Bakteriestress for tryggere mat

Ved å utsette sykdomsfremkallende bakterier for massivt stress, har Tone Mari Rode fått ny kunnskap som kan gjøre det vanskeligere for bakterier å overleve i matvarer i fremtiden.

Kontaktperson
Portrettbilde av Tone Mari Rode
Tone Mari Rode

Forsker
Tlf.: +47 907 27 253
tone.mari.rode@nofima.no

Ved å utsette sykdomsfremkallende bakterier for massivt stress, har Tone Mari Rode fått ny kunnskap som kan gjøre det vanskeligere for bakterier å overleve i matvarer i fremtiden.

Fakta

Fakta 27. mars 2009 disputerer Tone Mari Rode for sin doktorgrad i med tittelen «Stressresponser hos næringsmiddelrelaterte Staphylococcus aureus» på Nofima Mat. Rode har vært tilknyttet UMB i sin doktorgradsperiode, men arbeidet er utført ved Nofima Mat. Hun fortsetter på Nofima Mat i en post.doc-stilling og skal nå forske på E. coli-bakterier.

De fleste mennesker blir matforgiftet en eller annen gang i løpet av livet. Sannsynligheten for å bli syk av Staphylococcus aureus er stor, siden det er en av de vanligste matforgiftningsbakteriene. For å kunne bekjempe S. aureus, og bakterier generelt, er det viktig å ha kunnskap om hvordan bakterier reagerer på ulike miljøfaktorer.

Mange blir syke – få studier
Tone Mari Rode har i sitt doktorgradsarbeid studert hvordan Staphylococcus aureus (også kalt gule stafylokokker) reagerer på syrestress. Når man «plager» bakterier ved å utsette dem for syre eller andre typer stress, blir bakteriens evne til å vokse og overleve hemmet. Bakterier som blir utsatt for stress setter i gang ulike forsvarsprosesser. Studier av hvilke gener som er involvert under syrestress, såkalte genrespons-studier, har vært en viktig del av arbeidet.
– Tidligere studier av denne bakterien er for det meste kliniske. Slike typer studier er viktig, for gule stafylokokker skaper også mye problemer på sykehus og liknende. Selv om mange blir smittet gjennom maten, er det likevel få som har studert S. aureus med fokus på mat, forteller Tone Mari Rode.

Stress skrur gener av og på
Til å stresse bakteriene har hun brukt organiske syrer, som melkesyre og eddiksyre. Organiske syrer i mat, senker pH i matvaren. Spekepølse, sylteagurker og majones er eksempler på mat med lav pH. Denne typen syrer kan trenge inn i bakterien og gjøre den sur innenfra. Andre syrer – som saltsyre – har ikke denne evnen.- Vi tenkte at organiske syrer ga mer stress – og det gjorde det, gitt! Når bakteriene blir stresset, skrur de av og på gener i et forsøk på å få høyere pH, forteller Rode.
Hva blir en bakterie stresset av?
– Alt mulig! De blir lett stresset. I tillegg til lav pH, kan endring i temperatur, konserveringsmidler, mengde oksygen, tilgang på sukker og salt og en rekke andre faktorer spille inn på stressnivået til bakteriene.

Komplisert analyse
Hvilke gener som skrus av og på i bakterien under stress sier noe om hvordan bakterien reagerer for å forsvare seg mot slike angrep. Denne typen analyser er svært kompliserte.
– Et fremtidig mål er å kunne kombinere ulike faktorer som stresser bakterien på en mest mulig ugunstig måte for bakterien. Ved hjelp av genrespons-studier kan vi kanskje komme et steg videre, slik at det blir mer krevende for bakterier å overleve i matvarer og på overflater, håper den ferske doktoranden.

Vil hindre biofilm
Bakterier som vokser på overflater kan skille ut slim og danne et belegg som kalles biofilm. Biofilm kan produseres på nesten alle overflater, og kan være svært vanskelig å fjerne. Rodes forskning har bevist at både bakterier som gir sykehusinfeksjoner og stammer som gir matforgiftning, danner biofilm. – Biofilm er vanlig i næringsmiddelproduksjon, og kan for eksempel dannes i rørene på et meieri. Men det er også et stort problem hos pasienter som har fått proteser. Biofilm kan lett utvikles på nye proteser, og det kan ende med at man for eksempel må skifte ut hofta en gang til, forteller Rode. Derfor er det av stor betydning å hindre biofilmdannelse. Tone Mari Rode har også studert hva som påvirker bakterienes evne til å feste seg på en overflate. Resultatene hennes viser at flere miljømessige faktorer kan hindre biofilmdannelse hos S. aureus. – Det er viktig at man har fokus på biofilm både i matindustrien og i helsesektoren. Biofilm kan dannes over alt, også ved lave temperaturer, understreker Rode.

SAMMENDRAG (Norwegian abstract)

De fleste mennesker blir en eller annen gang i løpet av livet matforgiftet. Sannsynligheten for å bli syk av Staphylococcus aureus er stor siden dette er en av de vanligste matforgiftningsbakteriene. For å kunne bekjempe S. aureus, og bakterier generelt, er det viktig å ha kunnskap om hvordan bakterier reagerer på ulike miljø faktorer, og hvordan disse faktorene påvirker genuttrykket til bakteriene.
Avhandlingen fokuserer på S. aureus og hvordan denne bakterien responderer når den blir utsatt for ulike typer stress. I ett arbeid er biofilmdannelse hos et utvalg matrelaterte og kliniske stammer undersøkt. Det er også gjort en studie hvor DNA mikroarray er benyttet for å undersøke hvilke gener som blir berørt når S. aureus blir utsatt for organisk syrestress ved pH 4.5. Det er I tillegg gjort en sammenligning av to forskjellige metoder, MassARRAY og mikroarray, som benyttes for genekspresjonsanalyser.
Resultatene viste at flere miljømessige faktorer kan indusere biofilmdannelse hos S. aureus. De ulike stammene viste forskjellig grad av biofilmdannelse, men det var ingen systematiske forskjeller mellom matrelaterte og kliniske stammer. Generelt gav suboptimale veksttemperaturer økt evne for biofilmdannelse for alle stammer. Natriumklorid, glukose og etanol viste i varierende grad å øke biofilmdannelse. Uttrykket til utvalgte biofilmrelaterte gener ble undersøkt, og resultatene støtter at det eksisterer både ica-avhengige og ica-uavhengige mekanismer for biofilmdannelse hos S. aureus. Stress forårsaket av organiske (eddik- og melkesyre) og uorganiske syrer (saltsyre) gav ulikt vekstmønster. Resultatene antyder at S. aureus stresset med melkesyre øker produksjonen av endeprodukter som ikke er sure fra pyruvat. Både transkripsjonsdata og målinger av metabolske produkter støtter dette, og at produksjon av diacetyl kan ha en viktig funksjon hos S. aureus som er utsatt for syrestress. Resultatene viste også at enkelte gener var ulikt uttrykt hos bakterier utsatt for melkesyre sammenlignet med saltsyre. Eksempler er gener som koder for jern og purin regulering, og gener involvert i transport og dannelse av cellevegg. Arbeid med MassARRAY, viste at metoden har potensiale for bakterielle genekspresjonsstudier. Sammenligning av MassARRAY og microarray viste en klar lineær sammenheng mellom resultatene. En sammenligning med kvantitativ real-time PCR gav en generell bekreftelse på disse resultatene.

 Prosessteknologi  

Relatert innhold