Infrarotspektroskopie zum Nachweis von pathogenen Yersinia enterocolitica

Zusammenarbeit des CVUA Stuttgart mit dem Bundesamt für Gesundheit der Schweiz, Direktionsbereich Verbraucherschutz, Bern (BAG) führt zu neuem Werkzeug zur Feindifferenzierung von Bakterien.

Einige Varianten von Yersinia enterocolitica (Y. enterocolitica) sind humanpathogen und können u.a. eine akute Durchfallerkrankung (Yersiniose) hervorrufen. In Deutschland und der Schweiz stehen Y. enterocolitica unter den bakteriellen Gastroenteritiserregern an dritter bzw. vierter Stelle. Es wird vermutet, dass der Verzehr kontaminierter tierischer Lebensmittel, insbesondere Schweinefleisch und Rohmilch sowie verschmutztes Wasser die Hauptinfektionsquellen dieses Erregers sind.

 

Das CVUA Stuttgart ist in Baden-Württemberg für die mikrobiologische Untersuchung von Lebensmitteln zuständig, die im Zusammenhang mit humanen Erkrankungen erhoben werden. Bisher werden Y. enterocolitica routinemäßig durch selektive Anreicherung aus Lebensmitteln isoliert und über standardisierte kommerzielle biochemische Tests differenziert. Dabei werden z.T. auch andere apathogene Arten, wie Y. bercovieri, Y. rhodei oder Y. intermedia mit erfasst. Zusätzlich kann Y. enterocolitica über spezielle biochemische Tests in mehrere Biotypen und mittels immunulogischer Untersuchungen in verschiedene Serotypen eingeteilt werden. Dies geschieht vor dem Hintergrund, dass krankmachende Varianten von Y. enterocolitica in bestimmten Biotyp-Serotyp Kombinationen auftreten. Davon unabhängig besitzen diese Y. enterocolitica als einen der Hauptfaktoren ihrer Pathogenität, einen Adhesions- und Invasions Faktor, das Produkt des sog. ail-Gens. Dieses kann über eine am CVUA Stuttgart etablierte molekularbiologische Methode (PCR) nachgewiesen werden.

 

Die Infrarotspektroskopie (IR) in Kombination mit einer auf künstlichen neuronalen Netzen gestützten Datenanalyse wurde bereits in vielen Fällen zur Differenzierung von Mikroorganismen erfolgreich eingesetzt. Dabei ließen sich die jeweilige Gattung und die Art, teilweise auch die Unterart zuordnen. Für den Aufbau der IR-Datenbanken sind dabei sicher beschriebene Isolate notwendig.

 

Abbildung: Yersinia enterocolitica auf Schafblutnährboden.

Abb.: Yersinia enterocolitica auf Schafblutnährboden

 

Unsere Schweizer Kollegen vom BAG verfügen über eine reichhaltige Sammlung gut differenzierter Yersinien aus einer abgeschlossenen Studie (Baumgartner et al., 2007). Auf der Grundlage dieser Isolate konnte am CVUA Stuttgart eine Methode für die IR aufgebaut werden, mit Hilfe derer neben der Unterscheidung auf Genus- und Speziesebene auch noch die wichtigsten Bio- und Serotypen für Y. enterocolitica zugeordnet wenden konnten. Im Rahmen der Methodenentwicklung ist es dabei erstmals gelungen, ein bisher nur molekularbiologisch gefasstes Merkmal, das ail-Gen, in einem IR-Verfahren abzubilden und für die Unterscheidung von pathogenen und apathogenen Varianten von Y. enterocolitica zu nutzen. Dies ermöglicht zukünftig einen schnelleren und sichereren Nachweis von Y. enterocolitica aus Lebensmitteln und veterinärmedizinischen Proben.

 

Bisheriger Höhepunkt dieser Arbeiten ist eine gemeinsame Publikation mit den Schweizer Kollegen in Applied and Environmental Microbiology.

 

Quellen:

Kuhm, A., D. Sutter, R. Felleisen , J. Rau (2009)

Identification of Yersinia enterocolitica on Species and Subspecies Level by Fourier Transform Infrared Spectroscopy. Appl. Environm. Microbiology. 75: 5809-5813

Baumgartner, A., M. Küffer, D. Suter, T. Jemmi, and P. Rohner. 2007. Antimicrobial resistance of Yersinia enterocolitica strains from human patients pigs and retail pork in Switzerland. Int. J. Food Microbiol. 115: 110-114.

 

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Autor(en): A. Kuhm, J. Rau

 

Bericht erschienen am 22.09.2009 14:37:07