Domande e Risposte - Qualità e sicurezza microbiologica nei sistemi alimentari ed ecologia del microbiota umano

Chiara Pizzamiglio domande e risposte - esame di qualità e sicurezza microbiologica ed ecologia del microbiota umano

Parte I - Foschino

Elminti ed esempio di infestazione

Gli elminti sono microrganismi eucarioti appartenenti al regno degli animali (metazoi pluricellulari). Essendo parassiti, hanno bisogno di un ospite per compiere il loro ciclo vitale. La modalità di trasmissione è oro-fecale. Gli elminti possono essere: nematodi, cestodi o trematodi. I cestodi sono piatti segmentati, aderiscono tramite uncini, tegumento di copertura. Un esempio è la Taenia: lunga da pochi mm a metri. La taenia solium (suino) ha scolice con ventose e rostrello uncinato per aderire alla mucosa dell'ospite, la saginata (bovino) solo ventose. Ogni proglottide (segmento) contiene apparati digerente e riproduttivo, e quando viene fecondata rilascia uova nell'ambiente. Queste producono oncosfere che passano la barriera intestinale, risalgono il sistema linfatico e si incistano nei muscoli, dove si trasformano in cisticerchi. Uomo infestato per ingestione di carne cruda.

Protozoi e descrivere un'infezione

I protozoi sono microrganismi eucarioti unicellulari appartenenti al regno dei protisti. Possono fare ciclo sessuato o asessuato. Possono fare forme di resistenza dette cisti. Possono essere: ciliati, sporozoi, amebe o flagellati. I flagellati si muovono con flagelli. Giardia: presente sotto forma di cisti in suolo, acqua non potabile, alimenti contaminati da feci. Nell'intestino tenue si sviluppa (trofozoite), si riproduce per scissione binaria e riveste la superficie intestinale causando enterite con diarrea, vomito e dolori addominali. Può portare a necrosi degli enterociti. Si incista nel colon e torna nell'ambiente tramite feci. Frequente nei primi stomaci dei ruminanti. Prevenzione: uso di acqua potabile, lotta agli animali infestanti, cottura o congelamento.

Salmonellosi e alimenti più a rischio

Phylum Proteobacteria, famiglia Enterobacteriaceae. Bastoncini regolari, Gram-, asporigeni, mobili o non, catalasi+ e ossidasi-, anaerobi facoltativi. L'infezione si trasmette per via oro-fecale. Invade l'intestino portando l'adenilato ciclasi dell'enterocita a formare cAMP dall'ATP, che attiva pKA che modifica regolazione dei pori di membrana, con aumento della secrezione di fluidi per uscita di ioni Cl-. Risposta immunitaria con reclutamento di macrofagi e leucociti. Cibi a rischio: carne cruda, uova e derivati, latte e derivati, prodotti avicoli, in cui è considerata un criterio di sicurezza. Provoca due patologie: febbre tifoide (causata da S. Typhi e S. Parathypi, infezione sistemica contagiosa con sintomatologia addominale acuta e dose infettante bassa) e salmonellosi (causata da S. enteridis, causa gastroenterite, dose infettante alta). Prevenzione: pastorizzazione (75°C per 30s).

Listeria e descrivere listeriosi

Phylum Firmicutes, famiglia Listeriaceae, bastoncini regolari, Gram+, asporigeni, anaerobi facoltativi, mobili o non, catalasi positivi. L. monocytogenes nell'uomo. Dose infettante alta ma mortalità elevata in persone a rischio. Infezione: internaline sulla parete del batterio si legano a recettori di membrana dell'ospite. Si forma un vacuolo, il batterio ne rompe la membrana e entra nel citoplasma, prolifera, poi penetra nella cellula vicina, propagando l'infezione. Può arrivare a cervello e placenta. Causa infezione sistemica asintomatica o sintomatica (gastroenteriti limitate agli enterociti nella forma non invasiva o encefalite, meningite, polmonite nella forma invasiva). Alimenti a rischio: prodotti animali e derivati (latte e uova), vegetali sporchi di terra. Prevenzione: pastorizzazione/cottura, pH < 4,4 (catena del freddo no perché è psicrotrofa).

Escherichia coli

Proteobacteria, famiglia Enterobacteriaceae. Bastoncini, Gram-, mobili o non, asporigeni, catalasi+, ossidasi-, anaerobi facoltativi. È un indicatore di contaminazione fecale in alimenti e un criterio di igiene di processo (intestino animali a sangue caldo). Dose infettante bassa (100 cellule). Solo l'1% degli E. coli è patogeno, e si distinguono in: EPEC (lesione tessuti intestinali), EHEC (lesionano microvilli e producono tossine, diarrea sanguinolenta), ETEC (tossine attivano pKA), EAEC (biofilm ostacola assorbimento nutrienti), EIEC (entrano in vacuolo e polimerizzano l'actina), DAEC (denaturano i microvilli). Gli EHEC sono i più presenti alle nostre latitudini. Infezione con sindrome enterica. Il meccanismo è legato alla produzione di tossine e a lesioni della mucosa. Alimenti a rischio: carne poco cotta, latte e derivati, vegetali contaminati da feci. Prevenzione: pastorizzazione, catena del freddo, congelamento, igiene.

Campylobacter e campylobatteriosi

Phylum Proteobacteria, famiglia Campylobacteriaceae, bastoncini curvi o a spirale, Gram-, asporigeni, mobili per flagelli polari, catalasi e ossidasi+, anaerobi facoltativi, microaerofili, termotolleranti. 20 specie (C. coli e C. jejuni specie più frequenti nella gastroenterite alimentare). Infezione: campilobatteriosi, con sintomatologia addominale acuta o con aggravamento a sistemica. Autolimitante quasi sempre tranne nelle categorie a rischio. È una zoonosi. Meccanismo: colonizzazione del muco intestinale, con produzione di citotossine che degradano il DNA dell'ospite causando apoptosi. Colonizzano intestino di animali a sangue caldo di allevamento (polli, conigli…), selvaggina e derivati. Fattori limitanti: pH acido (<5) catena del freddo.

Cos'è un virus e gastroenterite virale

I virus sono parassiti endocellulari obbligati che causano infezione. Composti da capside proteico che contiene DNA o RNA, alcuni ricoperti da uno strato fosfolipidico; non producono tossine, gli alimenti fungono solo da vettori. Dose infettante bassa (10-100 cellule). Trasmissione oro-fecale a carattere epidemico in comunità umane ristrette, da persona a persona. Replicazione: il virus inietta il genoma nella cellula ospite, si replica; i nuovi virioni vengono assemblati e liberati all'esterno tramite lisi dell'ospite. Gastroenterite: Norovirus (NoV) e Calicivirus (HuCV) attaccano gli enterociti, causando la distruzione del microvillo. Sintomi: diarrea acquosa, vomito, febbre. Terapia: riposo e reidratazione. Alimenti: molluschi e crostacei, preparazioni gastronomiche, acqua, frutti di bosco o scarsa igiene. Resistono a pH acido, disinfettanti, pastorizzazione, congelamento.

Virus ed epatiti virali di origine alimentare

I virus sono parassiti endocellulari obbligati che causano infezione. Composti da capside proteico che contiene DNA o RNA, alcuni ricoperti da uno strato fosfolipidico, non producono tossine, gli alimenti fungono solo da vettori. Dose infettante bassa (10-100 cellule). Trasmissione oro-fecale a carattere epidemico in comunità umane ristrette, da persona a persona. Replicazione: il virus inietta il genoma nella cellula ospite, si replica; i nuovi virioni vengono assemblati e liberati all'esterno tramite lisi della cellula ospite. Epatite: HAV e HEV attraverso cellule intestinali e sistema linfatico arrivano al fegato. HAV: serbatoio naturale l'uomo, contagio diretto uomo-uomo o contaminazione ambientale. HEV: serbatoio naturale animali, contaminazione ambientale. Terapia: antivirali, immunizzazione passiva. Alimenti: molluschi e crostacei, preparazioni gastronomiche, acqua, frutta e verdura. Prevenzione: no acqua non potabile, frutta e verdura non lavata. Resiste a pH acido e pastorizzazione, no alla sterilizzazione e al cloro.

Cos'è un prione e cosa provoca

I prioni sono forme alterate di glicoproteine presenti nelle cellule nervose di uomo e animali (PrPc forma naturale e PrPsc forma alterata); provocano una serie di encefalopatie degenerative nell'uomo e negli animali, in cui il cervello assume conformazione spugnosa. Causano: kuru nelle tribù indigene (carne umana), CJD nell'uomo (operazioni al cervello non sterili), scrapie in ovini e caprini, BSE nei bovini, FSE nei felini, nvCJD nell'uomo. Il prione modificato arriva al SNC tramite circolazione linfatica; viene internalizzato nelle cellule e causa conversione a catena della forma sana in forma alterata, generando placche amiloidi con morte della cellula. Sintomi: apatia, alterazioni comportamento, demenza. Non esiste terapia, morte 100%. Resiste a trattamenti enzimatici, termici, denaturanti, disinfettanti; non resiste a trattamenti spinti come NaClO o NaOH.

Clostridium e cosa causa

Phylum Firmicutes, famiglia clostridiaceae, bastoncini, Gram+, con spore che deformano lo sporangio, mobili, anaerobi obbligati (ossigeno tolleranti). Ubiquitari ambientali e ospiti normali dell'intestino degli animali (si diffondono per contaminazione fecale), è indicatore di contaminazione fecale nelle acque e di igiene negli alimenti. 2 tipi:

• C. perfrigens: causa tossinfezioni sensu strictu con: crampi dovuti a fermentazione del batterio nell'intestino con produzione di gas; diarrea dovuta a enterotossina CPE, polipeptide termolabile prodotto in seguito all'ingestione di spore. Dose infettante alta. Fonti contaminazione: coltivazione (suolo), macellazione, preparazione e conservazione (blast chill o catena caldo). Alimenti: prodotti carnei o ittici con spore sopravvissute che non vengono raffreddati subito. Prevenzione: nitrito di sodio impedisce germinazione spore, catena freddo o caldo.
• C. botulinum: causa intossicazioni, pericolose perché forma sull'alimento neurotossine che bloccano il rilascio di ACh nella giunzione neuromuscolare, paralizzando il SNP. Sintomi: nausea, vomito, vertigini, mortalità alta, trattamento con antitossine e lassativi. Contaminazione: suolo. Alimenti: insaccati, formaggi, conserve a pH neutro e senza ossigeno. Fattori limitanti: ossigeno, pH acido, refrigerazione. Negli infanti causa tossinfezione per ingestione di cibo sporco o miele con spore.

Infezione da stafilococco

Phylum Firmicutes, famiglia Staphylococcaceae. Cocco, Gram+, asporigeno, non mobile, anaerobio facoltativo, emolitico, coagulasi positivo. Saprofita delle mucose degli animali a sangue caldo, fonte di intossicazioni: produce sull'alimento enterotossine termostabili che causano gastroenterite che si risolve in poco tempo (tossina eliminata con vomito o diarrea). Contaminazione: prodotti derivati da animali, scarsa igiene, manipolazione operatori. Alimenti: prodotti carnei/ittici e derivati e preparazioni gastronomiche non refrigerati subito o non mantenuti caldi. Fattori virulenza: adesine (promuovono colonizzazione ospite), invasine (promuovono invasione tessuti), tossine (distruzione membrane cellulari tramite micropori che fanno uscire sali e acqua).

Cosa sono le tossinfezioni sensu strictu e come agiscono

Una tossinfezione sensu strictu avviene quando si ingerisce una cellula batterica o una spora, che attraverso gli alimenti passa la parete gastrica, arriva nell'intestino, germina e produce al suo interno le tossine che causano la patologia. Patogeni che causano tossinfezioni alimentari sensu strictu sono B. cereus (intestino tenue) e C. perfrigens (intestino crasso).

Bacillus cereus e sua gastroenterite

Phylum Firmicutes, famiglia Bacillaceae, Gram+, sporigeni con spore che non deformano lo sporangio, mobili, anaerobi facoltativi, ubiquitari. Fonte di tossinfezioni alimentari nell'uomo: sono le sue tossine ad arrecare danno all'organismo. Anche intossicazioni ma meno. Provoca gastroenterite con 2 sindromi:

• Sindrome emetica: tossina preformata nell'alimento, è un peptide termostabile, stabile a valori estremi di pH e insensibile alle proteasi. Sintomatologia gastrica acuta: nausea, crampi, vomito; terapia: reidratazione.
• Sindrome diarroica: tossina prodotta in seguito all'ingestione di cellule o spore, termolabile, instabile a pH acido e sensibile alle proteasi. Diarrea acquosa, debolezza. Terapia: reidratazione.

Alimenti: preparazioni amilacee precotte, prodotti vegetali, prodotti di origine animale. Prevenzione: catena del freddo e del caldo e blast chill. B. cereus è un criterio di igiene di processo in prodotti per lattanti e alimenti a fini medici.

Ruolo delle micotossine nei sistemi alimentari

Le micotossine sono metaboliti secondari prodotti da funghi alla fine della fase esponenziale, causano intossicazioni. Possono dare tossicità acuta (danni fegato e reni) o cronica per esposizione prolungata (cancro fegato). Principali produttori di micotossine alimentari: Aspergillus, Penicillum, Fusarium. Contaminazione diretta: alimento con muffa; indiretta: animale che ha ingerito muffa.

• Aspergilli: A. flavus e A. parasiticus producono aflatossine B, G. Importante la B1, con effetto mutageno, epatotossico e cancerogeno. Carry over: dal mangime passa al ruminante in forma B1, nel suo intestino si trasforma in M1 e passa a latte e derivati (si lega più alle proteine). Alimenti: cereali, mais, semi di cotone. Contaminazione: stoccaggio e conservazione.
• Penicilli P. verrucosum produce ocratossina A. Carry over: dai cereali passa al suino e quindi ai suoi derivati carnei. Alimenti: cereali, birra, vino, frutta secca. Danni ai reni.
• Fusarium: producono fumonisine, zearalenone (estrogenico). Alimenti ricchi in lipidi (mais).

Cosa sono gli alberi filogenetici

Un albero filogenetico è un diagramma che mette in relazione i rapporti tassonomici degli organismi, dai batteri all'uomo. Deriva dal sequenziamento dei geni 16S rRNA, presente in tutti gli organismi. Parte da un ancestor comune, dal quale si sono generate tutte le altre specie. Le distanze (i rami) indicano la distanza evolutiva presente tra due organismi, le ramificazioni i punti in cui le specie si sono diversificate tra loro.

Classifica funzionale dei microrganismi nel settore alimentare

• Microrganismi utili o indispensabili (es. bifidobatteri, batteri lattici): sono quelli le cui attività metaboliche sono utili per la preparazione di un alimento (pro-tecnologici) o di un integratore (probiotici) oppure indispensabili per mantenere lo stato di salute del consumatore (microbiota intestinale).
• Microrganismi patogeni o tossinogeni (es. protozoi, elminti) sono quelli cui tossine o prodotti metabolici a certi livelli quantitativi costituiscono un pericolo per la salute.
• Microrganismi indicatori o alteranti (E. coli, muffe) sono quelli i cui prodotti metabolici a certi livelli indicano problemi di qualità o sicurezza alimentare.