Bakterie grupy Bacillus cereus są drobnoustrojami tlenowymi zdolnymi do wytwarzania form przetrwalnych (endospor). Spory bakterii grupy Bacillus cereus wykazują ciepłooporność i są w stanie przetrwać w soku żołądkowym przy pH 1-5,2.
Grupa Bacillus cereus – inaczej Bacillus cereus sensu lato – obejmuje co najmniej dziewięć gatunków, z których dwa są patogenne dla człowieka, a w jej skład wchodzą:
- B. cereus sensu stricto (laseczka woskowa) – powodująca zatrucia pokarmowe
- B. anthracis (laseczka wąglika) – będąca czynnikiem etiologicznym choroby, jaką jest wąglik,
- B. thuringiensis,
- B. mycoides,
- B. pseudomycoides,
- B. toyonensis,
- B. weihenstephanensis,
- B. wiedmanni,
- B. cytotoxicus.
Bacillus cereus – często pojawia się w mleku
Naturalnym rezerwuarem laseczek z grupy Bacillus cereus jest przede wszystkim rozkładająca się materia organiczna, warzywa, przewody pokarmowe bezkręgowców, gleba, woda oraz skażony przetrwalnikami pokarm. Bakterie z grupy B. cereus izolowane są także z żywności, głównie: ryżu, potraw mącznych (makarony), wyrobów cukierniczych (ciast, puddingów), sosów, surowego i pasteryzowanego mleka oraz przetworów mleczarskich, mięsa i przetworów mięsnych, owoców morza, a także przypraw. Z żywności najczęściej izolowany jest B. cereus sensu stricto. Pierwotnym źródłem zanieczyszczenia jest gleba, w której stwierdza się najwięcej komórek wegetatywnych i przetrwalników B. cereus. Z gleby przetrwalniki mogą przedostawać się na powierzchnię warzyw i owoców, bądź też do paszy, a następnie do przewodu pokarmowego zwierząt. Szerokie rozpowszechnienie tej bakterii w glebie może być przyczyną zanieczyszczenia produktów głównie pochodzenia roślinnego. Bakterie z grupy B. cereus stanowią ponadto trudny do całkowitego wyeliminowania składnik mikrobioty surowego mleka. B. cereus do mleka dostaje się zarówno w formie komórek wegetatywnych, jak i przetrwalników.
Bakterie te należą do szybko rosnących w mleku; wystarcza im bowiem do wzrostu 24 godziny przetrzymywania mleka w 20°C, uprzednio ogrzewanego w 72°C przez 10 sekund. Linie przetwarzania mleka również wskazuje się jako źródło wtórnego zanieczyszczenia żywności pasteryzowanej. Co ciekawe, znacznie częściej Bacillus cereus sensu stricto pojawia się w mleku pasteryzowanym niż surowym. Wskazywałoby to na wtórne zanieczyszczenie mleka podczas tego procesu. Wykazano, że B. cereus ma potencjał do współtworzenia biofilmu, szczególnie trudnego w eliminacji i niebezpiecznego w przemyśle spożywczym. Kolonizacja różnego rodzaju powierzchni przez biofilm bakteryjny stanowi duże wyzwanie ze względu na zmniejszenie skuteczności stosowanych w dezynfekcji środków, a także może znacząco wpływać na skuteczną terapię w przypadku szczepów wykazujących zdolność do jego produkcji poprzez zmniejszenie dostępności antybiotyków.
Bacillus cereus i chorobotwórczość
Chorobotwórczość laseczek z grupy B. cereus związana jest z inwazyjnością konkretnego szczepu oraz jego zdolnością do produkcji toksyn oraz enzymów wpływających toksycznie na organizm człowieka. Toksyny te prowadzą głownie do wzrostu przepuszczalności naczyń, sekrecji płynów do jelita cienkiego, a także zmian o charakterze martwiczym. Zakażenie Bacillus cereus prowadzi do zatruć pokarmowych, które mogą przybierać następujące postaci:
- wymiotną, która charakteryzuje się stosunkowo krótkim okresem wylęgania (kilka godzin, ustępuje pod tym względem jedynie intoksykacjom gronkowcowym) i przebiega dość łagodnie,
- biegunkową, która rozwija się dłużej (12-24 godziny) i ma bardzo intensywny przebieg.
Oprócz zatruć pokarmowych, B. cereus może być niekiedy czynnikiem etiologicznym rzadkich zakażeń oportunistycznych, jak na przykład:
- zapalenia płuc
- infekcyjne zapalenia wsierdzia
- zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych
- zapalenia gałki ocznej (prowadzące do ślepoty).
Objawy zakażenia
Do wywołania zakażeń biegunkowych niezbędne jest spożycie żywych komórek B. cereus. Dawka zakaźna jest duża i wynosi 103-107 komórek. Wegetatywne formy B. cereus wytwarzają enterotoksyny w jelicie cienkim człowieka, w fazie wzrostu logarytmicznego bakterii, gdzie optymalna temperatura dla ich produkcji to 37°C. Najsilniejsze działanie toksyny obserwuje się w momencie produkcji wszystkich trzech komponentów białkowych. Zatrucia objawiają się wodnistą biegunką oraz bólami brzucha. Te pojawiają się po upływie 8 do 16 godzin od spożycia zanieczyszczonej żywności. Objawy utrzymują się zwykle od 12 do 24 godzin.
Do rzadkości należą przypadki biegunek trwających kilka dni. Objawy mogą być zbliżone do zatruć pokarmowych z udziałem laseczek zgorzeli gazowej Clostridium perfingens, a także gronkowca złocistego Staphylococcus aureus. Enterotoksynę można inaktywować po podgrzaniu w temperaturze 56°C przez 5 minut. Nie jest jasne, czy to jej obecność w żywności powoduje objawy, ponieważ rozkłada się ona w enzymach żołądkowych. Możliwe jest, że to jej późniejsza produkcja poprzez przeżycie zarodników B. cereus w jelicie cienkim może być przyczyną choroby.
Cereulidyna – toksyna wymiotna
Wymiotna postać zatruć pokarmowych z udziałem B. cereus jest z kolei efektem intoksykacji toksyną wymiotną (cereulidyną), czyli wprowadzenia wyprodukowanej przez szczepy B. cereus toksyny do organizmu człowieka wraz z pokarmem. Cereulidyna jest jedną z najbardziej opornych na czynniki zewnętrzne enterotoksyn. Jest toksyną zarówno ciepłostabilną, jak i kwasoodporną. Nie traci aktywności w wyniku ogrzewania w temperaturze 121°C przez 90 minut oraz w pH 2-11 przez 2 godziny. Nie jest rozkładana przez enzymy trawienne, trypsynę i pepsynę. Ilość produkowanej cereulidyny związana jest z warunkami wzrostu drobnoustrojów, pH, temperatury, a także dostępności tlenu. Optymalną temperaturą do tworzenia toksyny jest 21°C. Natomiast znacznie ograniczone wytwarzanie cereulidyny obserwowane jest w temperaturze 8-10°C i powyżej 35°C. Obecność tlenu w środowisku znacznie zwiększa ilość tworzonej toksyny. Przy spadku zawartości tlenu poniżej 1,6% dochodzi do zahamowania jej produkcji. Pakowanie żywności w modyfikowanej atmosferze azotu może więc zapobiegać w znacznym stopniu powstawaniu cereulidyny w czasie przechowywania produktów spożywczych.
Zespół smażonego ryżu
Intoksykacja toksyną wymiotną rozwija się bardzo szybko i przebiega gwałtownie. Charakterystyczne objawy zatrucia, w postaci nudności i wymiotów, obserwowane są już po 30 min do 6 godzin od spożycia żywności zawierającej toksyny. Objawy chorobowe mogą utrzymywać się przez około 24 godziny i często przypominają zatrucia enterotoksyną gronkowcową. Zatrucie może sporadycznie prowadzić do rozwoju ostrej niewydolności wątroby, zespołu hemolityczno-mocznicowego, obrzęku mózgu i śmierci. Postać „wymiotna” zwykle powstaje w wyniku ugotowania ryżu w czasie i temperaturze niewystarczającej do zabicia wszelkich obecnych zarodników Bacillus cereus, a następnie niewłaściwie schłodzonego. Ze względu na związek typu wymiotnego z ryżem, czasami określa się go potocznie jako „zespół smażonego ryżu”. Cerulidynę mogą także produkować niektóre szczepy B. weihenstephanensis, izolowane z mleka i obniżające przez to jakość produktów mlecznych.
NIe tylko choroby żołądkowo-jelitowe
Chociaż B. cereus zazwyczaj wiąże się z chorobami żołądkowo-jelitowymi, a także z chorobami takimi jak: posocznica, zajęcie ośrodkowego układu nerwowego, infekcja dróg oddechowych i zapalenie wnętrza gałki ocznej. Zapalenie wnętrza gałki ocznej jest najczęstszą postacią patogenezy poza przewodem pokarmowym, która może spowodować trwałą utratę wzroku. Infekcje te zazwyczaj powodują ropień pierścienia rogówki, po którym następują inne objawy, takie jak ból, wytrzeszcz i krwotok do siatkówki. Komórki B. cereus izolowane są również z zakażeń ran otwartych, zakażeń przyrannych i pooperacyjnych, powodując trudne do wyleczenia przewlekłe infekcje skóry, chociaż zakażenia te są mniej agresywne niż martwicze zapalenie powięzi. Z powodu niedojrzałości układu odpornościowego oraz konieczności wdrożenia wielu procedur, na zakażenia Bacillus cereus są szczególnie narażone dzieci urodzone przedwcześnie. Choć w literaturze naukowej opisano zaledwie kilkanaście przypadków zakażeń Bacillus cereus w tej grupie wiekowej, zawsze przebieg takiego zakażenia był poważny.
B. cereus konkuruje w jelitach z innymi rodzajami bakterii Gram-ujemnych, takimi jak Salmonella spp. i Campylobacter spp., zmniejszając ich liczbę. W przypadku zwierząt przeznaczonych do spożycia, takich jak kurczaki, króliki i świnie, niektóre nieszkodliwe szczepy B. cereus stosuje się w niektórych krajach jako probiotyczny dodatek paszowy w celu ograniczenia ilości bakterii z rodzaju Salmonella w jelitach i jelicie ślepym zwierząt. Poprawia to rozwój zwierząt, a także bezpieczeństwo żywności dla ludzi. Ponadto B. cereus wytwarza i uwalnia enzymy, które pomagają w trawieniu materiałów, które są zazwyczaj trudne do strawienia, takich jak błonnik i celuloza, w jelitach innych organizmów.
Normy becności Bacillus cereus w żywności
W Polsce oraz krajach Unii Europejskiej istnieją normy obecności Bacillus cereus w żywności. Od 2007 roku prowadzony jest monitoring żywności w kierunku oznaczania przypuszczalnej liczby komórek B. cereus, zgodnie z rozporządzeniem Komisji Europejskiej nr 2073/2005 w sprawie kryteriów mikrobiologicznych dla środków spożywczych, badanie pod kątem obecności tej bakterii przeprowadzane jest na koniec procesu technologicznego w przypadku:
- produktów w proszku dla niemowląt,
- suszonej żywności dietetycznej specjalnego przeznaczenia medycznego dla niemowląt.
Zapobieganie zakażeniom Bacillus cereus opiera się przede wszystkim na wyborze żywności od sprawdzonych producentów, dbałości o czystość lodówki i szafek oraz postawieniu na nieprzetworzoną żywność, niewymagającą obróbki cieplnej, bowiem delikatna obróbka cieplna, np. gotowych dań, może być bodźcem do wzrostu przetrwalników bakterii, co może zwiększać ryzyko infekcji. Do rozwoju tego patogenu przyczynia się także nieprawidłowe przechowywanie półproduktów i dań gotowych. Należy więc dbać o to, by przetrzymywać tego typu produkty według wskazówek umieszczonych przez producenta na opakowaniu. Istotnym elementem profilaktyki jest wzbogacanie diety w probiotyki, które urozmaicą mikrobiom jelitowy, co wesprze walkę z bakteriami. Trzeba pamiętać, że konsumentowi trudno może być uniknąć zatrucia, ponieważ żywność zawierająca toksyny Bacillus cereus wcale nie musi zmienić swojego zapachu, wyglądu czy smaku. Niestety B. cereus i jej przetrwalniki nie są łatwo inaktywowane przez alkohol w stężeniach konsumpcyjnych; wiadomo, że sporadycznie kolonizują napoje alkoholowe oraz przybory kosmetyczne nasączone alkoholem w ilościach wystarczających do wywołania zakażeń.
Diagnostyka i leczenie
Diagnostyka zakażeń Bacillus cereus opiera się głównie na rozpoznaniu objawów klinicznych. W przypadku zatruć pokarmowych preferuje się leczenie objawowe, polegające na odpowiednim nawodnieniu pacjenta i lekkostrawnej diecie bogatej w potas. W przypadku pozostałych zakażeń o charakterze uogólnionym stosuje się antybiotykoterapię z wykorzystaniem wankomycyny, gentamycyny, linezolidu lub lewofloksacyny.
Piśmiennictwo:
Enosi Tuipulotu D, Mathur A, Ngo C i wsp. Bacillus cereus: Epidemiology, Virulence Factors, and Host-Pathogen Interactions. Trends Microbiol. 2021; 29(5): 458-471. doi: 10.1016/j.tim.2020.09.003
Jovanovic J, Ornelis VFM, Madder A i wsp. Bacillus cereus food intoxication and toxicoinfection. Compr Rev Food Sci Food Saf. 2021; 20(4): 3719-3761. doi: 10.1111/1541-4337.12785
Vidic J, Chaix C, Manzano M i wsp. Food Sensing: Detection of Bacilluscereus Spores in Dairy Products. Biosensors (Basel). 2020; 10(3): 15. doi: 10.3390/bios10030015
