Efekat biocida različitog hemijskog sastava na eradikaciju salmoneloznog biofilma

Abstract

Салмонеле увијек представљају интересантну микробиолошку тематику, јер спадају међу најучесталије зоонотске бактеријске патогене који се лако и једноставно преносе са животиња на људе преко термички недовољно обрађених намирница. Иако је током COVID-19 пандемије дошло до смањења учесталости хуманих салмонелоза за чак 22% на глобалном нивоу, салмонеле и даље представљају другу најчешћу цријевну бактеријску зоонозу са годишњом инциденцом од 13,3 случајева на 100 000 становника. На подручју Републике Српске салмонелозе су на првом мјесту кад су у питању цријевне инфекције, са значајним падом учесталости са 14, 5 промила на свега 4 промила због епидемиолошких мјера и препорука током пандемије. С обзиром да је проглашен крај пандемије и да више не постоје епидемиолошке мјере, очекивано је да ће се и учесталост салмонелозних инфекција вратити на претходни ниво. Салмонелозе се најчешће повезују са недовољно термички обрађеним пилећим месом, као и са преливима, кремама и сосевима у чији састав улазе термички необрађена јаја, односно жуманца, али треба нагласити и значај свињског меса и производа од свињског меса, као и свјеже и сухо воће, поготово поријеклом из егзотичних земаља. Захваљујући развоју науке и технологије, схватили смо да бактерије могу преживљавати у два облика, као појединачни, планктонски облици, и удружене, у форми биофилма. Бактеријски биофилм је вид заједничког суживота и начин преживљавања бактерија у неповољним условима. Унутар биофилма се налазе бактеријски сојеви који се метаболички и генетски разликују у односу на планктонске сојеве од којих су потекли. Метаболизам бактерија унутар биофилма је значајно успорен у односу на планктонске форме, због ограничене количине доступних храњивих материја. Такође, и на генетском нивоу је уочена потпуно другачија експресија гена у односу на планктонске сојеве. Додатну заштиту бактеријама унутар биофилма пружа омотач од полисахарида, који бактерије самe стварају, али тек након што добију сигнал да пређу у форму биофилма. Биофилм се ствара у неколико корака, који подразумијевају прво адхеренцију (приљубљивање) појединачних облика, затим њихово размножавање на датом мјесту, након чега добијају сигнал за прелазак у форму биофилма и продукцију заштитног полисахаридног омотача. Крајњи исход је формирање зрелог биофилма. Биофилм представља заједнички начин егзистенције свих врста микроорганизма у природи, како на живим бићима, тако и на неживим објектима. У том контексту је веома важно утврдити способност продукције биофилма код салмонела које се изолују из намирница животињског поријекла, поготово на различитим површинама (метал, стакло, пластика), са којима могу доћи у дотицај у оквиру прехрамбене индустрије и угоститељства. Наш циљ је да утврдимо који серотипови се најчешће детектују и да анализирамо евентуално присутну разлику у продукцији биофилма код различитих серотипова. Ерадикација, тј. уклањање бактеријског биофилма представља прави изазов због егзополисахаридног омотача које синтетишу бактерије унутар биофилма. Овај полисахаридни омотач им омогућава да се снажно залијепе за површину, а даје им и отпорност на велики број различитих хемијских супстанци, тако да једини и најсигурнији начин уклањања биофилма представља физичко одстрањивање са супстрата. Тамо гдје није могуће на такав начин уклонити биофилм, примјењују се биоциди (дезинфицијенси) који имају мању или већу ефикасност у ерадикацији зрелог биофилма. Додатни проблем представља чињеница да неки биоциди могу оштетити површину на којој се налази биофилм, што представља велики проблем у иднустрији или угоститељству због оштећења машина или апарата који се користе у наведеним гранама. Због тога је веома важно утврдити ефикасност биоцида различитог хемијског састава на ерадикацију зрелог биофилма. Подаци из доступне литературе говоре да су препарати хлора имају бољу ефикасност у односу на алкохол и водоник пероксид, па је и наш циљ да се у блиској будућности спроведу слична испитивања и код нас. Резултати будућих истраживања би имали и практични значај, јер би се могли користити у виду препорука за практичну примјену у зеинфекцији машина у прехрамбеној индустрији, као и за дезинфекцију површина у угоститељству, здравству и сточарству.

Salmonella spp. are always an interesting microbiological topic, because they are among the most common zoonotic bacterial pathogens which can be easily transmitted from animals to humans through thermally insufficiently processed foods. Although the incidence of human salmonellosis has decreased by 22% globally during the COVID-19 pandemic, these bacteria still occupy the second place among the most common intestinal bacterial zoonosis with an annual incidence of 13.3 cases per 100,000 population globally. In the Republic of Srpska, salmonellosis is the most common intestinal infection, with a significant drop in frequency from 14.5 per thousand to only 4 per thousand due to epidemiological measures and recommendations during the pandemic. Given that the end of the COVID-19 pandemic has been declared and that there are no longer any epidemiological measures, it is expected that the frequency of salmonellosis will be as high as before the pandemic. Salmonellosis is the most often associated with improperly thermal processing of chicken meat, as well as with dressings, creams and sauces that include non-thermally processed eggs or egg yolks, but the importance of pork meat and pork meat products, as well as fresh and dried fruit, should also be emphasized. With the development of science and technology, we realized that bacteria can survive in two forms, as individual, planktonic forms, as it is well known, and also, as we recently have discovered, associated in the form of biofilms. Bacterial biofilm is a form of coexistence and a mode for bacterial survival in unfavorable conditions. Inside of the biofilms, bacterial strains differ metabolically and genetically from the planktonic strains from which they originated. The metabolism of bacteria within the biofilm is significantly slowed down compared to free-living planktonic forms, due to the limited amount of available nutrients. Also, at the genetic level, completely different levels of gene expression was observed compared to planktonic strains. Additional protection for the bacteria inside the biofilm is provided by a exopolysaccharide coat, produced by bacteria, after they give to each other a signal to switch from planktonic to the biofilm form. A biofilm is created in several steps, which include the adherence tu substratum of individual forms as the first step in this process, then bacterial replication, after which they receive a signal for transitioning in the biofilm mode and the production of a protective exopolysaccharide coat. The end result of this complex process is the formation of a mature bacterial biofilm. Biofilm represents a survival mode of all types of microorganisms in nature, both on living creatures and on nonhost objects. In this context, it is very important to determine the ability of Salmonella spp. isolated from foods of animal origin to produce biofilms on different surfaces (metal, glass, plastic), with which they may come into contact during food processing in food industry and catering. Our goal is to determine which serotypes are most often detected and to analyze if there are any differences in biofilm production potential among different bacterial serotypes. Eradication of the bacterial biofilm is a real challenge due to the exopolysaccharide coat synthesized by the bacteria placed inside of the biofilm community. This coat allows them to have strong fixation to the nonhost surface, and also gives them impenetrable resistance and protection against different chemical substances. Sometimes, the only way for biofilm removal is physical elimination from the substrate. In the cases where it is not possible for physical biofilm displacement, biocides (disinfectants) are applied, which have a different potential for the eradication of the mature biofilm. An additional problem is the fact that some biocides can damage the nonhost surface and this represents a huge problem in the food industry or catering due to damage of the machines or devices. Therefore, it is very important to determine the effectiveness of biocides of different chemical composition on the eradication of mature biofilm. Available data show that chlorine preparations are more effective than alcohol and hydrogen peroxide, so our goal is to conduct similar tests in our country. The results of future research would also have practical significance, as they could be used in the form of recommendations for practical application in the disinfection of machines in the food industry, as well as for the disinfection of surfaces in catering, healthcare and animal husbandry.