle H. alvei, cheddar, gouda ve camembert gibi çeşitli peynirlerin yanı sıra Livarot ve diğer çiğ süt peynirlerinde kullanılmıştır. H. alvei ayrıca AB'de güçlü aromalı (Aroma-Prox AF 036, Bioprox SAS, Fransa tarafından sağlanan) camembert için olgunlaşma kültürü olarak ve yumuşak peynir aroması için mikroorganizma karışımı olarak pazarlanmaktadır (Danisco Denmark tarafınca temin edilen Choozit Peynir kültürleri ARO 21-HA LYO 10 D).

2013 yılında peynir modeli ekosistemi üzerine yapılan bir araştırma, Hafnia alvei'nin pH veya laktik asit konsantrasyonlarını değiştirmeden E. coli suşu O26:H11'in büyümesini engellemedeki rolünü vurguladı. Hafnia alvei, putresin ve kadaverin gibi az miktarda biyojenik amin üretti, ancak bunlar uçucu aroma bileşiklerinin genel seviyesini etkilemedi.

Peynir yapımında Hafnia alvei’nin rolüne ilgi artmaktadır. A 2007, Agence Nationale de la Recherche (Fransa Ulusal Araştırma Ajansı) projesi (GRAMME), peynir üretiminde Hafnia alvei'nin yararlarını ve risklerini değerlendirip diğer gıda ürünlerine uygulanmasını genişletmek için potansiyel işlevlerini incelemektedir.

Hafnia, %2 ila %5 NaCl, 4,9 ila 8,25 pH aralığı ve 4°C ila 44°C ; termal gradyan içeren ortamlarda büyür;  büyüme için optimum sıcaklığın 35°C olduğu rapor edilmiştir.

Hafnia suşlarının neredeyse %100'ünün MacConkey, Hektoen enterik, eozin metilen mavisi ve ksiloz-lizin-deoksikolat agarlar üzerinde büyüdüğüne dair genel bir fikir birliği vardır ve bunların hepsi orta derecede seçici besiyerine sahiptir.

Daha inhibitör seçici besiyerinde, suşların %25 ila %60'ı Salmonella-Shigella (SS) agar üzerinde çoğalmazken, parlak yeşil besiyerinde izolatların %75 ila %100'ü inhibe edilir. H. alvei'nin klasik suşları laktoz ve sakkaroz negatiftir ve bu nedenle enterik izolasyon ortamında fermente etmeyen koloniler olarak görünürler.

Orta derecede seçici agarlarda, tipik olarak, tüm kenarı olan 2-3mm çapında büyük, pürüzsüz, dışbükey, yarı saydam koloniler olarak görünürler; bazıları düzensiz bir sınır sergileyebilir.

Hafnia lipopolisakkaritlerinin (LPS) bağışıklık kimyası son derece karmaşıktır. Tüm H. alvei LPS'lerinin glukoz, glukozamin, heptoz ve 3-deoksioktulosonik asit içerdiği görülmektedir. Bazı LPS'ler ayrıca mannoz, galaktoz, galaktozamin ve mannozamin gibi başka amino şekerler veya karbonhidratlar içerir. Bazı suşların çekirdek oligosakkarit yapısı, iki D-glukoz tortusu, üç LD-heptoz tortusu ve bir 3-deoksioktulosonik asit tortusundan oluşan özdeş bir heksasakkarit yapısından oluşur. Bu cinste geniş serolojik ve immünolojik çeşitlilik vardır ve bu alanda aktif araştırmalar devam etmektedir.

1969'da Barbe, D-arabinoz ve salisin fermantasyonuna ve eskülin ve arbutin hidrolizine dayanan iki H. alvei biyotipini tanımlamıştır. Mikrobiyologların karşılaştığı zorluklardan biri, grup 1'in (H. alvei sensu stricto) çoğu suşunu grup 2 (isimsiz Hafnia türü) izolatlarından kolayca ayırt edebilen biyokimyasal testler geliştirmeye çalışmaktır. Bu iki grup, bir dizi testle birbirinden ayırt edilebilir. Hiçbir tekli test tamamen ayrımcı değildi, ancak 24 saatteki hareketlilik grubunun en iyi belirleyicisiydi (grubu 1, %9 pozitif; grubu 2, %100 pozitif).

Daha spesifik olarak, Hafnia alvei HA4597 suşu gavaj yoluyla iki obezite modeline uygulandı: obez mutant fare modeli (ob / ob fare) ve aşırı yağ besleyen obez fare modeli. Bu iki modelde, Hafnia alvei suşu, her iki obezite modelinde de iyi tolerans, düşük vücut ağırlığı artışı ve yağ kütlesi ve ob/ob farelerinde gıda alımında önemli bir azalma göstermiştir.

HA4597 suşunun yüksek yağlı diyetle beslenen hiperfajik ob/ob mutant farelere uygulanmasını anlatan bir başka çalışma , vücut ağırlığı, vücut yağı ve gıda alımında (tedavi edilmeyen veya orlistat ile tedavi edilen farelere kıyasla) önemli bir düşüş göstermiş, fakat aynı zamanda tedavi edilen farelerde kan şekeri seviyesinde, toplam plazma kolesterolünde ve alanin aminotransaminaz’da bir azalma göstermiştir.

HA4597 suşunun yüksek yağlı diyetle beslenen hiperfajik ob/ob mutant farelere uygulanmasını anlatan bir başka çalışma oral alımını karşılaştıran 12 haftalık bir klinik çalışmanın sonuçları Klinik Beslenme ve Metabolizma Sanal Kongresi'nde (ESPEN) yayınlanmıştır. 236 fazla kilolu gönüllüde (25 ve 30 kg/m2) yapılan bu prospektif, çok merkezli, çift bilinmeyenli, plasebo kontrollü ve rastgele çalışma klinik olarak klinik öncesi verileri doğrulamıştır. Her iki kol da probiyotik Hafnia alvei HA4597 veya plasebo ile düşük kalorili bir diyet izlemiştir. Birincil etkinlik son noktası "kilo kaybı" karşılanmıştır: 12 haftada vücut ağırlığının en az %3'ünü kaybeden deneklerin oranında Hafnia alvei grubu lehine istatistiksel olarak anlamlı bir fark gözlenmiştir. Elde edilen ikincil son noktalar arasında, tokluk hissinde istatistiksel olarak anlamlı bir artış fark edilmiştir. Ayrıca, kalça çevresini azaltmada suşun etkisi de plasebodan daha fazladır. Sadece Hafnia alvei HA4597, kolesterol seviyesi üzerinde bir etkiye sahip olup kan şekeri seviyelerinde bir azalmaya neden olmuştur. Son olarak, hem araştıran hekimler hem de denekler tarafından algılanan faydaların genel değerlendirmesi yoluyla Hafnia alvei HA4597 suşunun plaseboya göre önemli ölçüde üstün olduğu gösterilmiştir.

Nature adlı bilimsel dergi yakın zamanda Hafnia alvei HA4597 suşunu "hassas probiyotik", yani suşu ve etki mekanizması bilimsel olarak tam olarak tanımlanmış ve anlaşılmış bir probiyotik olarak nitelendirmiştir.

Hafnia alvei HA4597 suşunun ClpB  proteini aracılığıyla tokluğu uyarabildiğini ve doğal olarak iştahı kontrol etmeye ve kilo vermeye yardımcı olduğunu gösteren Fransız şirketi TargEDys, bu probiyotiğin pazarlanmasına izin veren çalışmaları gerçekleştirmiştir.

Hafnia alvei'nin patojenitesi hakkında sınırlı bilgi vardır. Bu patojen dışkıda çok sayıda bulunmasına rağmen, kültürde eklem sıvısı, kan ve idrar negatifti; hafnianın hastalıktaki rolü tartışmalıdır.

Bunun nedeni muhtemelen bu türün insan hastalıklarında görülme sıklığının düşük olması ve özellikle H. alvei ile ilişkili kesin hastalık sendromlarının olmamasıdır. Hafnia patojenitesi ile ilgili güncel bilgilere iki açıdan bakılabilir; ekstra bağırsak enfeksiyonlarında potansiyel olarak etkili olan ve esas olarak bağırsakla sınırlı olan virülans faktörleri. Bir çalışma, intraperitoneal olarak hafniae enjekte edilen farelerin enfeksiyona yenik düşmediğinden bahsetmektedir.

H. alvei'nin neden olduğu, epidemiyolojik, klinik ve laboratuvar bağıntılarının ezici bir çoğunlukla bu hastalıklarda hafnianın tartışılmaz rolünü desteklediği iyi tanımlanmış hastalık salgınları yoktur.

Mayo Clinic tarafından 1968'den 1970'e kadar geri kazanılan 17 Hafnia alvei ("Enterobacter hafniae") izolatı üzerinde yapılan bir çalışmada, sadece 5 izolatın (%29) klinik olarak önemli olduğuna karar verilmiştir. Bu vakaların beşinde de H. alvei'nin ikincil bir patojen olduğu belirlenmiştir (solunum yolu: 2; apse: 3). Genel olarak, H. alvei ile enfekte veya kolonize olanların ortalama yaşı 52.9 olup erkek/kadın oranı 1:1.1 olmuştur.

İlginç bir şekilde, ATCC , Hafnia alvei'nin tüm suşlarını biyogüvenlik seviyesi 1 olarak kabul eder. Ayrıca, Richard ve ark. günlük tüketim Hafnia alvei iyi bir güvenlik profili gösteren (hizmet veren bir 30 dayanan hesaplama) günde en fazla 109 bakteri günlük tüketim düşündüren, peynir gramı başına 108 canlı hücrelerin varlığını tespit etmiştir.

Hafnia alvei'nin bağışıklığı yeterli hastalarda güvenliği çok açık görünüyor ve şimdiye kadar 40 yıldan fazla bir süredir kanıtlanmıştır. Stock ve arkadaşları 76 H. alvei izolatının 69 antibiyotik veya ilaca duyarlılıklarının araştırıldığı bir çalışmayı tanımlamaktadır. Bu çalışmadan ortaya çıkan genel model, hafnianın tipik olarak karbapenemler, monobaktamlar, kloramfenikol, kinolonlar, aminositler ve antifolatlara (örneğin trimethoprim-sulfamethoxazole) duyarlı ve penisilin, oksasilin ve amoksisilin  artı klavulanik asite dayanıklı olduğunu göstermektedir. Tetrasiklinlere ve sefalosporinlere duyarlılık değişkendir.

Enterik patojenlerin dahil olduğu, İspanya’da yapılan bir çalışma da 32 H. alvei suşunun tüm kinolonlara (gemifloksasin ve grepafloksasin dahil), sefotaksim, gentamisin, ko-trimoksazol ve nalidiksik asite evrensel olarak duyarlı olduğunu bulmuştur; bu çalışmadaki suşların %78'i doksisikline duyarlıdır. Bazı H. alvei suşları, hem düşük seviyeli indüklenebilir sefalosporinler (seftazidime duyarlı) hem de seftazidim’e dirençli yüksek seviyeli konstitütif sefalosporinaz aktivitesi üretmektedir.

Hafnia alvei, gıda sınıfı bir bakteridir. Avrupa Komisyonunun Yeni Gıdalar kataloğunda listelenmemiştir ama Danimarka’nın gıdalarda uygulanan izin verilmiş mikrobiyal kültürler listesinde yer almaktadır .

Hafnia alvei, dünya çapında kullanım için fermente gıda ürünlerinde güvenlik gereksinimlerini gösteren Mikrobiyal Gıda Kültürlerinin IDF listesinin (International Dairy Federation) bir parçasıdır .

H. alvei HA4597 suşu şu anda Fransa'da, laboratuvarda (Biocodex ) EnteroSatys (TargEDys) ve Symbiosys Satylia adları altında Çinko ve Krom ile ilişkili bir besin takviyesi olarak pazarlanmaktadır.