Оценка микробиома кухни и поведения в отношении безопасности продуктов питания в семьях с преимущественно низким уровнем дохода (аннотация)Оценка микробиома кухни и поведения в отношении безопасности продуктов питания в семьях с преимущественно низким уровнем дохода
Инфекции пищевого происхождения, как правило, носят спорадический характер и о них не сообщается, однако, по оценкам, только в США ежегодно происходит 47,8 миллионов эпизодов заболеваний пищевого происхождения.
Бактерии являются основной причиной госпитализаций и смертей, связанных с известными патогенами пищевого происхождения. Наибольшее число ежегодных заболеваний пищевого происхождения, связанных с бактериальной этиологией, вызывают нетифоидные Salmonella spp. (1 027 561 случай), за ними следуют Clostridium perfringens (965 958 случаев) и Campylobacter spp. (845 024 случая). Лечение одного случая заболевания пищевого происхождения в США в среднем обходится примерно в 1068 долларов, что создает нагрузку на систему здравоохранения в размере 77,7 миллиарда долларов в год. Из известных бактериальных патогенов наибольшее экономическое бремя, основанное на стоимости лечения, вызывают нетифоидные Salmonella spp. ($11,391 млрд), Campylobacter spp. ($6,879 млрд) и Listeria monocytogenes ($2,040 млрд).
Хотя большинство распространенных инфекций пищевого происхождения можно предотвратить с помощью надлежащей личной гигиены, уборки, подготовки продуктов и методов приготовления пищи, потребление пищи, приготовленной в домашних условиях, считается основной причиной вспышек заболеваний пищевого происхождения. Следовательно, потребители считаются последней линией обороны против инфекций пищевого происхождения.
За последние два десятилетия увеличилась доля вспышек, связанных с пищей, приготовленной в частных домах. По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний США (CDC), процент вспышек заболеваний пищевого происхождения, связанных с приготовлением пищи в домашних условиях, увеличился с 9% в период с 1998 по 2008 год (CDC, 2013) до 12% в период с 2009 по 2015 год (CDC, 2018). Тем не менее, недавний опрос, проведенный Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (U.S. Food and Drug Administration, 2021), показал, что большинство потребителей в США не воспринимают продукты домашнего приготовления как рискованные и считают более вероятным источником пищевых заболеваний продукты, приготовленные в ресторанах. Более того, 95% опрошенных американских потребителей также заявили, что они знают, как безопасно готовить пищу.
Бактерии могут попасть в домашнюю среду через многочисленные пути, включая кожу человека, воду и пищевые продукты. Известно, что бактериальные сообщества в домах содержат патогены человека и виды с множественной лекарственной резистентностью, а на кухнях отмечается самый высокий уровень бактериального загрязнения. В искусственной среде места локализации бактерий включают сливы раковин, губки для посуды или салфетки, а также поверхности, контактирующие с пищей, например, кухонные столы. Контаминация окружающей среды бактериальными патогенами пищевого происхождения и неадекватные меры безопасности пищевых продуктов могут привести к перекрестной контаминации во время приготовления пищи, что повышает риск заражения внутрисемейными заболеваниями. Например, свежие продукты, которые обычно употребляются в сыром виде и часто участвуют во вспышках заболеваний пищевого происхождения, могут переносить патогены на домашнюю кухню и приводить к перекрестной бактериальной контаминации во время приготовления пищи. Поскольку перекрестная контаминация часто способствует вспышкам заболеваний пищевого происхождения, минимизация случаев перекрестной контаминации является важнейшей задачей общественного здравоохранения.
Хотя экология домашней кухни изучалась и ранее, ограничения, связанные с методологическими подходами, создавали проблемы. В частности, исследования, в которых использовались культуральные методы, не оценивали полный микробиом и полагались на культивируемость бактерий. Исследования, в которых использовались независимые от культуры подходы, такие как метатаксономическое секвенирование, не позволили получить таксономическую идентификацию на уровне видов, что необходимо для идентификации патогенов пищевого происхождения.
В различных случаях в прошлых исследованиях экологии кухни не были представлены подробные демографические данные участников, что необходимо для выявления факторов, которые могут способствовать повышенной заболеваемости болезнями пищевого происхождения. Поэтому целью данного исследования было оценить потенциальные ассоциации между демографическими и поведенческими характеристиками респондентов (домохозяев) и присутствием бактериальных возбудителей болезней пищевого происхождения на домашних кухнях семей с преимущественно низким уровнем дохода с помощью целевого секвенирования 16S рРНК.
В частности, целями данного исследования были: (1) оценить таксономическое разнообразие и распределение кухонных бактериальных сообществ, (2) оценить различия в бактериальных микробиомах, характерных для домохозяйств и поверхностей, (3) установить распространенность бактериального присутствия возбудителей пищевых инфекций и (4) изучить бактериальное присутствие возбудителей пищевых инфекций в зависимости от поведения, связанного с обработкой пищи.
В данном исследовании оценивались бактериальные сообщества на домашней кухне в десяти семьях с преимущественно низким уровнем дохода с помощью целевого секвенирования 16S рРНК и поведение одного респондента из каждой семьи в отношении безопасности пищевых продуктов с помощью перекрестного опроса. Целью данного исследования было установить наличие патогенов пищевого происхождения в домохозяйствах и изучить потенциальные ассоциации между демографическими и поведенческими характеристиками семьи и контаминацией кухонных поверхностей патогенами пищевого происхождения.
Предыдущие исследования изучали микробиом бытовых кухонных поверхностей и губок для посуды, однако данное исследование позволило таксономически охарактеризовать бактериальные сообщества на уровне видов и определить наличие бактериальных патогенов пищевого происхождения. Помимо сравнения разнообразия и состава выявленных бактериальных сообществ на разных типах поверхностей и в разных домохозяйствах, в данном исследовании также изучались потенциальные ассоциации между демографическими характеристиками респондентов и поведением в области безопасности продуктов питания на присутствие возбудителей пищевых инфекций в микробиоме кухни.
Значительная степень вариации альфа-разнообразия микробного сообщества, измеряемого индексом разнообразия Шеннона, наблюдалась в местах отбора проб из одного и того же домохозяйства и в местах отбора проб одного и того же типа в разных домохозяйствах. Другие исследования показали, что самые высокие уровни разнообразия находятся на поверхностях, к которым редко прикасаются или которые редко чистят (например, обшивка внутренних дверей, вытяжные вентиляторы печей).
Четыре места отбора проб, рассмотренные в данном исследовании, вероятно, ежедневно используются жителями домохозяйств для приготовления пищи или уборки. Однако альфа-разнообразие было самым высоким среди сливов раковины, и хотя почти все жители сообщили, что всегда чистят раковину после мытья посуды, распространенность использования дезинфицирующих средств или отбеливателей для этой цели была низкой. Область раковины под сливным сифоном в устье стока также может не очищаться с той же частотой, что и раковины, хотя в данном исследовании не оценивалась частота или метод очистки этих двух кухонных поверхностей отдельно.
Ранее было отмечено низкое альфа-разнообразие среди сливов кухонных моек и других мест, связанных с раковинами, однако не была предоставлена информация о демографическом распределении жителей домохозяйств или их привычках в области безопасности пищевых продуктов, которые являются факторами, способными повлиять на уровень разнообразия кухонных поверхностей. В настоящем исследовании было показано, что поведение, связанное с безопасностью продуктов питания, наблюдаемое среди респондентов, включая низкую распространенность использования дезинфицирующих средств для очистки кухонной раковины и высокую распространенность как мытья сырых животных продуктов, так и размораживания сырых животных продуктов в раковине, может способствовать выживанию бактериальных сообществ или миграции бактерий в микробиом стока раковины.
Из четырех мест отбора проб значительная разница в составе микробного сообщества наблюдалась между микробиомами губок для посуды и ручек холодильника. Была выдвинута гипотеза, что различия в составе микробиома на разных типах кухонных поверхностей связаны с условиями окружающей среды в каждом месте и потенциалом передачи микроорганизмов с поверхности. Поскольку ручки холодильника являются сухими контактными поверхностями, а губки для посуды - влажной средой с высокой доступностью питательных веществ, наблюдаемые различия в составе микробного сообщества, вероятно, обусловлены этими разными условиями окружающей среды. Потенциал передачи среди ручек холодильника, оцененных в данном исследовании, также, вероятно, высок, поскольку никто из опрошенных респондентов не сообщил о мытье рук перед прикосновением к ручке холодильника во время приготовления пищи.
Предыдущее исследование 40 микробиомов поверхностей домашних хозяйств выявило значительные различия между составом бактериального сообщества девяти типов поверхностей, включая кухонные разделочные доски, кухонные столы, полки холодильников, сиденья унитазов, наволочки, экраны телевизоров, наружные ручки главной двери каждого дома, верхнюю отделку наружной двери и верхнюю отделку внутренней двери. Отсутствие значительной вариабельности таксономической численности на четырех кухонных поверхностях, наблюдаемое в данном исследовании, может быть частично обусловлено ограниченным размером выборки или высоким сходством кухонных поверхностей из-за близости и частоты использования.
Значительные различия в составе бактериальных сообществ на кухнях наблюдались и в отдельных домохозяйствах. Люди являются важными источниками микроорганизмов в домашней среде и бактериальные сообщества очень чувствительны к этому вкладу. Хотя в данном исследовании не было обнаружено значительной связи между демографическими характеристиками респондентов и составом бактериальных сообществ, небольшой размер выборки и подход, основанный на удобной выборке, могли ограничить способность исследования обнаружить потенциальные различия между демографическими группами.
По крайней мере, один бактериальный патоген пищевого происхождения был обнаружен на каждой из исследованных домашних кухонь. Другие метатаксономические исследования выявили роды, содержащие возбудителей пищевых инфекций, на различных кухонных поверхностях. Бактериальные патогены человека, включая патогены пищевого происхождения, также были обнаружены на кухонных поверхностях с помощью целевых методов, основанных на культивировании.
Одно исследование в Филадельфии показало, что в 45% обследованных домашних хозяйств был обнаружен по крайней мере один целевой патоген пищевого происхождения (S. aureus, Listeria, Campylobacter jejuni). Разница в частоте обнаружения патогенов, вероятно, объясняется способностью целевого секвенирования 16S рРНК выявлять как жизнеспособные, так и нежизнеспособные бактерии и ограничениями культуральных методов, такими как невозможность выявления жизнеспособных, но не культивируемых бактерий.
В настоящем исследовании семьи чаще всего подвергались риску заражения E. coli, S. aureus и K. pneumoniae с кухонных поверхностей и губок для посуды. Аналогичным образом, S. aureus был наиболее часто обнаруживаемым патогеном (39% кухонь) среди тех, на кого было направлено предыдущее исследование. В четырех исследованных местах отбора проб губки для мытья посуды содержали наибольшее среднее число уникальных возбудителей пищевых инфекций, а сливы раковин были наиболее часто загрязнены возбудителями пищевых инфекций.
Предыдущие культуральные исследования выявили самые высокие уровни контаминации колиформными бактериями среди губок для мытья посуды и салфеток. Одно исследование также выявило самые высокие показатели загрязнения фекальными колиформными бактериями и E. coli кухонных раковин. Более половины опрошенных в настоящем исследовании респондентов сообщили об использовании губок для мытья посуды для очистки кухонного стола, что, учитывая большое количество выявленных уникальных патогенов пищевого происхождения, является поведением, которое может повысить риск перекрестной контаминации.
Оценка самоотчетов о практике обеспечения безопасности пищевых продуктов среди респондентов показала высокую распространенность нескольких соответствующих моделей поведения, которые потенциально могут снизить перекрестные контаминации и риск возникновения заболеваний пищевого происхождения в домашних условиях. Недостатки в практике обеспечения безопасности продуктов питания, о которых сообщили респонденты, включали отсутствие дезинфицирующего средства или отбеливателя для очистки кухонных поверхностей и использование многоразовых чистящих средств. Недоступность чистящих средств, таких как бумажные полотенца, наблюдается в семьях с низким уровнем дохода и финансовые ограничения также могут способствовать предпочтению многоразовых чистящих средств или мыла для уборки среди респондентов в настоящем исследовании.
Визуальный аудит санитарного состояния домашних кухонь в сочетании с отбором проб на микроорганизмы выявил значительно более высокое количество колиформных бактерий в домохозяйствах, в которых на кухнях не использовались чистящие средства, включая дезинфицирующие чистящие средства и мыло для посуды. Отсутствие чистящих средств также было связано с загрязнением S. aureus, E. coli и фекальными колиформами. В настоящем исследовании также была обнаружена связь между отношением к безопасности пищевых продуктов и наличием патогенов. В частности, значительно большее количество уникальных патогенов пищевого происхождения было обнаружено на домашних кухнях респондентов, которые сообщили, что не считают загрязнение пищи микробами серьезной проблемой безопасности продуктов питания. Эти данные свидетельствуют о том, что отношение к безопасности пищевых продуктов может изменять бактериальные сообщества в домашних условиях и влиять на риск возникновения заболеваний пищевого происхождения среди жителей дома.
Одним из ограничений данного исследования является небольшое количество оцениваемых домохозяйств, что может ограничить обобщаемость результатов исследования за пределами исследуемой популяции. Тем не менее, использовалась последовательная практика сбора проб, поскольку все образцы окружающей среды были получены одной и той же исследовательской группой. В данном исследовании были изучены только четыре места отбора проб, но каждое из них было выбрано таким образом, чтобы представлять ключевые места бактериального загрязнения в окружающей среде, включая резервуары (например, сливы раковины), распространители содержимого резервуаров (например, губки для посуды) и контактные поверхности (например, ручки холодильника, столы). Хотя семьи знали, когда в их домохозяйстве будет проводиться отбор проб, респондентов просили заранее соблюдать обычную практику уборки, а конкретные места отбора проб заранее не сообщались.
В целом, результаты данного исследования показывают, что семьи с низким уровнем дохода могут подвергаться риску заражения бактериальными возбудителями пищевых инфекций через загрязненные поверхности домашней кухни и губки для мытья посуды, и что отношение к безопасности продуктов питания может иметь отношение к присутствию возбудителей. Эти результаты также подчеркивают необходимость того, чтобы респонденты соблюдали правила безопасного обращения с продуктами питания и гигиены для предотвращения бытового воздействия возбудителей пищевых инфекций и перекрестной контаминации, что может повысить риск заболевания пищевыми инфекциями для них самих и их семей. Информация о безопасности пищевых продуктов, предназначенная для респондентов, должна описывать риски, связанные с возбудителями болезней пищевого происхождения, присутствующими на домашней кухне, подчеркивать уязвимость детей к болезням пищевого происхождения и указывать на возможные последствия ненадлежащего соблюдения правил безопасности пищевых продуктов. Будущие исследования должны включать большее число домохозяйств и мест отбора образцов кухонь для дальнейшего изучения потенциальных различий в микробиомах кухонных поверхностей в зависимости от демографических характеристик домохозяйств и поведения в области безопасности пищевых продуктов.
