artikel

Bacteriële toxines onder de loep

Algemeen

Door hun toxine kunnen de veel voorkomende bacteriën Bacillus cereus en Staphylococcus aureus soms onverwacht fel toeslaan. Goede toxinetesten ontbraken tot nu toe. De Gentse promovendus Andreja Rajkovicontwikkelde voor twee toxines een test.

In Augustus 2003 werden in het Belgische Kinrooi vijf kinderen ziek na het eten van een pastamaaltijd. Een meisje van zes overleefde het niet. De oorzaak was gauw gevonden: een voedselvergiftiging door cereulide, een toxine van Bacillus cereus. In sommige landen wordt 30% van alle voedselvergiftigingen toegeschreven aan B. cereus. Gewoonlijk blijft het bij braken, diarree en lichte koorts.

Omdat in het algemeen de gevolgen licht zijn en zonder medisch ingrijpen weer overgaan, wordt er geen statistiek van bijgehouden. De bacterie kan groeien vanaf zeven graden Celcius en een enkele zelfs bij vier graden. Zorgwekkend is dat de bacterie verschillende toxines in het voedingsmiddel en in de darm kan produceren waaronder het hitte- en zuurstabiele cereulide dat in extreme gevallen kan leiden tot leveruitval. Zo luidde ook de diagnose in het autopsierapport in de zaak Kinrooi.

Koolhydraten
Cereulideproducerende stammen van B. cereus worden geassocieerd met koolhydraatrijke producten als pasta, aardappelpuree en rijst. Het organisme is zo algemeen dat met de vraag ‘Hoe kon deze dodelijke intoxicatie optreden?’, de microbioloog zich tegelijk afvraagt: ‘En waarom gaat het bijna altijd goed?’.

In 1997 vond Servé Notermans, indertijd werkzaam bij het RIVM, hoge concentraties van B. cereus in Nederlandse consumptiemelk. In 4% van monsters trof hij zelfs meer dan 106 bacteriën/ml. “Deze aantallen zijn voldoende hoog om een vergiftiging te kunnen veroorzaken”, aldus Rajkovic;. “Je zou dus verwachten vaker ernstige vergiftigingen tegen te komen. Maar de praktijk is dat de bacterie niet altijd toxines produceert en zeker niet in de hoeveelheden die nodig zijn voor een intoxicatie.

Het al dan niet aanmaken van bepaalde toxines hangt van zeer veel zaken af. Zo is bekend dat kouderesistente B.cereus-stammen geen cereulide produceren (maar soms wel andere toxines). Alleen mesofiele organismen, die gedijen vanaf 12°C, zijn tot nu toe met cereulideproductie verbonden. De temperatuur in de koelkast in Kinrooi waar de pasta in stond, bedroeg 14°C.

Aardappelpuree
Rajkovic keek bij een fabrikant van aardappelpuree naar de aanwezigheid van B. cereus en vond deze terug in alle batches die hij bekeek. Een enkele batch bevatte zelfs 104 kiemvormende eenheden per gram.

De meeste stammen konden groeien bij een temperatuur vanaf 7°C. Enkelen waren mesofiel (potentieel gevaarlijker) maar geen van de isolaten produceerde cereulide. Uiteindelijk bleek de besmetting terug te voeren op een enkele doseerpomp waar de reiniging niet effectief was. Door hier een critical control point van te maken, was het probleem opgelost.

Rajkovic: “Ten gevolge van de wijdverspreide aanwezigheid van B. cereus en zijn mogelijkheid om sporen te vormen is het vermijden van deze bacterie in de voedingsketen niet steeds haalbaar. Daarom is de detectie van het toxine in het voedingsmiddel uitermate belangrijk.”

De onderzoeker ontwikkelde twee testmethodes voor de toxines van B. cereus en S. aureus. De gangbare testmethoden werken met antistoffen tegen een bepaald toxine. Echter tegen cereulide van B. cereus zijn geen antilichamen bekend. Hij moest iets anders verzinnen.

Vicieuze cirkel
Als student Food Science & Technology in Belgrado werd Rajković in 1999 gekozen tot vice-president van de IAAS, een internationale stedentenorganisatie met het hoofdkantoor in het Belgische Leuven. Het was een kans iets te doen voor internationale samenwerking.

Na afronding van zijn studie in Belgrado haalde hij in een jaar zijn MSc aan de Universiteit van Gent en startte aldaar zijn promotieonderzoek in het Laboratorium voor Levensmiddelenmicrobiologie en -conservering. Rajkovic: “Er sterven wereldwijd niet alleen mensen aan ondervoeding maar jaarlijks sterven er ook zo’n twee miljoen mensen aan voedselinfecties en -vergiftigingen. Een vicieuze cirkel die alleen door een betere organisatie van de voedselketen kan worden doorbroken. Dit programma was iets om voor te gaan.”

Bioassay
Voor de detectie van cereulide koos de promovendus voor een CASA (computer aided semen analysis) bioassay. De methode meet de beweeglijkheid van varkenssperma met behulp van een computergestuurde analysator. Cereulide remt de bewegelijkheid van sperma en maakt een kwantitatieve bepaling van de concentratie van het gif mogelijk. Rajković: “Dure apparatuur als HPLC-MS (hogedrukvloeistofchromatografie gekoppeld aan een massaspectroscoop) is een alternatieve methode die wel specifiek is voor cereulide maar niet de echte toxiciteit laat zien. Dat doet CASA wel.”

Veel andere beruchte gifstoffen hadden geen of weinig effect op de beweeglijkheid van sperma. Zo hadden schimmeltoxines als aflatoxine M1 en zearalenon pas een effect bij respectievelijk 4 microgram per ml en 10 milligram per ml. (Ver boven de grens waarin ze werkelijk in voedingsmiddelen kunnen voorkomen). Ter vergelijking: cereulide legde de beweegelijkheid van sperma reeds stil bij concentraties van 20 nanogram per ml! Dat maakt de methode uiterst geschikt om cereulide te detecteren.”

“De test is robuust en gevoelig en daarbij niet duur”, stelt de onderzoeker. “De techniek kan via een korte training gemakkelijk worden aangeleerd en is daarmee bruikbaar voor de industrie. Eigenlijk heb je alleen een microscoop, glaasjes en varkenssperma nodig. Maar ik denk dat routineanalyses voor cereulide voor de meeste bedrijven niet echt nodig zijn. De beste beheersingsmaatregel is een preventief systeem waar bijvoorbeeld bij een wisseling van leverancier het product een tijdje intensiever wordt gevolgd.”

Ook voor het S. aureus enterotoxine (SAE) bedacht de promovendus een test. Voor SAE konden wel antilichamen worden opgewekt bij schapen. Rajkovic; ontwikkelde een immunoassay die SAE tot op de picogrammen (10-12) nauwkeurig meet. “Maar deze test is erg duur en bovendien bestaat de kans op kruisbesmetting”, aldus de promovendus. “Ze moet dus door gespecialiseerde laboratoria worden uitgevoerd.”

Voorkomen
Rajkovic: “Je staat er versteld van hoe vaak cereulideproducerend B. cereus voorkomt in voedingsmiddelen, zelfs daar waar je het niet verwacht, zoals in melk en vlees. De oorzaak is vaak kruiscontaminatie.”

Met de opkomst van koelvers producten en milde conserveringstechnieken kan ook deze bacterie vaker voorkomen. Of ze toeslaat via productie van haar toxine hangt af van het type voedingsmiddel, temperatuur, pH en bacteriële competitie. Ook weinig zuurstof (MAP) kan cereulide niet altijd voorkomen. En het probleem van sporenvorming blijft present. “Soms kan een laag aantal bacteriën al cereulide produceren maar vaak is er ook bij een hoog aantal geen cereulide aanwezig.

Daardoor zal het niet gemakkelijk zijn om eenduidige criteria voor B. cereus op te stellen”, aldus de onderzoeker. “Het beste wat men kan doen is de koelketen en hygiëne in de gaten houden. En ook de consument voorlichten. Want daar ontstaan de meeste problemen.”

Reageer op dit artikel