Безопасность пищевых продуктов и общественное здравоохранение (аннотация)
Заболевания пищевого происхождения оказывают серьезное влияние на безопасность пищевых продуктов и здоровье населения во всем мире.
По оценкам Центра по контролю и профилактике заболеваний (CDC), только в США болезни пищевого происхождения приводят к ~128 000 госпитализаций и около 3000 смертей в год. Ежегодно они обходятся в миллиарды долларов, затрачиваемых на здравоохранение и промышленность. Поэтому существует острая необходимость в активной разработке альтернативных подходов к борьбе с патогенами пищевого происхождения, которые могут помочь в снижении бремени бактериальных патогенов пищевого происхождения и резистентности к противомикробным препаратам (AMR) для здоровья населения и экономики.
Основная цель данного обзора - предоставить обновленную информацию об усилиях по контролю и смягчению негативного воздействия патогенов пищевого происхождения и связанной с ними резистентности к антибиотикам на людей, животных, продукты питания и окружающую среду. Подборка из 32 статей охватывает множество аспектов, включая, но не ограничиваясь:
(1) понимание эпидемиологии патогенов пищевого происхождения,
(2) характеристику экологии AMR в цепи поставок продуктов питания,
(3) разработку независимых от антибиотиков и экономически эффективных подходов для дезинфекции продуктов питания, и
(4) разработку улучшенных методов диагностики для выявления патогенов пищевого происхождения.
Понимание эпидемиологии патогенов пищевого происхождения и экологии антимикробной резистентности в цепи поставок продуктов питания.
Kubicová et al. сообщили о геномном разнообразии изолятов Listeria monocytogenes в Словакии (2010-2020 гг.). Листериоз представляет собой серьезную проблему для общественного здравоохранения, особенно в таких европейских странах, как Словакия. Это исследование, в котором было проанализировано 988 изолятов L. monocytogenes 2010-2020 годов, дает важное представление о генетической структуре популяции L. monocytogenes в Словакии и подчеркивает необходимость постоянного мониторинга листериоза для улучшения понимания циркуляции этого патогена и обеспечения охраны здоровья населения.
Suwono et al. исследовали региональные ассоциации AMR E. coli, выделенных от людей и животных, производящих продукты питания, в трех различных регионах Германии. Результаты показали, что человеческие изоляты из различных медицинских учреждений имели тенденцию к объединению в кластеры независимо от регионов происхождения, причем несколько более сильная ассоциация наблюдалась для уровней медицинского обслуживания по сравнению с региональной стратификацией. С другой стороны, более тесные региональные ассоциации наблюдались для некоторых популяций животных, производящих продукты питания. Данное исследование подчеркивает важность понимания потенциальных ассоциаций между различными популяциями AMR бактерий для того, чтобы улучшить понимание циркуляции этих бактерий и соответственно принять меры в области общественного здравоохранения и безопасности пищевых продуктов.
Gan et al. исследовали геномный ландшафт и фенотипы Cronobacter sakazakii, выделенных из сырья, окружающей среды и производственных помещений на фабриках по производству порошковых детских смесей в Китае. Контаминация Cronobacter в порошковых детских смесях (ПДС) и продуктах детского питания представляет собой серьезную проблему для общественного здравоохранения, поскольку может вызывать тяжелые инфекции у новорожденных, особенно у новорожденных с низкой массой тела.
В этом исследовании 15 штаммов Cronobacter были выделены из сырья, производственных помещений и окружающей среды двух заводов по производству ПДС с использованием обычных бактериологических методов и полногеномного секвенирования (WGS). Все изоляты были идентифицированы как C. sakazakii, а обнаружение C. sakazakii из различных источников производства ПДС показало, что эти бактерии могут распространяться через сырьевые ингредиенты, а также при перекрестной контаминации почвы на производственной площадке ПДС. Авторы предложили заводам по производству ПДС улучшить надзор за окружающей средой вокруг завода и усилить гигиеническое управление сырьем. Они также подчеркнули стратегии по предотвращению персистенции C. sakazakii на заводах по производству ПДС, включая ограничение контаминации поверхностей перерабатывающих предприятий.
Biggel et al. исследовали потенциальную связь между 13 изолятами биопестицидов и 20 изолятами Bacillus thuringiensis из продуктов питания и стула человека. Использование биопестицидов, таких как B. thuringiensis, становится все более популярным в сельском хозяйстве для борьбы с вредителями. Данное исследование предоставило убедительные доказательства того, что биопестициды являются источником B. thuringiensis в пищевых продуктах, и вызывает опасения по поводу потенциального риска для здоровья потребителей. Важно, чтобы регулирующие органы внимательно следили за использованием биопестицидов в будущем, чтобы понять потенциальную опасность B. thuringiensis для здоровья.
Rocha et al. провели мета-аналитическое исследование, чтобы понять динамику сальмонелл в водных источниках окружающей среды. Учитывая важность качества воды для агропродовольственных систем и значение сальмонеллеза для общественного здравоохранения, крайне важно лучше понять эту динамику для разработки более эффективных стратегий борьбы с сальмонеллезом. Авторы предположили, что проведение лонгитюдного исследования и серотипирования может помочь понять сезонные колебания и влияние других факторов. Кроме того, такие высокопроизводительные подходы, как метагеномика, могут дать ценную информацию о сложных взаимоотношениях между сальмонеллами и другими биотическими факторами. В целом, данный мета-анализ подчеркивает необходимость проведения более полных и детальных исследований для полного понимания распространенности и распределения Salmonella в воде и того, как это связано со здоровьем населения. Определение ключевых факторов, которые могут влиять на скорость распространения сероваров сальмонелл в воде, будет иметь важное значение для разработки эффективных стратегий по контролю и профилактике сальмонеллеза.
Ahmed и Gulhan обобщили данные о состоянии кампилобактериоза у диких птиц и возможности межвидовой передачи. В комплексном обзоре авторы показали, что Campylobacter были выделены из различных видов диких птиц по всему миру, при этом C. jejuni является наиболее распространенным видом. Распространенность Campylobacter у диких птиц связана с географическим положением, сезоном, состоянием здоровья птиц, видом птиц, типом образца, используемым методом и экологическими факторами.
В данном обзоре авторы подчеркивают, что дикие птицы переносят штаммы Campylobacter, которые неотличимы от домашних животных и человека, и поэтому представляют собой важную проблему для здоровья населения и животных. Роль диких птиц в эпидемиологии Campylobacter не должна умаляться, поскольку все чаще регистрируются штаммы, резистентные к лекарственным препаратам, особенно к тетрациклину и фторхинолонам. Заслуживают внимания детальные эпидемиологические исследования, характеризующие генетическое родство изолятов из соответствующих видов и окружающей среды.
Liu et al. исследовали распространенность, чувствительность к антимикробным препаратам и гены вирулентности S. aureus в 125 образцах сырого молока, собранных от 50 коз, 25 буйволов, 25 верблюдов и 25 яков из 5 провинций Китая в 2016 году. Было выделено 36 видов S. aureus, 26 штаммов (26/36, 72,2%) показали резистентность к антибиотикам, а шесть штаммов, выделенных от коз, были идентифицированы как метициллин-резистентные S. aureus (MRSA). Девятнадцать штаммов S. aureus (52,8%) были отнесены к группе с множественной лекарственной резистентностью. Гены резистентности были обнаружены у 25 штаммов S. aureus. Наиболее распространенными генами резистентности были blaZ (69,2%), aac60-aph200 (50,0%) и tet(M) (38,5%). Гены mecA, ant (6)-Ia и fexA были обнаружены только в штаммах S. aureus из козьего молока. Выводы авторов свидетельствуют о том, что распространенность и резистентность к противомикробным препаратам S. aureus в различных видах сырого молока в Китае, особенно в козьем молоке, вызывает серьезную озабоченность.
Parra-Flores et al. использовали полногеномное секвенирование (WGS) для тестирования in vitro и in silico штаммов Listeria monocytogenes, выделенных из готовых к употреблению продуктов питания (RTE), на факторы вирулентности и резистентность к антибиотикам. Продукты RTE являются наиболее распространенным путем передачи патогенов. В образцах продуктов RTE общая позитивность L. monocytogenes составила 3,1%, и было выделено 14 штаммов. Для идентификации L. monocytogenes ST8, ST2763, ST1, ST3, ST5, ST7, ST9, ST14 и ST451 использовались средняя нуклеотидная идентичность, рибосомальное мультилокусное типирование последовательностей (rMLST) и MLST основного генома.
Было выделено семь изолятов с серотипами 1/2a, 1/2b, 4b и 1/2c. Три штамма были резистентны к ампициллину in vitro, и все они несли гены резистентности fosX, lin, norB, mprF, tetA и tetC. Кроме того, были обнаружены гены arsBC, bcrBC и clpL, которые обеспечивают устойчивость к стрессу и дезинфицирующим средствам. Почти тридцать два штамма демонстрировали гены bsh, clpCEP, hly, hpt, iap/cwhA, inlA, inlB, ipeA, lspA, mpl, plcA, pclB, oat, pdgA и prfA. Все штаммы также содержали гены prfA и hlyA. В гене inlA одного изолята был обнаружен стоп-кодон (PMSC) 11-го типа, а в другом изоляте была обнаружена новая мутация (делеция A в позиции 819). Девять изолятов включали мобильные генетические элементы и плазмиды Inc18(rep25), Inc18(rep26) и N1011A. Системы CAS-типа II-B наблюдались у десяти изолятов; кроме того, три генома содержали анти-CRISPR системы AcrIIA1 и AcrIIA3, связанные с фагами. Штаммы, выделенные из продуктов RTE, обладают признаками вирулентности и резистентности к антибиотикам, что указывает на потенциальную угрозу здоровью потребителей.
Разработка антибиотиконезависимых подходов для повышения безопасности пищевых продуктов
Jiang, Xin et al. сообщили об открытии LFX01, нового бактериоцина, найденного в кишечнике рыбы, который может подавлять рост Shigella flexneri. Это исследование подчеркивает потенциал LFX01 как нового и эффективного антибактериального агента в пищевой промышленности, с его превосходной кислотно-основной и температурной устойчивостью. Исследование помогает лучше понять динамику развития патогенов пищевого происхождения в воде, что может помочь в разработке более эффективных стратегий по контролю и смягчению последствий сальмонеллеза.
Shen et al. исследовали эффективность газообразного озона в снижении количества Listeria innocua и качества и нарушений качества яблок сорта Red Delicious во время длительного коммерческого холодного хранения. В целом, данное исследование показывает, что применение газообразного озона во время хранения в контролируемой атмосфере является жизнеспособной стратегией для борьбы с Listeria на свежих яблоках без негативного влияния на качественные характеристики яблок. Однако необходимы дополнительные исследования для понимания различий в поведении L. innocua на разных сортах яблок и того, как условия хранения влияют на общую микробную популяцию.
Mariita et al. оценили эффективность портативных УФ-устройств, в частности системы purgaty One, в дезинфекции бактериального загрязнения в стационарной воде. Результаты этого исследования показывают, что портативные УФ-устройства могут быть полезны в условиях, когда люди уязвимы к патогенам, включая медицину путешествий, медицинские учреждения, походы, удаленные военные объекты и регионы с проблемами питьевой воды.
Wang, Wang et al. детально исследовали регуляторные роли AaVeA в Alternaria alternata с различными источниками света на основе сравнительного анализа между диким типом и штаммами с нокаутом гена. A. alternata является наиболее распространенным видом, инфицирующим широкий спектр растений, который производит разнообразные микотоксины, угрожающие здоровью человека и животных. По результатам экспрессии дифференциально экспрессированных генов и дальнейшей проверки методом RT-qPCR, потеря AaVeA привела к прекращению подачи субстратов для биосинтеза микотоксинов и резкому снижению экспрессии биосинтетических генов. Кроме того, патогенность зависела от регуляции AaVeA в томатах, инфицированных A. alternata in vivo. Эти результаты дают четкое понимание роли AaVeA в росте, развитии, биосинтезе микотоксинов и патогенности грибов в ответ на различные источники света.
Bland et al. изучили потенциальное влияние коммерческого дезинфицирующего средства на основе четвертичных аммониевых соединений на развитие перекрестной резистентности к некоторым антибиотикам у Listeria monocytogenes, выделенных из свежих продуктов. В данном исследовании шесть штаммов L. monocytogenes, выделенных с предприятий по обработке, переработке и упаковке свежих продуктов, были изучены на предмет возможности развития перекрестной резистентности к антибиотикам и коммерческому дезинфицирующему средству.
В присутствии ресерпина, хорошо известного ингибитора эффлюксного насоса, все адаптированные (qAD) изоляты восстанавливали свою чувствительность к cQAC. Все протестированные изоляты показали снижение чувствительности к хлорамфениколу, ципрофлоксацину, клиндамицину, канамицину, новобиоцину, пенициллину и стрептомицину. Ампициллин и гентамицин, два антибиотика, обычно используемые для лечения листериоза, оставались эффективными против изолятов qAD. Сравнительный геномный анализ и полногеномное секвенирование штаммов qAD выявили несколько мутаций в fepR, регуляторе фторхинолонового эффлюксного насоса FepA. Полученные данные свидетельствуют о том, что после низкоуровневой адаптации к cQAC чувствительность к антибиотикам снижается из-за мутаций fepR. Для лучшего понимания вероятности развития перекрестной резистентности у изолятов пищевой цепи и ее последствий для пищевой промышленности необходимы дополнительные исследования механизмов и давления перекрестной резистентности среди изолятов L. monocytogenes, выделенных из различных источников.
Soltani et al. оценили желудочно-кишечную стабильность и активность микроцина J25, педиоцина PA-1, бактофенцина A и низина, используя модели in vitro. Кроме того, цитотоксичность и гемолитическая активность этих бактериоцинов были исследованы на культуре эпителиальных человеческих клеток Caco-2 и эритроцитах крыс, соответственно. Педиоцин PA-1, бактофенцин A и низин потеряли свою стабильность при прохождении через желудочно-кишечный тракт, в то время как микроцин J25 деградировал лишь частично. Кроме того, выбранные бактериоцины не были токсичны для клеток Caco-2, и целостность клеточной мембраны оставалась незатронутой в присутствии этих бактериоцинов в концентрациях до 400 мкг/мл. В исследовании гемолиза педиоцин PA-1, бактофенцин A и низин лизировали эритроциты крыс в концентрациях выше 50 мкг/мл, в то время как микроцин J25 не оказывал никакого влияния на эти клетки. Согласно данным, свидетельствующим о желудочно-кишечной деградации и отсутствии токсичности педиоцина PA-1, бактофенцина A и микроцина J25, они потенциально могут быть использованы в пищевой промышленности или в клинической практике.
Разработка усовершенствованных методов диагностики для обнаружения и выявления патогенов пищевого происхождения
Wang, Ye et al. подчеркнули необходимость более точных и эффективных методов выявления Pseudomonas aeruginosa в продуктах питания. Авторы предположили, что методы идентификации на основе генотипа, такие как ПЦР и qPCR, могут быть перспективным подходом для выявления P. aeruginosa в пищевых продуктах и предотвращения заболеваний, связанных с пищевыми продуктами. Однако необходимы дальнейшие исследования для оценки эффективности этих методов и изучения новых методов, которые могут быть более эффективными для обнаружения P. aeruginosa в продуктах питания.
Tsai et al. предложили маркеры для отслеживания источника микроорганизмов Bacteroides (MST) в качестве альтернативных индикаторов в продуктах животного происхождения, таких как молочные продукты, собранные у продавцов в городских общинах Кении, и детское питание, приготовленное из этого молока (n = 394 пар). Образцы были протестированы с использованием традиционных методов культивирования и TaqMan qPCR для выявления энтеральных патогенов и маркеров MST человеческого и бычьего происхождения.
Авторы доказали, что маркеры MST чаще обнаруживались в детском питании, приготовленном лицами, осуществляющими уход, что указывает на то, что недавние случаи контаминации чаще происходили во время приготовления пищи в домашних условиях. Однако MST-маркеры Bacteroides имели более низкую чувствительность в обнаружении энтеральных патогенов в пище, чем традиционные индикаторы Enterobacteriaceae. Тем не менее, маркеры Bacteroides MST могут предоставить ценную информацию о том, как происходит контаминация продуктов питания; они могут не подходить для прогнозирования происхождения источников контаминации энтеральными патогенами.
Jiang, Yang et al. использовали мультиплексную ПЦР для быстрой диагностики предполагаемых случаев заражения в лаборатории; эпидемиологические данные показали, что все пациенты употребляли бутерброды с яйцами, которые подавались в качестве закусок детям и персоналу детского сада. Эти анализы были дополнены многоцентровым полногеномным анализом в режиме близком к реальному времени, который был завершен в течение 34 ч. Пациенты, обслуживающий персонал, кухонная посуда и бутерброды с майонезом, приготовленные на кухне, все содержали Salmonella Enteritidis.
Для изолятов, связанных со вспышкой, с помощью полногеномного SNP-анализа был обнаружен кластер с парным расстоянием между геномами в 1 однонуклеотидный полиморфизм (SNP), что позволило установить окончательную связь между всеми образцами. Минимальное парное расстояние составляло >14 SNP при сравнении с предыдущими изолятами из того же региона, что указывает на нелокальный источник вспышки. Потенциальная динамика передачи клона S. Enteritidis через сеть распространения яиц в нескольких провинциях Китая была обнаружена с помощью геномного отслеживания источника. Междисциплинарные и комплексные подходы были скоординированы с беспрецедентной эффективностью и масштабом при реагировании на вспышку заболевания пищевого происхождения, что привело к оперативному вмешательству в эту крупную вспышку сальмонеллеза.
В данном обзоре мы представили достоверную и обновленную информацию о текущем состоянии знаний и исследований в области безопасности пищевых продуктов и общественного здоровья. Безопасность пищевых продуктов остается важной проблемой, влияющей на здоровье и благополучие отдельных людей и сообществ. Для решения этой проблемы важно применять целостный подход к безопасности пищевых продуктов, обращая внимание не только на непосредственные проблемы, связанные с заболеваниями пищевого происхождения, но и на долгосрочную стабильность и воздействие на здоровье методов производства продуктов питания.
Это включает в себя продолжение исследований по мониторингу эпидемиологии возбудителей болезней пищевого происхождения и экологии AMR в цепи поставок продуктов питания, совершенствование методов диагностики для обнаружения и выявления возбудителей заболеваний пищевого происхождения, а также инновации независимых от антибиотиков подходов для повышения безопасности продуктов питания. Эти усилия должны осуществляться параллельно с повышением прозрачности процесса производства продуктов питания, усилением регулирования и продвижением экологически устойчивых и органических методов ведения сельского хозяйства.
Кроме того, потребители также должны предпринимать шаги для обеспечения безопасности продуктов питания, обращая внимание на то, откуда поступает пища и как она производится. В целом, безопасность продуктов питания - это сложный вопрос, который требует многогранного подхода. Работая вместе, мы можем предпринять шаги для того, чтобы продукты, которые мы едим, были безопасными, питательными и экологически чистыми для всех.
