Bacillus cytotoxicus

Avastamine

1998. aasta märtsis toimus Prantsusmaal eakate hooldekodus toidumürgituse puhang, mille tagajärjel suri kolm inimest. Seoses sellega isoleeriti bakteritüvi NVH 391-98T, mis esialgu määratleti kui Bacillus cereus. Sellest ajast on eraldatud veel kolm sarnast bakteritüve, kaks erinevatest toidumürgituse juhtumitest Prantsusmaal ja üks Saksamaal. Need bakteritüved moodustavad tugeva ja hästi eralduva klastri Bacillus cereus'e rühmas ning klassifitseeriti uueks liigiks Bacillus cytotoxicus.

Nimi

Nime tuletamine: kreeka kutos, „õõnes; laeva peal“; eesliide tsüto- tähistab rakku kuuluvat; ladina toxicus „toksiline, mürgine“, viitega tsütotoksiin K-le, enterotoksiinile, mis eraldati tüüptüvest. Sünonüüm on Bacillus cytotoxis.

Morfoloogia

Bacillus cytotoxicus on grampositiivne, endospoore moodustav, pulgakujuline bakter suurusega ≥1,0 µm, katalaas-positiivne ja liikuv, mis kinnitab tema kuulumist Bacillus'e perekonda. Esineb Bacillus cereus'ega sarnane rakumorfoloogia: rakud esinevad üksikult, paaris, vahel ka lühikeste ahelate või filamentidena. Kasvatamisel 24 h TSA söötmel 37 °C juures moodustab ümaraid kreemikaid kolooniaid, diameetriga 1 mm, lameda ja läikiva pealispinnaga. Bacillus cytotoxicus on fakultatiivne anaeroob (kuigi aeroobne kasv on kiirem). Bakter on mesofiilne, tema optimaalne kasvutemperatuur on 30–37 °C. Võib eristada teistest B. cereus'e rühma liikidest kasvuga maksimumtemperatuuril 50 °C ja kasvuga miinimumtemperatuuril 20 °C, mis teeb antud liigist ainsa termotolerantse taksoni selles grupis. Eristub sugulasliikidest veel D-mannoosi omastamise poolest, tärklise, sahharoosi, trehaloosi ja glükogeeni assimilatsiooni puudumisega, tärklise hüdrolüüsivõime puudumisega, kasvu puudumisega ilma trüptofaanita söötmel ja nõrga Voges-Proskaueri reaktsiooniga. Moodustab spoore, mis on kaetud eksospooriumiga e spoorimantliga. Arvatakse, et suhteliselt hüdrofoobne spoorimantel võimaldab bakteril tööstuslikel pestavatel pindadel püsima jääda ja seeläbi põhjustada toidu saastumist. Peamiste rasvhapete sisaldus on sarnane teiste B. cereus'e rühma liikidega, Bacillus cytotoxicus'e spetsiifilisuseks on, et iso-C 13:0 on väiksemates kogustes ning iso-C 15:0 ja anteiso-C 15:0 on kõrgemates kogustes. Rakuseina peptidoglükaan sisaldab mesodiaminopimeelhapet. Bacillus cytotoxicus'e looduslik nišš on teadmata.

Bacillus cytotoxicus'e tüved ja nende päritolu

Tüüptüvi NVH 391-98 T eraldati köögiviljapüreest seoses toidumürgituse puhanguga, mis põhjustas kolme inimese surma 1998. aastal ühes vanadekodus Prantsusmaal. Teine tüvi NVH 883/00 isoleeriti vürtsidest Norras 2000. aastal. Kolmas bakteritüvi INRA AF2 leiti kartulipüreest ja taas seoses toidumürgituse juhtumiga Prantsusmaal 2003. aastal. Neljas selle bakteriliigi esindaja, CVUAS2833, avastati samuti kartulipüreest, seekord Saksamaal, toidumürgituse puhangu ajal 2007. aastal. Tüvi AFSSA 08CEB44 BAC põhjustas toidumürgituse puhangu jälle Prantsusmaal 2008. aastal, allikaks oli keedetud manna.

Genoom

Tüüptüve NVH 391-98 genoom on täielikult sekveneeritud: kromosoom suurusega 4 085 000 aluspaari ja tsirkulaarne plasmiid suurusega 7136 aluspaari. Tüüptüve genoomse DNA G+C sisaldus on 35,8 mol%. Genoom ei sisalda terviklikku trüptofaani sünteesiks vajalikku operoni (trp), mis eristab seda kõigist teistest Bacillus cereus'e grupi saadaolevatest (kokku 85) genoomijärjestustest.  Tüüptüvi NVH 391-98 on ainus teadaolev sporogeenne Bacillus, millel puudub σᴮ regulaator. See tüvi on looduslik mudel, mille abil uurida σᴮ sõltumatut stressivastuse regulatsiooni.

Patogeensus

Bacillus cytotoxicus avastati mitmesugustest kartulitoodetest, näiteks kartulipüree pulber ja sellest valmistatud tooted. Selle termotolerantse patogeeni kõrge levimus kartulitoodetes võib ohustada tarbijaid, eriti kui ettevalmistatud toitu hoitakse sobimatutel temperatuuridel. Bakter toodab tsütotoksiini K-1, mis põhjustab tõsist peensoolepõletikku. Enterotoksiinid on kuumatundlikud ja maos ensüümide lagundatavad, samas Bacillus'e spoorid jäävad seedekulglas ellu. Oletatavasti on kõhulahtisus indutseeritud enterotoksiinide tekkest pärast spooride üleskasvamist soole epiteelirakkudel.

Tsütotoksiin K (CytK)

Tsütotoksiin K (CytK) on 34 kDa valk, toimelt tsütotoksiline, nekrootiline ja hemolüütiline. Tsütotoksiin K moodustab raku lipiidsesse kaksikkihti nn. β-tünnikese laadseid poore, mis viib raku surmani. Toksiini aminohappelise järjestuse sarnasus osutab sugulusele Staphylococcus aureus'e α-toksiiniga. Tsütotoksiin K on trüpsiinile resistentne.
Enterotoksiin eraldati esmalt B. cytotoxicus'e tüvest NVH 391-98, mis suudab seda toksiini sünteesida suurtes kogustes. Tsütotoksiin K on oluline virulentsusfaktor ka B. cereus'e tüvedes. 2004. aastal isoleerisid Fagerlund jt B. cereus'e tüvest NVH 1230/88 CytK-2 variandi, mille aminohappeline järjestus oli 89% ulatuses sarnane CytK-1-le, mis pärineb B. cytotoxicus'e tüvest NVH 391-98. Viidates algupärale, nimetatakse B. cytotoxicus'e toksiini CytK-1-ks ning kõigi teiste tüvede toksiin, mis eksisteerib vähem toksilises variandis, kannab tähistust CytK-2. CytK-2 valgu variant B. cereus'e tüvest NVH 1230/88 on viis korda väiksema toksilisusega inimese käärsoolevähi rakuliini Caco2 rakkudele ja Vero rakkudele kui CytK-1. Eksperimentaalselt on näidatud, et B. cytotoxicus'e tüvi NVH 883/00 ei ole nii toksiline Vero rakkude suhtes, kuna tootis tunduvalt vähem tsütotoksiini. See näitab, et geenivariandi cytK-1 olemasolu sobib küll B. cytotoxicus'e tuvastamiseks, kuid ei anna teavet tüve tsütotoksilisuse taseme kohta.