2.4.3.1 rol van biociden bij de verwerving en verspreiding van AMR
biociden, die kunnen worden gedefinieerd als werkzame stoffen en preparaten die een of meer actieve verbindingen bevatten en bedoeld zijn om schadelijke micro-organismen te inactiveren of te bestrijden, worden op grote schaal gebruikt voor het behoud van de vereiste hygiëneniveaus in boerderijen, slachthuizen en voedselverwerkende bedrijven . In boerderijen worden ze gebruikt voor het reinigen en desinfecteren van gebieden die verband houden met vee, waaronder bedrijfsgebouwen, Beddengoed, apparatuur, bootbaden en transportvoertuigen, onder anderen. Bovendien worden in slachthuizen en voedselproducerende en-verwerkings-gebieden gewoonlijk een reeks biociden gebruikt voor desinfectie van apparatuur en oppervlakken om kolonisatie door potentieel gevaarlijke micro-organismen tegen te gaan. Some of the most widely used biocides are alcohols, aldehydes, chlorine, and chlorine- releasing agents (sodium hypochlorite, chlorhexidine), iodine, peroxygen compounds (hydrogen peroxide, peracetic acid), phenolic type compounds, quaternary ammonium compounds (benzalkonium chloride), bases (sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate), and acids (mineral and organic acids).
biociden worden in het algemeen gebruikt in boerderijen, slachthuizen en voedselindustrieën in concentraties die ruim boven de minimale remmende concentraties (Mic) van alle belangrijke doelmicro-organismen liggen en moeten daarom microbiële inactivering kunnen garanderen en de ontwikkeling van resistentie tegen biociden kunnen voorkomen. Suboptimale concentraties van biociden komen echter wel voor in geselecteerde niches (bijvoorbeeld onder voorwerpen of in scheuren en spleten en andere harborageplaatsen) of als gevolg van oneigenlijk gebruik. De aanwezigheid van organisch materiaal (waarvan bekend is dat het sommige biociden zoals gechloreerde verbindingen inactiveert) kan de werkzaamheid ervan verminderen, terwijl onjuiste formulering, onjuiste opslag van formuleringen en ontoereikende distributie van de verbinding op oppervlakken en apparatuur kunnen leiden tot een afname van de concentratie actieve biociden op sommige locaties in gebouwen . Niches met lage biocidenconcentraties kunnen ook optreden door het spoelen van vaak gereinigde en gedesinfecteerde gebieden of door het aanbrengen van biociden op natte oppervlakken, met een daaruit voortvloeiende verdunning van de verbinding tot concentraties die voor micro-organismen subletaal kunnen zijn. Bovendien kunnen afvalwaterafvoerleidingen zorgen voor permanent contact van micro-organismen met lage concentraties biociden. Zo zijn subletale concentraties van representatieve quaternaire ammoniumverbindingen zoals dialkyldimethylammoniumverbindingen en benzalkoniumchloriden geïdentificeerd in riviersediment (26 en 1).5 ppm, respectievelijk) en afvalwater van ziekenhuizen (1,5–4 ppm) . Hetzelfde geldt waarschijnlijk voor afvalwater van boerderijen, slachthuizen en voedselverwerkingsinstallaties. Daarom worden de microbiële gemeenschappen die milieu ’s binnen boerderijen, slachthuizen, en voedselproductiefaciliteiten koloniseren (met inbegrip van voedsel-contactmilieu’ s) herhaaldelijk blootgesteld aan subinhibitory biocide concentraties, en dit kan een effect op microbiële ecologie en voedselveiligheid hebben.
selectie van biociden-resistente micro—organismen door blootstelling aan suboptimale concentraties van biociden werd beschreven voor sommige biociden en microbiële soorten (bijv. Li. monocytogenes—quaternaire ammoniumverbindingen, natriumhypochloriet; Salmonella Typhimurium—triclosan; E. coli-trinatriumfosfaat, natriumnitriet, natriumhypochloride) . Resistentie tegen biociden vormt een potentieel belangrijk volksgezondheidsprobleem, aangezien het kan bijdragen tot de toename van de persistentie van pathogene en bederfelijke micro-organismen in de voedselketen. Bacteriële persistentie, die kan worden gedefinieerd als het overleven gedurende langere tijd op een bepaalde locatie, is een grote zorg voor de levensmiddelenindustrie, omdat het kan leiden tot herhaalde verontreiniging van levensmiddelen met bederf of pathogene micro-organismen, waardoor de gezondheid van de consument ernstig wordt aangetast en levensmiddelenbedrijven grote economische verliezen lijden. Een goed voorbeeld van het verband tussen persistentie en resistentie tegen biociden is het geval van de stam Li. monocytogenes 6179. Listeria monocytogenes 6179 is een serotype 1 / 2a stam, geïsoleerd in Teagasc Food Research Centre (Ierland) uit bepaalde omgevingen in een kaasverwerkingsinstallatie, herhaaldelijk gedurende een periode van 12 jaar . Het sequencen van het genoom Li. monocytogenes 6179 liet identificatie toe van een nieuw transposon, Tn6188, dat drie opeenvolgende transposasegenen (tnpABC) omvatte, een qacH-gen dat een kleine transporter van de multidrugresistentieproteïnefamilie (SMR) codeert verantwoordelijk voor de uitvoer van quaternaire ammoniumverbindingen, en een vermeende transcriptionele regulator van de tetr-familie stroomopwaarts van de transporter . Onderzoeken toonden ook aan dat blootstelling aan benzalkoniumchloride (BAC) een toename van qacH-expressie veroorzaakte en dat een qach-deletiemutantstam een lagere Bac-tolerantie had dan de wild-typestam. Recente studies die ook in Ierland worden uitgevoerd, hebben verschillende persistente stammen geïdentificeerd die niet te onderscheiden zijn van Li. monocytogenes 6179 door pulsed-field gelelektroforese analyse die in 2013 en 2014 herhaaldelijk werden geïsoleerd uit omgevingen en voedsel van vijf verschillende zeevruchten industrieën. Al deze stammen Herbergen de Tn6188 transposon en hadden significant hogere MIC tegen BAC dan andere stammen die in hetzelfde tijdsbestek werden geïsoleerd en die de Tn6188 transposon ontbraken . Bacteriële isolaten zoals deze, die determinanten van de biocidenresistentie bevatten, blijven gedurende lange tijd in de industriële omgeving bestaan en zijn een waarschijnlijke bron van voedselbesmettingen.Het vermoeden dat blootstelling aan suboptimale concentraties van biociden kan leiden tot een verhoogde resistentie tegen klinisch relevante antibiotica is onlangs ook ontstaan. Sommige studies die in het afgelopen decennium zijn uitgevoerd en die de resistentie tegen biociden en antibiotica van collecties van stammen van belangrijke door voedsel overgedragen pathogenen vergeleken, toonden een correlatie aan tussen de resistentie tegen beide stoffen . Helaas zijn de resultaten van deze studies beperkt door de kleine gegevensverzamelingen die zijn gebruikt en het ontbreken van passende statistische analyses. Meer recent, Coelho et al. uitgevoerd een elegante studie met behulp van machine learning methodologieën voor het analyseren van antibiotica en biociden gevoeligheid van de grootste collectie van isolaten tot nu toe getest voor dit doel (1632 isolaten), in dit geval van St.aureus. They described that reduced susceptibility to two biocides, clorhexidine and BAC, which belong to different structural families, was associated with resistance to several antibiotics (amoxicillin/clavulanate, cefuroxime, cefaclor, cefpodoxime, clindamycin, erythromycin, clarithromycin, azithromycin, telithromycin, ciprofloxacin, levofloxacin, gatifloxacin, and moxifloxacin). Other authors isolated stable mutant strains with increased resistance to one or several antibiotics after exposure to sublethal biocide concentrations. For instance, Langsrud et al. gemeld dat seriële teelt van twee E. coli stammen in aanwezigheid van subinhibitieve concentraties van BAC resulteerde in een verhoogde resistentie tegen verschillende antibiotica (ampicilline, penicilline G, norfloxacine, nalidixinezuur, kanamycine, gentamicine, chlooramfenicol, tetracycline en erytromycine), met MIC–waarden die 1,5-20 keer hoger waren dan die waargenomen voor controleculturen. Randall et al. beschreven dat blootstelling aan een desinfecterend middel op basis van aldehyden bij verschillende bacteriestammen aanleiding gaf tot S. Typhimurium-mutanten met een verminderde gevoeligheid voor ciprofloxacine. Karatzas et al. na de uitgebreide behandeling van S. Typhimurium met drie grote schaal gebruikt boerderij ontsmettingsmiddelen (een mix van oxiderende stoffen; een quaternaire ammonium ontsmettingsmiddel met formaldehyde en glutaaraldehyd; en een biocide uit organische zuren en tensiden), verkregen van een stabiele individuele variant van elke behandeling die tentoongesteld verminderde gevoeligheid voor een scala van antibiotica (ciprofloxacine, chloramphenicol, tetracycline, en ampicillin). Whitehead et al. geïsoleerde twee mutanten van S. Typhimurium na één enkele blootstelling aan concentraties in gebruik van twee biociden (een mengsel van aldehyden en quaternaire ammoniumverbindingen en een gehalogeneerde tertiaire amineverbinding) die een brede verminderde gevoeligheid hadden voor nalidixinezuur, chlooramfenicol, tetracycline en ciprofloxacine. Webber et al. toonde aan dat vier verschillende biociden (een mengsel van aldehyden en quaternaire ammoniumverbindingen, een quaternaire ammoniumverbinding, een oxidatieve verbinding en een gehalogeneerde tertiaire amineverbinding) S. Typhimurium multidrug-resistente mutanten met verminderde gevoeligheid voor antibiotica selecteerden.
het is niet volledig bekend hoe blootstelling aan biociden selecteert voor een verhoogde resistentie tegen antibiotica, maar er worden twee mechanismen gepostuleerd, kruisresistentie en coresistentie. Aangezien bepaalde biociden en antibiotica dezelfde cellulaire doelen delen, is het waarschijnlijk dat sommige determinanten van de resistentie tegen biociden en voordelige mutaties die leiden tot verhoogde resistentie tegen biociden ook verantwoordelijk kunnen zijn voor de verwerving van antibioticaresistentie in microbiële populaties. Bijvoorbeeld, sommige multidrug efflux pompen, die meer dan één substraat hebben die chemisch niet aan elkaar verwant kunnen zijn, kunnen gelijktijdige weerstand tegen antibiotica en biociden verlenen wanneer zij overexpresseren . Dit staat bekend als kruisresistentie. Bovendien kan, zelfs voor biociden die geen doel hebben met antibiotica, een verminderde gevoeligheid voor antibiotica te wijten zijn aan de horizontale overdracht van verschillende resistentiedeterminanten (antibioticaresistentiedeterminanten en biocidenresistentiedeterminanten) die samen worden geassocieerd met gemeenschappelijke genetische elementen zoals plasmiden, Fagen, integronen of transposonen, die zich kunnen verspreiden naar andere stammen, soorten of geslachten . Dit staat bekend als coresistance. Een voorbeeld van dit fenomeen zijn klasse 1 integronen, waarvan bekend is dat ze een breed scala aan gencassettes bevatten, waaronder enige coderingsresistentie tegen verschillende antibiotica en quaternaire ammoniumverbindingen. Het bestaan van milieureservoirs van klasse 1 integronen is al enige tijd bekend en het klasse 1 integron-integrase gen intI1 is onlangs voorgesteld als een biomarker van selectieve druk opgelegd door antropogene vervuiling . Micro-organismen (inclusief niet-pathogeen en oncultureerbaar) aanwezig in voedsel en voedselgerelateerde omgevingen kunnen een belangrijke rol spelen in de corresistance events. Het zijn immers goede reservoirs van antimicrobiële resistentiegenen (AMR) en kunnen de verspreiding van AMR-genen in verschillende ecosystemen in het milieu, waaronder voedingssecosystemen, bevorderen .