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Lebensmittelmikrobiologie (Fach) / Lebensmittelvergifter (Lektion)
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- Risikogruppen Y young ( < 6 Jahren)O old ( > 60 Jahren)P pregnantI immunocomprimised
- Enterobacteriaceae: Eigenschaften • Gramnegativ• Fakultativ anaerob (Gemischtsäuregärung, Nitratatmung)• Stäbchen• Katalase-positiv• Oxidase-negativ (Cytochrom C-Oxidase)• Keine Endosporen
- Enterobacteriaceae: Vorkommen • Darm von Mensch und Tier• Im Boden und auf Pflanzen (Umweltkeime)
- Enterobacteriaceae: Vertreter u.a. E. Coli Shigellen Salmonellen
- Salmonellen Typhus: Salmonella typhii - Eigenschaften · Systemische Allgemeinerkrankung · Übertragung durch Trinkwasser, rohe Speisen, ungeschältes Obst · Übertragung von Mensch zu Mensch · Geringe Infektionsdosis: 102 – 103 Zellen · Zellen werden in Phagocytosezellen nicht lysiert, sondern können sich dort teilen · Infizieren besonders Milz und Leber · Invasion setzt häufig erst nach der Lyse der Phagocytosenzelle ein · Inkubationszeit: 2-3 Wochen · Mortalität mit heutigen Behandlungsmethoden auf <1% gesunken, früher 20%
- Salmonellen Salmonella enteritidis - Eigenschaften · Entzündung der Darmschleimhaut, Brechdurchfälle (Gastroenteritiden) · Ca. 20.000 Fälle in 2013 · Inkubationszeit: 12-36 h · Hohe Infektionsdosis: 105-106 Zellen (Vermehrung in LM) · Ausnahme: virulente Stämme oder spezifische Risikogruppen (YOPI) · Gefährdet: Rohei, Roheiprodukte, Fleischprodukte (bes. Geflügel) · Zellen dringen in die Darmepithelzellen ein · Geringe Mortalität von <1% · Natürliche Quelle: z.B. Gastrointestinaltrakt von Geflügel · Eier können vor dem Legen der Henne infiziert werden · Kommen auch auf Haustierreptilien (z.B. Schildkröten) vor
- Salmonellen Antigene O-Antigen: Teile der LPS-Schicht, daher auch Zellwandantigen genannt H-Antigen: Flagellen-Antigen Vi-Antigen: äußere Polysaccharidschicht der Zellen (vor allem bei Typhuserreger)
- Salmonellen serologische Identifizierung Betrachtung der Antigen-Reaktion bei Zugabe von Antikörpern und Viren (über Krankheitssymptome lässt sich nicht auf Antigentypus schließen)
- Salmonellen Virulenzfaktoren (Pathogenitätsfaktoren) Adhäsion Vi-Kapsel-Polysaccharid Typ I-Fimbrien Invasion Anti-Phagocytoseproteine Toxin Enterotoxin: Flüssigkeitsefflux Endotoxin: LPS, Lipid A Cytotoxin: Proteinbiosynthese-Hemmer
- Salmonellen Prophylaxe · Erhitzung der LM Achtung: bei der Hitzebehandlung von Fetten und Eiweißen können Schutzfunktionen für Salmonellen entstehen > Hitzebehandlung erhöhen und/oder verlängern · Hand-, Geräte-, Oberflächenhygiene · Kühlung, Wachstum 7-48 °C
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- Salmonellen Diagnose im Stuhl im LM
- Shigellen 4 Spezies Shigella dysentieriae (Shigellosen/Bakterienruhr) S. sonnei S. flexneri S. boydii
- Shigellen Eigenschaften · Magensäureresistent, Vermehrung im Dünndarm · Anheftung an Epithelzellen des Dickdarms, werden von diesen aufgenommen · Teilen sich in der Epithelzelle · Bildung des Shiga-Toxins (Exotoxin) · Gewebezerstörung, Dysenterie · Symptome: Durchfall, Magenkrämpfe, Fieber Keine Impfung verfügbar sekretieren Entero-/Endo-/Exotoxine > wirken neurotoxisch
- Speziesbegriff Goldstandard der Bakteriologie: DNA-DNA-Hybridisierung Wenn zwei Stämme sich ≥ 70 % rehybridisieren lassen, gehören sie einer Spezies an Speziesgrenze: 70 % Rehybridisierung 7 % Sequenzunterschied
- E. coli EPEC - Eigenschaften Enteropathogene E. coli Unterschied zu bekannten Shigellen-Spezies Nicht invasiv Adhäsiv Enterotoxine „Podestbildung“, veranlasst durch Proteine (z.B. Enterotoxine)
- E. coli ETEC - Eigenschaften Enterotoxische E. Coli · Hitzelabile + hitzestabile Enterotoxine (AB-Toxine) (thermolabil: Cholera-ähnlich) · Nicht invasiv · Dünndarmbesiedlung durch Adhäsion
- E. coli EAEC / EAggEC - Eigenschaften Enteroaggregative E. coli · Nicht invasiv · Adhäsiv durch aggregative adhärenz-Fimbrien (AAF) à Biofilmbildung · „Backsteinmauer-Struktur“ · Quervernetzung · Krankheitsbild ähnlich Shigellenruhr
- E. coli EIEC - Eigenschaften Enteroinvasive E. coli · Invasiv · Krankheitsbild ähnlich Shigellenruhr
- E. coli STEC - Eigenschaften Shigatoxin-produzierende E. coli (STEC = VTEC) · Shiga-Toxin = Verotoxin · Enterotoxisch · Cytotoxisch · Nicht invasiv
- E. coli EHEC - Eigenschaften Enterohämorrhagische E. coli · STECs mit zusätzlichen Pathogenitätsfaktoren · Mehrere Cytotoxine (Verotoxine, Shiga-like-Toxins) · Adhärenzfaktoren Darmepithelzellen · Hämolyse · Typ III-Sekretionssystem (vergleichbar mit Injektionsnadel, durch die Proteine in die Wirtszelle gelangen können) · Hämorrhagische Colitis · Hämolytisch-Urämisches-Syndrom (HUS) · Serovar z.B. O157:H7, O104:H4 · Nicht invasiv
- Shigatoxine · Shigatoxin Stx (= Verotoxin Vtx) · AB5-Toxin (32 kDa + 5 x 7,7 kDa) · Induziert Apoptose von Darmepithelzellen · Lokale Darmschädigung à hämorrhagische Colitis, Nekrosen, Darmperforation · Transport zur Niere, Bindung an Gb3-Rezeptor der Nierenendothelzellen · A-Fragment bildet RNA n-Glycosidase, inhibiert Proteinbiosynthese · Nierenschädigung, evtl. Nierenversagen · Bindung an Endothelzellen des ZNS à neuronale Komplikationen
- Toxine Enterotoxine = abgegebene Proteine Endotoxine = Bestandteile der Zellmembran (LPS-Schicht, also nur bei gramnegativen Bakterien) Exotoxin = meiste hitzelabile Proteine Cytotoxine = Zellgifte (Substanzen, die eine schädigende Wirkung auf lebende Zellen ausüben)
- E. coli EHEC - Hauptreservoir Hauptreservoir Rinder 21% Schafe 66% Ziegen 56% Schweine 7% Lebensmittel Hackfleisch Rohmilch Rohwurst (Teewurst)
- E. coli EHEC - Infektkette · Ausgangspunkt: Darm und Kot von Rindern (Ziege, Schaf) · Schmierinfektion bei Melkvorgang oder Schlachtung · Rohe oder nicht durchgegarte Rindprodukte aber auch Rohmilch und Rohmilchprodukte · Niedrige Infektionsdosis: 101-102 Keime (Begünstigt Übertragung von Mensch zu Mensch)
- E. coli EHEC - Prophylaxe · Optimierung der Schlachthygiene (EHEC-Sanierung der Tierbestände ist nicht möglich) > Reduzierung der Fäkalkontamination · Durchgaren von Rindfleischprodukten (mind. 70°C für mind. 10 min) · HACCP-Analysen und Belastungstest für Rohwürste · Verzicht von Risikogruppen (YOPI) auf den Verzehr von rohem oder unzureichend durchgegartem Rindfleisch oder –produkten sowie roher oder unzureichend erhitzter Milch
- Vibrio cholerae - Eigenschaften · Oxidase-positiv (Im Gegensatz zu Enterobacteriaceaen) · Gramnegativ · Vibrionaceae · Weltweit in Süß- und Brackwasser · Einige Stämme produzieren Choleratoxin (Ctx) · Adhäsion an Dünndarmepithelzellen · Nicht invasiv, verursachen kein Fieber · Bewirkt Abgabe von Chlorid, Carbonat und Wasser durch Darmepithelzellen · Flüssigkeits- und Elektrolytverlust bewirkt Schock, Kreislaufkollaps und häufig Tod · Flüssigkeitsverlust kann 12-20 l am Tag betragen
- Vibrio cholerae - Infektkette · Ausgangspunkt menschlicher Darm, fäkale Verunreinigung · Trinkwasser, LM · Infektionsdosis 106 wegen geringer Säureresistenz · Vermehrung an der Dünndarmschleimhaut (keine Invasion) · Toxinbildung löst nach 3-5 Tagen Choleradiarrhöe aus
- Vibrio cholerae - Choleratoxin · AB-Toxin · Exotoxin · A1 + A2 + 5 x B · A-Komplex: Wirkung (A1) · B-Komplex: Bindung an Zielzelle
- Vibrio cholerae - Mechanismus Cholera-Toxin · B bindet an Gangliosid der Wirtszelle, wird aufgenommen · Intrazellulär wird von A1 und A2 gespalten · A1 bewirkt anhaltende Aktivierung der Adenylat-Cyclase Durch ADP-Ribolysierung der G-Proteine Anhaltende Aktivierung der Adenylat-Cyclase G-Proteine nicht mehr durch GTP Hydrolyse deaktivierbar · Permanent gebildetes cAMP öffnet Chloridkanal und inhibiert Natrium und Chloridaufnahme · Osmotisch bedingter erheblicher Wasseraustrom
- Staphylococcus aureus - Eigenschaften · Staphyle = Traube, aureus = gold · Grampositiv · Kokken · Unbeweglich · Fakultativ anaerob · Wachtumsbereich: 6,5 – 46 °C, Optimum: 35-37 °C · Normaler Hautbewohner, Eitererreger · Resistent gegen Osmostress und Austrocknung, wächst bei 7,5 % NaCl · Koagulase, Fibrinausfällung im Plasma · Enterotoxin (A-E) · Hämolyse (α, β, γ, δ)
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- Staphylococcus aureus - Erkrankungen · Lokale Entzündungen · Wundinfektionen, Sepsis · Befall bestimmter Organe (z.B. Endokarditis)
- Staphylococcus aureus - natürliche Standorte · Menschliche Haut und Haare, Schleimhäute des Nasen-Rachenraumes, Stuhl von Erkrankten und Gesunden · 20 – 50 % der von Menschen isolierten Staphylokokken zur Enterotoxin-Produktion fähig · Lebensmittelvergiftungen Enterotoxine A-E mit hoher Temperaturresistenz (80 °C mehrere Stunden, 100 °C 1 h)
- Staphylococcus aureus - Toxin · Superantigen · Hitzestabil! · Toxisches-Schock-Syndrom (TSST) · T-Zell-Aktivierung (5-25 % statt 0,01 %) · Aktivierte T-Zellen setzen Cytokine frei · Cytokine: Körper reagiert über - Entzündungsreaktion · Symptome: Fieber, Erbrechen, Tod
- Staphylococcus aureus - Infektkette · Infektionsdosis: 0,2 – 5,0 µg Enterotoxin in 100 g = 106 Zellen/g · Intoxikation (keine Infektion!) durch hitzeresistente Toxine · Besonderheit: MO nicht mehr nachweisbar, Nachweis muss auf Toxin erfolgen (z.B. ELISA) · Primärkontamination (rechts in Graphik): Rohstoffe sind direkt kontaminiert · Sekundärkontamination (links in Graphik): LM wird während der Verarbeitung kontaminiert · Keine Inkubationszeit, da Intoxikation (keine Infektion!) · Therapie: antisymptomatisch
- Staphylococcus aureus - Nachweis · β-Hämolyse auf Blutagar · Koagulase-Nachweis · ELISA-Test > Toxin-Nachweis
- Osmotoleranz = Trockentoleranz Kalium-Strategie Hohe K+-Konzentrationen Kompletter Zellapparat ist auf hohe K+-Konzentrationen ausgelegt Obligate Halophile Im Süßwasser würden Zellen platzen Kompatible Solut-Strategie Staphylococcus aureus Glycinbetain Intern: geladen Extern: ausgeglichene Ladung Prolin
- L. monocytogenes - Eigenschaften · Grampositiv · Stäbchen · Beweglich (peritrich begeißelt) · Fakultativ anaerob · 19 Spezies der Listerien, davon 2 pathogen (L. monocytogenes, L. ovanovii) · Psychrotolerant Wachstum bereits bei 0 °C (Generationszeit > 62 h) Kühlschrank als konservierende Methode nicht ausreichend! Optimum bei 30-37 °C, max. 44 °C · Wachstum bei pH 4,5 – 9,0; Abtötung bei < pH 3,5 · 13 Serovare, meist die Serovare 4b (invasiv), I/2a und I/2b · Pathogen auch für Tierarten (Schaf, Ziege, Rind, Geflügel) Ausgangspunkt der Infektion häufig ungenügend gesäuerte Silage Symptome: Abort, neurologische Symptome, Mastitis · Invasiv, auch intrauterine Infektionen mit Fehl- und Frühgeburten · Meningitis, Granulome in Gehirn, Leber, Milz · Intrazellulär beweglich
- L. monocytogenes - Standorte · Erdboden, Teiche, Schlamm, Pflanzen, Faeces von gesunden/kranken Tieren und gesunden Menschen · Gerätschaften, Abflüsse (durch Biofilme!) · Ubiquitär
- L. monocytogenes - gefährdete LM Fisch Fleisch Gemüse Milch Käse
- L. monocytogenes - Infektionsdosis · Bei gesunden Personen: nicht bekannt (103-104 Zellen) · Risikogruppe (YOPI): 101-102 Zellen · Lebensmittelbedingte Ausbrüche: 102-106 Zellen/g LM · Infektion: oral, diaplazentar, unter der Geburt
- L. monocytogenes Listeriose - Risikogruppen Risikogruppen: verminderte zelluläre Abwehr (T-Lymphozyten) bei Embryonen Neugeborenen Krebs-Patienten AIDS-Patienten Patienten, die immunsuppressive Medikamente einnehmen Ältere Menschen
- L. monocytogenes Listeriose - Krankheitsverlauf Nach Aufnahme kontaminierter LM Magenpassage: Säureempfindlichkeit von L. monocytogenes Im Dünndarm: Eindringen in Epithelzellen Entzündung mit leichter Diarrhöe, niedriges Fieber; bei Schwangeren grippeähnlich Eindringen in Monocyten > Blutbahn > Gehirn, Organe, über Plazenta > Meningitis, Sepsis, Enzephalitis; neonatale Infektion, Fehl- oder Totgeburt
- L. monocytogenes Pathogenitätsfaktoren · Anheftung an Darmschleimhaut: Internalin · Induktion der Phagozytose · Überleben im Phagosom · Spezielles Hämolysin: Listeriolysin O · Intrazelluläre Vermehrung in Monocyten oder Parenchymzellen · Beweglichkeit innerhalb der Wirtszellen: ActA
- L. monocytogenes Fortbewegung ActA Ab 37 °C (Körpertemperatur eines Wirtes) sterben Flagellen ab Trigger: Temperatur Beweglichkeit in der Wirtszelle ist dennoch gewährleistet Keine Flagellen mehr, sondern Polymerisation der Aktinfilamente (Ausnutzung von wirtseigenen Ressourcen > Aktinfilamente) Stetige Bewegung in eine Richtung Mechanismus der Fortbewegung:
- mikrobiologische Kriterien für Lebensmittel VO (EG) Nr. 2073/2005 mit Änderungen: VO (EG) Nr. 1441/2007 und VO (EG) Nr. 365/2010 Kategorie I Verzehrsfertige LM, die für Säuglinge oder für besondere medizinische Zwecke bestimmt sind 25 g Probe, n = 10, c = 0, nicht nachweisbar Kategorie II Verzehrsfertige LM, die die Vermehrung von L. monocytogenes zulassen Ende des Herstellungsprozesses: in 25 g (n = 5, c = 0) nicht nachweisbar Bis Ende der Haltbarkeit: < 100 KbE/g Beispiele Nass gesalzener Räucherlachs Feinkostsalate Gegarte Fleischerzeugnisse (besonders Aufschnittware) Kategorie III Verzehrsfertige LM, die die Vermehrung von L. monocytogenes nicht zulassen pH < 4,4 aw < 0,92 pH < 5,0 + aw < 0,94 MHD/Verbrauchsdatum < 5 Tage Wissenschaftliche Begründung, dass keine Vermehrung stattfindet (z.B. Tiefkühlware) n = 5, c = 0, max. 100 KbE/g Handelsebene
- Endosporenbildner Clostridium - Eigenschaften · Grampositiv · Stäbchen · Obligat anerob, vereinzelt aerotolerant · Ovale oder runde Endosporen mit zentraler, terminaler oder subterminaler Anordnung Hitze- und austrocknungsresistent · Pathogene Arten C. botulinum, C. tetanii, C. perfringens, C. novyi, C. septicum · Alle pathogenen sind begeißelt, außer C. perfringens · Pathogene Clostridien bilden Exotoxine Speziesspezifisch > Diagnostik!
- Endosporenbildner Clostridium botulinum - Standorte · Erdboden, Sedimente von Seen, Tümpeln, Fließgewässern, küstennahen Gewässern · Anaerob, aber relativ unempfindlich gegenüber Sauerstoff · Nicht invasiv
- Endosporenbildner Clostridium botulinum - 4 Gruppen Proteolytische Stämme nicht proteolytische Stämme tierische Erkrankungen bisher nicht an Erkrankungen beteiligt
- Endosporenbildner C. botulinum - proteolytische Stämme o Hitzeresistente Sporen D100: 25 min o Min. aw-Wert: 0,95 o Temp.: min 10 °C / Opt. 40 °C / max. 45 – 50 °C o Bildung von Fäulnisprodukten (H2S, NH3) o Toxine A, B, F (Toxin A ist 2000 x giftiger als Blausäure) o NaCl max: 10 %
- Endosporenbildner C. botulinum - nicht proteolytische Stämme o D100 < 0,1 min o Min. aw-Wert: 0,97 o Vermehrung und Toxinbildung auch noch bei 3,3 °C Temp.: min 3,3 °C / Opt. 30 - 35 °C / max. 45 – 50 °C o Keine Verderbnisprodukte o Toxine E, B, F o NaCl max: 5 %