Un estudio revela cómo los patógenos comunes acechan en nuestras ensaladas

En un estudio reciente publicado en la revista Microbiología de los alimentoslos investigadores resumieron la evidencia sobre las interacciones de patógenos bacterianos entéricos con frutas y verduras listas para el consumo (RTE).

El consumo de frutas y verduras está asociado con diversos beneficios para la salud y ha aumentado sustancialmente entre 1960 y 2019, junto con un aumento paralelo de las enfermedades transmitidas por los alimentos. La industria agroalimentaria corre el riesgo de introducir patógenos transmitidos por los alimentos. Las bacterias, los hongos, los virus, los parásitos y las micotoxinas causan enfermedades transmitidas por los alimentos.

Revisar: Del campo al plato: ¿Cómo interactúan los patógenos entéricos bacterianos con las frutas y verduras listas para el consumo, provocando brotes de enfermedades? Haber de imagen: Imágenes/Shutterstock de Ezume

El norovirus fue el principal contaminante en frutas y verduras durante los brotes de enfermedades transmitidas por alimentos en la Unión Europea (UE) y los Estados Unidos (EE.UU.) entre 2004 y 2012, seguido de los patógenos bacterianos. Específicamente, tres bacterias patógenas, listeria monocitogenes, escherichia coliy Salmonela enterica, fueron responsables del 82% de las hospitalizaciones y muertes por enfermedades transmitidas por alimentos en los EE. UU. durante 2009-15. El presente estudio analizó cómo las bacterias patógenas entéricas interactúan con las verduras y frutas listas para consumir, provocando brotes de enfermedades.

Patógenos bacterianos entéricos.

La vigilancia alimentaria en la UE observó que aproximadamente el 1% de las frutas y hortalizas listas para consumir eran Salmonela-positivo. Se ha informado que las verduras germinadas, los tomates, los pepinos, el melón/melón y la papaya son vectores comunes de Salmonela especies A pesar de E. coli no es patógeno y forma parte de la flora comensal de los mamíferos, algunas cepas de E. coli Causan infecciones del tracto urinario (ITU), meningitis, diarrea y sepsis en humanos.

diarreagénico E. coli Se clasifica en siete patotipos que se diferencian por la presencia de factores de virulencia específicos y por antígenos de superficie somáticos, flagelares y capsulares. Los productores de toxina Shiga E. coli (STEC) fue el patotipo más asociado con brotes de enfermedades transmitidas por alimentos en los EE. UU., y representó aproximadamente el 92 % de los casos entre 1998 y 2013. Aunque L. monocytogenes ha causado menos brotes que E. coli o Salmonelala listeriosis tiene la tasa de mortalidad más alta de los tres patógenos.

Rutas de contaminación

Se han identificado varias fuentes de contaminación en el ciclo del cultivo que permiten que las bacterias se establezcan y sobrevivan/multipliquen en condiciones favorables. El suelo es una de las principales fuentes de contaminación, principalmente si los sitios se utilizaron anteriormente para la eliminación de desechos o la cría de animales. Además, L. monocytogenes Es omnipresente en el medio ambiente y frecuentemente aislado del suelo.

Los fenómenos meteorológicos extremos, incluidas las tormentas de polvo y las inundaciones, podrían provocar enfermedades transmitidas por los alimentos. Además, se han informado dos mecanismos de contaminación de las semillas: 1) las semillas en germinación podrían atraer patógenos entéricos al suelo y 2) la siembra de semillas precontaminadas. Los patógenos pueden propagarse a las porciones comestibles una vez que germinan las semillas (contaminadas).

El agua de riego es otra fuente conocida de contaminación. El agua de lagos/ríos puede introducir patógenos entéricos a través de la contaminación debida a aguas residuales, heces de animales o suelo. Múltiples estudios han detectado patógenos entéricos en cultivos regados con agua contaminada. Los animales sirven como fuente de contaminación a través de su materia fecal o como vectores de diversos patógenos.

Salmonela, L. monocytogenesy E. coli Se han detectado en ganado. La contaminación también es posible durante las operaciones poscosecha, como la preparación, el envasado y el almacenamiento, si no se controla según las buenas prácticas de fabricación. El daño a las hojas después de la cosecha puede alterar el ambiente de la filosfera, proporcionando sitios para la adhesión de patógenos.

Interacciones bacterianas con plantas.

Los patógenos entéricos no forman parte de la filosfera de la hoja. Las superficies de las plantas son estresantes para los patógenos entéricos ya que no son ricas en nutrientes en comparación con sus huéspedes (de sangre caliente). Además, los microorganismos se enfrentan a fluctuaciones del viento, la temperatura, las precipitaciones y la radiación solar. En general, colonización bacteriana de las hojas: unión de bacterias, multiplicación y formación de agregados e internalización a través de los poros.

Las bacterias se adhieren a la superficie de la hoja a través de flagelos, fimbrias y pili. Los estudios han destacado el papel potencial de los flagelos en la adhesión a los productos frescos. Se ha demostrado que la eliminación de la subunidad primaria del flagelo reduce la capacidad adhesiva del E. coli clones. La celulosa secretada por bacterias actúa como constituyente de la matriz del biofilm y podría ser crucial durante la adhesión inicial a las plantas.

Los estudios han demostrado el papel fundamental del complejo de celulosa sintasa en Salmonela para adjuntar a productos frescos; sin embargo, puede que no sea tan crucial para E. coli ya que la eliminación de la subunidad catalítica no logró alterar la unión de STEC a las espinacas. En L. monocytogenesla unión de celulosa puede ser esencial para la unión a las matrices de las plantas, ya que la eliminación de una supuesta proteína de unión a celulosa redujo la unión a la lechuga, el melón y las espinacas tiernas.

La supervivencia de las bacterias (en la superficie de la planta) después de la adhesión es un determinante clave de su capacidad para causar enfermedades transmitidas por los alimentos. Las biopelículas proporcionan una estrategia adaptativa para persistir en las plantas y resistir los desinfectantes. Numerosos estudios han descrito que las bacterias patógenas pueden sobrevivir en las hojas durante varias semanas o meses. Algunos estudios han informado sobre el papel del sistema de secreción tipo 3 (T3SS) en Salmonela colonización de Arabidopsis.

Específicamente, la deficiencia de una proteína efectora T3SS en Salmonela Los mutantes redujeron el crecimiento de las hojas. La internalización de bacterias en el tejido vegetal a través de los poros de la superficie les ayuda a evadir la desinfección, que puede estar precedida por la colonización de los estomas. Salmonela, L. monocytogenesy E. coli Se ha informado que colonizan alrededor de los poros estomáticos. Aunque existe una extensa investigación sobre los componentes genéticos que median en la internalización de Salmonela y E. colise sabe menos sobre L. monocytogenes.

Respuestas de las plantas a la presencia de patógenos.

Aunque durante mucho tiempo se ha considerado a las plantas como vectores de transmisión pasiva, cada vez hay más pruebas que sugieren que pueden reconocer patógenos entéricos. Las plantas tienen un sistema inmunológico para la detección y restricción de patógenos mediante el reconocimiento de moléculas de superficie, como los patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP).

Las interacciones entre los PAMP y los receptores de reconocimiento de patrones celulares de las plantas activan una cascada de señalización descendente, confiriendo resistencia. Esta cascada de señalización, llamada inmunidad desencadenada por patógenos (PTI), implica procesos posteriores como la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), la elevada expresión genética relacionada con la patogénesis y la activación de las vías de señalización de defensa de las plantas, entre otros.

Aunque la investigación se ha centrado en los patógenos vegetales, los patógenos entéricos se han estudiado cada vez más. La flagelina es un PAMP bien informado tanto en patógenos vegetales como entéricos. E. coli y s. tifimurium Se ha demostrado que activan la PTI mediada por flagelos en Arabidopsis thaliana. En particular, las respuestas inmunes a la flagelina pueden ser específicas de cada especie, ya que la exposición a epítopos de E. coli Explosión de ROS inducida en tomate pero no en Arabidopsis.

Más, A. thaliana no responde a L. monocytogenes flagelos. El cierre de los estomas ocurre después del reconocimiento del patógeno para prevenir la entrada y la patogénesis. Sin embargo, algunos fitopatógenos pueden inhibir el cierre de los estomas. Asimismo, los patógenos entéricos han desarrollado mecanismos para superar el cierre estomático.

Observaciones finales

En conjunto, es necesario aumentar el rendimiento de los cultivos para garantizar alimentos suficientes para una población en aumento, ya que las Naciones Unidas estiman que la población mundial superará los 10 mil millones para 2100. La reducción de las enfermedades transmitidas por los alimentos y el desperdicio de productos puede ayudar a lograr la seguridad alimentaria. Además, el riesgo de contaminación de los cultivos por patógenos entéricos aumenta a medida que las poblaciones urbanas se extienden hacia el campo. Como tal, comprender las interacciones entre plantas y microbios, destinadas a reducir la adhesión y la colonización durante todo el suministro, podría ayudar a mitigar este exceso de riesgo.