Παθογόνα σε κατάσταση VBNC: μια μάχη που δεν έχει δοθεί ακόμα

του Νίκου Γδοντέλη*

Τι είναι κατάσταση VBNC;

Οι μικροοργανισμοί μπορεί, κάτω από συνθήκες στρες, να περάσουν σε μια κατάσταση που καλείται βιώσιμη αλλά μη καλλιεργούμενη, viable but non-culturable (VBNC). Δηλαδή ενώ είναι μεταβολικά ενεργοί (εκτελώντας αναπνοή και ζύμωση), ενσωματώνουν ραδιενεργά υποστρώματα και κάνουν πρωτεΐνοσύνθεση, δεν πολλαπλασιάζονται στα εργαστηριακά θρεπτικά μέσα. Μπορούν να μείνουν σε αυτή την φάση έως και ένα έτος, ενώ μπορούν να προκαλέσουν λοιμώξεις στον άνθρωπο, στα ζώα και στα φυτά. Αυτό το γεγονός οδηγεί στο ερώτημα αν η κλασσική μικροβιολογία, όπως την ξέρουμε, είναι αρκετή για να επαληθεύση την υγιεινή και ασφάλεια ενός τροφίμου.

Πότε περνούν οι μικροοργανισμού σε κατάσταση VBNC;

Από το 1982, που ανακαλύφθηκε η κατάσταση VBNC, έχει βρεθεί, μετά από επίπονη έρευνα, ότι πολλά παθογόνα για τον άνθρωπο μικρόβια (πηγές τροφογενών λοιμώξεων), μπορούν να εισέλθουν στην κατάσταση VBNC από οι περιοριστικές περιβαλλοντικές συνθήκες που δημιουργούνται κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας και της συντήρησης των τροφίμων. Η ύπαρξη αυτής της κατάστασης έγινε αντιληπτή από τους ερευνητές μετά από παρατήρηση και εντοπισμό διαφορών μεταξύ του αριθμού κυτάρων σε ένα δείγμα που προέκυπτε μετά από αρίθμηση βακτηριακού πληθυσμού σε τρυβλίο και μετά από διαδικασίες άμεσης χρώσης και μικροσκοπικών μετρήσεων του ίδιου δείγματος. Έρευνες μέχρι σήμερα έχουν αποκαλύψει πως η κατάσταση VBNC ορίζεται ως κατάσταση αδράνειας που προκαλείται στους μικροοργανισμούς από αντίξοες για αυτούς περιβαλλοντικές συνθήκες, όπως η έλλειψη θρεπτικών ουσιών, ακραίες θερμοκρασίες, απότομες αλλαγές στο pH ή την αλατότητα, οσμωτικό στρες, διαθεσιμότητα οξυγόνου, βλάβες στο DNA λόγω ακτινοβολίας, έκθεση σε συντηρητικά τροφίμων, έκθεση σε βαρέα μέταλλα, έκθεση στο λευκό φως, παρουσία βακτηριοφάγων και διαδικασίες όπως η παστερίωση του γάλακτος και η χλωρίωση νερού και λυμάτων. Μη ξεχνάμε πως η δημιουργία τέτοιων στρεσογόνων συνθηκών για τους παθογόνους μικροοργανισμούς, είναι αυτοσκοπός της τεχνολογίας τροφίμων όταν αποσκοπεί στην συντήρηση των τροφίμων.

Ποιοι μικροοργανισμοί μπαίνουν σε κατάσταση VBNC;

Οι περισσότεροι παθογόνοι μικροοργανισμοί έχει καταγραφεί πως δύναται να μπουν σε κατάσταση VBNC. Aeromonas hydrophila, Agrobacterium tumefaciens, Burkholderia cepacia, Campylobacter jejuni, Enterobacter aerogenes, Enterobacter cloacae, Enterococcus faecalis, Escherichia coli (including EHEC), Helicobacter pylori, Klebsiella pneumoniae, Legionella pneumophila, Listeria monocytogenes, Mycobacterium tuberculosis, Pseudomonas aeruginosa, Salmonella typhi, Salmonella typhimurium, Shigella dysenteriae, Shigella flexneri, Shigella sonnei, Streptococcus faecalis, Vibrio alginolyticus, Vibrio cholerae, Vibrio harveyi, Vibrio parahaemolyticus, και Vibrio vulnificus (types 1 and 2).

Τι σημαίνει η κατάσταση VBNC για την ασφάλεια τροφίμων και την δημόσια υγεία;

Έτσι, τα τρόφιμα και τα περιβαλλοντικά και κλινικά δείγματα δεν μπορούν πλέον να θεωρηθούν απαλλαγμένα από παθογόνα αν απλά η κλασσική καλλιέργεια δώσει αρνητικά αποτελέσματα. Για το ευρύ κοινό, η παρουσία παθογόνων σε κατάσταση VBNC στο νερό και στα τρόφιμα μπορεί να σχετίζεται με χαμηλού βαθμού μολύνσεις ή τις λεγόμενες ασηπτικές λοιμώξεις. Σε πολλές περιπτώσεις, οι λοιμώξεις αποδίδονται λανθασμένα σε ιούς, καθώς δεν εντοπίστηκαν βακτήρια. Για παράδειγμα, το Vibrio cholerae O1 στα επιφανειακά ύδατα έχει αποδειχθεί ότι παραμένει σε κατάσταση VBNC.

Ομοίως, η Shigella μπορεί να μεταπέσει σε κατάσταση VBNC στο νερό, αλλά να γίνει απειλή όταν εισέλθουν στο ανθρώπινο σώμα. Πρόσθετες μελέτες έχουν δείξει ότι ένας ικανός αριθμός παθογόνων βακτηρίων μπορεί να επιβιώσει από τις διαδικασίες επεξεργασίας τροφίμων και νερού και να επιμείνει μπάινοντας σε κατάσταση VBNC, διατηρόντας έτσι την μολυσματικότητά του σε επεξεργασμένα τρόφιμα, παστεριωμένο γάλα και πόσιμο νερό.

Η παρουσία παθογόνων βακτηρίων σε κατάσταση VBNC στα τρόφιμα είναι πλέον καλά τεκμηριωμένη. Τα τρόφιμα και το μικροπεριβάλλον τους είναι ένα πολύπλοκο σύστημα, στο οποίο τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά (pH, aw και χημική σύνθεση) και περιβαλλοντικοί παράγοντες (θερμοκρασία αποθήκευσης, χρόνος διατήρησης, επεξεργασίες και συσκευασία) δρουν ταυτόχρονα και οδηγούν ένα μέρος από το μικροβιακό φορτίο σε κατάσταση VNBC. Για παράδειγμα, έχει αποδειχθεί ότι παστεριωμένος χυμός γκρέιπφρουτ περιείχε σε κατάσταση VBNC E. coli O157: H7 και S. Typhimurium. Επίσης εντοπίστηκαν σε κατάσταση VNBC στο παστεριωμένο γάλα, E. coli και Pseudomonas putida. Στην Ιαπωνία έχουν αναφερθεί περιπτώσεις τροφοδηλητηριάσεων, που ξεκίνησαν από Salmonella enterica και E. coli O157 σε κατάσταση VBNC.

Η ύπαρξη της κατάστασης VBNC έγινε αντιληπτή από τους ερευνητές μετά από παρατήρηση και εντοπισμό διαφορών μεταξύ του αριθμού κυτάρων σε ένα δείγμα που προέκυπτε μετά από αρίθμηση βακτηριακού πληθυσμού σε τρυβλίο και μετά από διαδικασίες άμεσης χρώσης και μικροσκοπικών μετρήσεων του ίδιου δείγματος.

Μικροοργανισμοί σε κατάσταση VBNC και ποιότητα τροφίμων.

Η κατάσταση VNBC είναι επίσης κρίσιμο για την ποιότητα των τροφίμων και ποτών και τον προσδιορισμό της διάρκειας ζωής τους και της μικροβιακής τους σταθερότητας. Για παράδειγμα, έχει καταγραφή υποβάθμιση της ποιότητας κρασιού από βακτήρια οξικού οξέος και γαλακτικού οξέος που είχαν περιέλθει στην κατάσταση VBNC ως συνέπεια της έλλειψης οξυγόνου και της παρουσίας θειωδών.

Πως ανιχνεύονται οι μικροοργανισμοί που βρίσκονται σε κατάσταση VBNC;

Για την ανίχνευση και ταυτοποίηση μικροργανισμών σε κατάσταση VBNC χρησιμοποιούνται σήμερα κυριώς οι ακόλουθες τρεις μέθοδοι:

Α. Μικροσκοπία φωτεινού πεδίου με ναλιδιξικό οξύ

Β. Μικροσκοπία χρώσης φθορισμού

Γ. Μοριακές τεχνικές, κυριως RT-PCR, αλλά και FISH.

Συμπέρασμα

Είναι προφανές ότι ορισμένα παθογόνα βακτήρια στα τρόφιμα και στο νερό μπορεί να εισέλθουν στην κατάσταση VBNC με διατηρημένη κυτταρική δομή και βιολογία και κανονική γονιδιακή έκφραση αλλά παραμένουν μη καλλιεργήσιμα με παραδοσιακές τεχνικές. Μπορούν να επιβιώσουν και να επανέλθουν σε κανονική δραστικότητα όταν οι συνθήκες γίνουν κατάλληλες, ως εκ τούτου, αποτελούν σημαντική απειλή για τη δημόσια υγεία και την ασφάλεια των τροφίμων. Απαιτείται σίγουρα περαιτέρω έρευνα για να διευκρινισθούν οι μηχανισμοί που οδηγούν στην κατάσταση VBNC και η ανάπτυξη μεθοδολογιών για να επιβεβαιωθεί η ύπαρξή τους. Τέλος θα πρέπει να ερευνηθεί πως κατά την επεξεργασία τροφίμων και νερού θα αποφευχθεί η μετάπτωση των παθογόνων για τον άνθρωπο μικροοργανισμών σε κατάσταση VBNC.

Βιβλιογραφία

Md. Fakruddin, Khanjada Shahnewaj Bin Mannan, Stewart Andrews. Viable but Nonculturable Bacteria: Food Safety and Public Health Perspective. ISRN Microbiology 2013; 2013: 703813.
Barcina I, Arana I. The viable but nonculturable phenotype: a crossroads in the life-cycle of non-differentiating bacteria? Reviews in Environmental Science and Biotechnology. 2009;8(3):245–255. [Google Scholar]
Xu HS, Roberts N, Singleton FL, Attwell RW, Grimes DJ, Colwell RR. Survival and viability of nonculturable Escherichia coli and Vibrio cholerae in the estuarine and marine environment. Microbial Ecology. 1982;8(4):313–323. [PubMed] [Google Scholar]
Oliver JD. The viable but non-culturable state in the human pathogen Vibrio vulnificus . FEMS Microbiology Letters. 1995;133(3):203–208. [PubMed] [Google Scholar]
Oliver JD. The public health significance of viable but nonculturable bacteria. In: Colwell RR, Grimes DJ, editors. Nonculturable Microorganisms in the Environment. Washington, DC, USA: ASM Press; 2000. pp. 277–299. [Google Scholar]

* Βιολόγος MSc Food Science, Γενικός Διευθυντής AG ADVENT AE / συνιδρυτής και επιστημονικός υπεύθυνος cibum.gr