Assessing the relevance of different sources of variability on the survival of foodborne pathogens
Authors: Γεωργαλής Λεωνίδας 
Published: August 2023

Η αποτίμηση του μικροβιακού κινδύνου είναι ζωτικής σημασίας για την προστασία της δημόσιας υγείας. Πηγές μεταβλητότητας στους μικροοργανισμούς, όπως η προσαρμογή στο στρες και οι γενετικές ετερογένειες, μπορούν να επηρεάσουν την επιβίωση, την ανάπτυξη και τη λοιμογόνο δράση των μικροοργανισμών και την ικανότητά τους να προκαλούν ασθένειες ή αλλοίωση των τροφίμων. Επί του παρόντος, υπάρχουν μεγάλα κενά γνώσης σχετικά με τη μεταβλητότητα της μικροβιακής απόκρισης και η κατανόηση της είναι απαραίτητη για την ακριβή εκτίμηση των πιθανών κινδύνων και την ανάπτυξη αποτελεσματικών μέτρων ελέγχου. Υπό το πρίσμα αυτό, η παρούσα διδακτορική διατριβή στοχεύει να συγκρίνει και να αξιολογήσει τη σημασία της προσαρμογής στο στρες και των γενετικών ετερογενειών σε μικροοργανισμούς για την επιβίωση των βακτηρίων κάτω από θερμικές επεξεργασίες. Στο Κεφάλαιο Ι συζητείται η θερμική αδρανοποίηση δύο στελεχών Salmonella (Salmonella Enteritidis CECT4300 και Salmonella Senftenberg CECT4565) τόσο σε ισοθερμικές όσο και σε δυναμικές συνθήκες. Για τις ισοθερμικές συνθήκες, ο S. Senftenberg βρέθηκε να είναι πολύ πιο ανθεκτικός από τον S. Enteritidis (περίπου κατά 10 φορές). Παρατηρήσαμε επίσης ποιοτικές διαφορές, με τα μοντέλα αδρανοποίησης που χρησιμοποιήθηκαν για την περιγραφή της απόκρισης του S. Senftenberg να είναι weibullian, ενώ το μοντέλο Bigelow ήταν επιτυχές στην περιγραφή της ισοθερμικής απόκρισης του S. Enteritidis. Μοντέλα βασισμένα σε ισοθερμικά πειράματα μπόρεσαν να περιγράψουν τη δυναμική αδρανοποίηση του S. Senftenberg, ενώ ο S. Enteritidis απαιτούσε ένα δυναμικό μοντέλο που λαμβάνει υπόψη τον εγκλιματισμό του στρες. Η μελέτη τονίζει ότι, εκτός από ποσοτική, η μεταβλητότητα στη μικροβιακή αδρανοποίηση είναι και ποιοτική. Αυτό υπογραμμίζει τη σημασία της εξέτασης διαφορετικών υποθέσεων μοντέλων τόσο για ισοθερμικές όσο και για δυναμικές συνθήκες. Το Κεφάλαιο II προχωρά περαιτέρω στη θερμική αδρανοποίηση του Salmonella spp. εστιάζοντας στη σημασία της φαινοτυπικής μεταβλητότητας στην εκτίμηση του μικροβιακού κινδύνου, η οποία αναφέρεται στις φυσιολογικές διαφορές των κυττάρων του ίδιου βακτηριακού είδους λόγω προηγούμενης έκθεσης σε διαφορετικά περιβάλλοντα. Μελετήθηκε η επίδραση των μη βέλτιστων συνθηκών προκαλλιέργειας ή της εφαρμογής όξινου σοκ στη θερμική αντίσταση των ίδιων δύο στελεχών Salmonella, αποδεικνύοντας ότι η φαινοτυπική μεταβλητότητα εξαρτάται επίσης από το στέλεχος. Για το εξαιρετικά ανθεκτικό στέλεχος (S. Senftenberg), οι συνθήκες που δοκιμάστηκαν κατέληξαν σε μείωση της θερμικής αντίστασης σε σχέση με τις βέλτιστες συνθήκες επώασης. Από την άλλη πλευρά, οι μη βέλτιστες συνθήκες επώασης είχαν το αντίθετο αποτέλεσμα στο στέλεχος αναφοράς (S. Enteritidis), αυξάνοντας τη θερμική του αντίσταση μέσω της επαγωγής μηχανισμών διασταυρούμενης αντίστασης. Η μελέτη προτείνει ότι η φαινοτυπική μεταβλητότητα θα πρέπει να είναι το κύριο επίκεντρο στην προγνωστική μικροβιολογία και την αξιολόγηση κινδύνου και απεικονίζει ένα υποθετικό παράδειγμα του πώς αυτό θα μπορούσε να επιτευχθεί στην πράξη, συνδέοντας τις συνθήκες πριν από την επώαση με την προέλευση της βακτηριακής μόλυνσης. Το Κεφάλαιο III χρησιμοποιεί ένα κοινό πρότυπο οργανισμό (Bacillus subtilis) για να μελετήσει περαιτέρω τις διαφορές μεταξύ ισοθερμικής και δυναμικής βακτηριακής αδρανοποίησης. Για να συνδεθούν οι διαφορές στην απόκριση σε μοριακούς μηχανισμούς, έγιναν πειράματα χρησιμοποιώντας τόσο ένα στέλεχος άγριου τύπου (wild microbial strain) όσο και ένα γεννετικά τροποποιημένο στελεχος χωρίς τους sigB δείκτες (marker-free sigB null mutant). Παρατηρήθηκαν καμπύλες επιβίωσης με ανοδική καμπυλότητα, η οποία συχνά αποδίδεται σε ετερογένεια στη θερμική αντίσταση (βιταλιστική υπόθεση). Ωστόσο, μια προεπεξεργασία οδήγησε σε λογαριθμικές γραμμικές καμπύλες επιζώντων, υποδεικνύοντας τη δυναμική προσαρμογή του στρες κατά τη διάρκεια της ισοθερμικής επεξεργασίας ως πιθανή εξήγηση για την ανοδική καμπυλότητα. Με βάση αυτή την υπόθεση, τα όρια ορίστηκαν με βάση ισόθερμα πειράματα για να ληφθεί υπόψη ο εγκλιματισμός υπό δυναμικές συνθήκες. Η μελέτη παρέχει μια εναλλακτική ερμηνεία για τις καμπύλες επιζώντων, οι οποίες μπορούν να βελτιώσουν τις προβλέψεις της μικροβιακής απόκρισης κατά τη διάρκεια των επεξεργασιών παστερίωσης.