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Nachweis des Bakteriums und seiner Toxine in Nahrungsmitteln

Sicher genießen

Mehr als 4000 Menschen erkrankten im Mai und Juni diesen Jahres in Deutschland an einer Infektion mit dem Enterohämorrhagischen Escherichia coli (EHEC) O104:H4. Die Suche nach der Infektionsquelle konzentrierte sich dabei schnell auf verschiedene Gemüse, wie Gurken, Tomaten Lollo Rosso Salat gefolgt von Sprossen. Mit hoher Wahrscheinlichkeit wurden die Sprossen aus mit dem Erreger kontaminierten Bockshornkleesamen hergestellt. Spezifische Kulturmedien und moderne Schnelltests spüren die Keime auf und ermöglichen die sichere Lebensmittelproduktion.

E. coli ist ein natürlich vorkommender Keim im Darm von Vögeln, warmblütigen Säugetieren und des Menschen. Nach ihren Oberflächen (O-) und Geißel (H: von Hauch)- Antigenen werden sie in verschiedene Serotypen eingeteilt. Bestimmte E. coli lassen Tiere und Menschen schwerwiegend erkranken. Aus Lebensmitteln isolierte Stämme verursachen überwiegend Durchfallerkrankungen. Diese pathogenen E. coli verfügen über verschiedene Virulenzfaktoren, die ihnen die Anheftung an die Darmschleimhaut z. B. über das „E. coli attaching and effacing“ (eae)-Gen und im Falle der sogenannten Shigatoxin- oder Verotoxin-produzierenden E. coli (STEC), die Produktion von Shiga-like/Shigatoxin 1 und oder 2 ermöglichen. Dabei werden die Begriffe STEC und EHEC synonym verwendet. Ihr Hauptreservoir sind landwirtschaftliche Nutztiere, wie Rinder, Schafe und Ziegen. Die Enteroaggregativen E. coli (EaggEC) kommen überwiegend beim Menschen vor. Sie gelten als Verursacher der Reisediarrhoe. Der Ausbruchsstamm O104:H4 ist vermutlich eine Kreuzung aus STEC/EHEC und EaggEC. Die DNA-Sequenzanalyse zeigte mehr als 90 %-Ähnlichkeit mit EaggEC, die Übereinstimmung mit STEC besteht vor allem im Shigatoxin 2-Bildungsvermögen.

Wie stellt sich die Erkrankung beim Menschen dar?

STEC führen zu fieberhaften, blutigen Durchfällen (Hämorrhagische Colitis) und können zusätzlich in 3 – 20 % der Fälle durch das Hämolytisch-urämische Syndrom (HUS) kompliziert werden. Für die Entstehung des HUS ist das Shigatoxin verantwortlich. Eine dauerhafte Dialysepflicht des Patienten kann die Folge sein. Eine weitere Komplikation ergibt sich in 5 – 10 % der Fälle durch die Thrombotisch-thrombozytopenische Purpura (TTP)

Kontaminierte Hamburger oder Bockshornkleesamen - Wie werden Lebensmittel sicher?

Da E. coli natürlicherweise im Darm von Mensch und Tieren vorkommen, gelten sie als Indikator für eine fäkale Verunreinigung also die Prozesshygiene während der Lebensmittelproduktion. Kontaminiertes Rindfleisch, Rohmilch oder verunreinigtes Wasser sowie Obst und Gemüse sind bekannte Infektionsquellen. Quantitative Grenzwerte finden sich für Hackfleisch, Milch und Milchprodukte, Gemüse und Früchte als auch in Trinkwasser. Werden pathogene E. coli nachgewiesen, ist außerdem der bestimmungsgemäße Gebrauch (z. B. Verzehr nach Durcherhitzen) des Lebensmittels und die ordnungsgemäße Kennzeichnung zu berücksichtigen. Seit seiner Entdeckung in den 80iger Jahren in den USA in Hackfleisch gilt EHEC O157:H7 als Erreger der „Hamburger Disease“ und somit als Protopathotyp der STEC. Neben O157 werden O26, O103, O145 und O111 am häufigsten bei erkrankten Menschen nachgewiesen, während O104 bislang selten ermittelt wurde.

Chromogene Medien vereinfachen die Indentifizierung

Für den allgemeinen und quantitativen E. coli- Nachweis stehen unterschiedliche kulturelle Anzüchtungsverfahren zur Verfügung deren Durchführung in international gültigen Standards festgelegt ist. Chromogene Nährböden sind entweder Bestandteil eines solchen Standards oder als alternative Medien verwendbar. Sie nutzen spezifische Stoffwechseleigenschaften, um E. coli zuverlässig zu identifizieren. So besitzen etwa 97 % aller E. coli das Enzym ß-D-Glucoronidase, was sie von coliformen Bakterien unterscheidet. Merck Millipore bietet mit dem Chromocult® TBX-Agar, dem Chromocult® Coliform Agar und dem Chromocult ® Coliform Agar ES drei chromogene Nährböden an, die den E. coli-Nachweis im Labor erheblich vereinfachen und bereits innerhalb von 24h ein zuverlässiges Ergebnis liefern. Pathogene STEC, wie O104, lassen sich biochemisch nicht ohne weiteres von anderen E. coli-Stämmen unterscheiden. Eine Ausnahme bildet der Protopathotyp O157, der i.d.R. kein Sorbit fermentieren kann. Diese Eigenschaft macht man sich z.B. beim Sorbitol-MacConkey-Agar (SMAC-Agar) zu nutze. Hier stellt sich E. coli O157 als farblose Kolonie dar während Sorbitol verwertende Stämme rot erscheinen. Für die endgültige Bestätigung sind weitere Analysen notwendig, die das Gefährdungspotential anhand der Virulenzfaktoren ermitteln.

Schnelltests zeigen bereits innerhalb eines Tages das Vorhandensein von STEC an

Um das Vorhandensein von STEC/EHEC in Lebensmitteln direkt zu überprüfen, werden Schnelltests benötigt, die die relevanten Virulenzfaktoren, insbesondere Shigatoxin 1 und 2, oder den Serotyp der wichtigsten pathogenen E. coli nachweisen. Dabei handelt es sich um eine Null-Toleranztestung. Werden positive Proben ermittelt, kann im Anschluss daran eine kulturelle Isolierung der STEC erfolgen. Unter den Markennamen foodproof® und Singlepath® bzw. Duopath® bietet Merck Millipore mehrere alternative Nachweismethoden für den Nachweis von E. coli O157 und /oder STEC an. Die foodproof ® Tests basieren auf der Real-Time PCR-Technologie, bei der die DNA der Bakterien in vitro vermehrt wird. Der Singlepath E. coli O157 ist ein einfach zu handhabender immunchromatographischer Test, der auf der Lateral Flow Technologie basiert. Der Duopath Verotoxins ermöglicht den Nachweis der beiden Shigatoxine/Verotoxine 1 und 2 sowohl zur weiteren Bestätigung eines kulturellen Ergebnisses als auch direkt aus einer Anreicherungsbouillon zur direkten Untersuchung des Lebensmittels (Abb. 1). Im Anschluss an die Anreicherung der Lebensmittelprobe erfolgt eine Zwischeninkubation in CAYEMedium. Zur Verstärkung der Toxinproduktion und Freisetzung der Toxine werden die Antibiotika Carbadox und Polymyxin B zugegeben. Während die Antibiotikagabe bei erkrankten Menschen aus genau diesem Grund als kontraindiziert gilt, ermöglicht sie hier den sicheren Toxinnachweis.

Mehr Informationen finden Sie unter:
> www.merckmillipore.com.

L&M 4 / 2011

Diese Artikel wurden veröffentlicht in Ausgabe L&M 4 / 2011.
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