2.4.3.1 rolul biocidelor în achiziționarea și răspândirea RAM
biocidele, care pot fi definite ca substanțe active și preparate care conțin unul sau mai mulți compuși activi destinați să inactiveze sau să exercite un efect de control asupra microorganismelor dăunătoare, sunt utilizate pe scară largă pentru menținerea nivelurilor necesare de igienă în ferme, abatoare și spații de prelucrare a alimentelor . În ferme, acestea sunt utilizate pentru curățarea și dezinfectarea zonelor asociate cu animalele de animale, inclusiv clădirile fermei, lenjeria de pat, echipamentele, băile de cizme și vehiculele de transport, printre altele. În plus, o serie de biocide sunt utilizate în mod obișnuit în abatoare și în zonele de producție și prelucrare a alimentelor pentru dezinfectarea echipamentelor și a suprafețelor pentru a controla colonizarea de către microorganisme potențial periculoase. 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).
biocidele sunt utilizate în general în ferme, abatoare și în industria alimentară la concentrații cu mult peste concentrațiile minime inhibitoare (CMI) ale tuturor microorganismelor țintă majore și, prin urmare, ar trebui să poată garanta inactivarea microbiană și să evite dezvoltarea rezistenței la biocide. Cu toate acestea, concentrațiile suboptimale de biocid apar în nișe selectate (de exemplu, sub obiecte sau în fisuri și fisuri și alte situri de harboraj) sau ca o consecință a utilizării necorespunzătoare. Prezența materiei organice (cunoscută pentru inactivarea unor biocide, cum ar fi compușii clorurați) poate reduce eficacitatea acestora, în timp ce formularea eronată, depozitarea necorespunzătoare a formulărilor și distribuția inadecvată a compusului pe suprafețe și echipamente pot duce la o scădere a concentrației de biocid activ în unele locații din incinte . Nișe cu concentrații scăzute de biocid pot apărea, de asemenea, prin clătirea zonelor frecvent curățate și dezinfectate sau prin aplicarea biocidului pe suprafețe umede, cu o diluare consecventă a compusului la concentrații care pot fi subletale pentru microorganisme. În plus, liniile de eliminare a apelor uzate pot asigura contactul permanent al microorganismelor cu concentrații scăzute de biocide. De exemplu, concentrațiile subletale ale compușilor reprezentativi de amoniu cuaternar, cum ar fi compușii de dialchildimetilamoniu și clorurile de benzalconiu au fost identificate în sedimentele râurilor (26 și 1.5 ppm, respectiv) și apele uzate din spitale (1,5–4 ppm) . Același lucru este probabil valabil și pentru apele uzate provenite de la ferme, abatoare și instalații de prelucrare a alimentelor. Prin urmare, comunitățile microbiene care colonizează mediile din cadrul fermelor, abatoarelor și instalațiilor de producție a alimentelor (inclusiv mediile de contact cu alimentele) sunt expuse recurent la concentrații de biocid subinhibitor, iar acest lucru poate avea un impact asupra ecologiei microbiene și a siguranței alimentare.
selecția microorganismelor rezistente la biocide prin expunerea la concentrații suboptimale de biocid a fost descrisă pentru unii compuși biocizi și specii microbiene (de exemplu, Li. monocytogenes-compuși cuaternari de amoniu, hipoclorit de sodiu; Salmonella Typhimurium—triclosan; E. coli—fosfat trisodic, nitrit de sodiu, hipoclorură de sodiu) . Rezistența la biocide reprezintă o problemă potențial majoră de sănătate publică, deoarece poate contribui la persistența crescută a microorganismelor patogene și de alterare în lanțul alimentar. Persistența bacteriană, care poate fi definită ca supraviețuirea pentru perioade lungi de timp într-o anumită locație, reprezintă o mare preocupare pentru industria alimentară, deoarece poate duce la contaminarea repetată a alimentelor cu alterarea sau microorganismele patogene, afectând astfel grav sănătatea consumatorilor și provocând mari pierderi economice întreprinderilor alimentare. Un bun exemplu de asociere între persistență și rezistența la biocide este cazul tulpinii Li. monocytogenes 6179. Listeria monocytogenes 6179 este o tulpină de serotip 1 / 2a, izolată la Centrul de cercetare alimentară Teagasc (Irlanda) din medii particulare dintr-o unitate de prelucrare a brânzeturilor în mod repetat pe o perioadă de 12 ani . Secvențierea genomului Li. monocytogenes 6179 a permis identificarea unui transpozon nou, Tn6188, care cuprindea trei gene consecutive de transpozază (tnpABC), o genă qacH care codifică un mic transportor de familie de proteine cu rezistență la medicamente (SMR) responsabil pentru exportul de compuși de amoniu cuaternar și un presupus regulator transcripțional al familiei tetR în amonte de transportor . Investigațiile au arătat, de asemenea, că expunerea la clorură de benzalconiu (BAC) a determinat o creștere a expresiei qacH și că o tulpină mutantă de deleție qacH a avut o toleranță mai mică la BAC decât tulpina de tip sălbatic. Studii recente efectuate și în Irlanda au identificat diferite tulpini persistente nedistinguibile de Li. monocytogenes 6179 prin analiza electroforezei în gel în câmp pulsat care au fost izolate recurent din medii și alimente din cinci industrii diferite de fructe de mare în 2013 și 2014. Toate aceste tulpini au avut Transpozonul Tn6188 și au avut MIC semnificativ mai mare față de BAC decât alte tulpini izolate în același interval de timp și lipsite de Transpozonul Tn6188 . Izolatele bacteriene, cum ar fi acestea, care poartă determinanți ai rezistenței la biocide, persistă în mediul industrial pentru perioade lungi de timp și sunt o sursă probabilă de evenimente de contaminare a alimentelor.
suspiciunea că expunerea la concentrații suboptime de biocide poate selecta o rezistență crescută împotriva antibioticelor relevante din punct de vedere clinic a apărut, de asemenea, recent. Unele studii efectuate în ultimul deceniu comparând rezistența la biocide și antibiotice a colecțiilor de tulpini de la principalii agenți patogeni alimentari au relevat o corelație între rezistența la ambii agenți . Din păcate, seturile mici de date utilizate și lipsa unor analize statistice adecvate au limitat rezultatele acestor studii. Mai recent, Coelho și colab. a efectuat un studiu elegant folosind metodologii de învățare automată pentru a analiza susceptibilitatea la antibiotice și biocide a celei mai mari colecții de izolate testate până acum în acest scop (1632 izolate), în acest caz de la 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. a raportat că cultivarea în serie a două tulpini de E. coli în prezența concentrațiilor subinhibitorii de BAC a dus la o rezistență crescută la diferite antibiotice (ampicilină, penicilină G, norfloxacină, acid nalidixic, kanamicină, gentamicină, cloramfenicol, tetraciclină și eritromicină), cu valori CMI de 1,5–20 ori mai mari decât cele observate pentru culturile de control. Randall și colab. s-a descris că expunerea la un dezinfectant pe bază de aldehidă a dat naștere mutanților S. Typhimurium cu o sensibilitate scăzută la ciprofloxacină la diferite tulpini bacteriene. Karatzas și colab. , în urma tratamentului extins al S. Typhimurium cu trei dezinfectanți de fermă utilizați pe scară largă (un amestec de compuși oxidanți; un dezinfectant cuaternar de amoniu care conține formaldehidă și glutaraldehidă; și un biocid compus din acizi organici și surfactanți), a obținut o variantă individuală stabilă din fiecare tratament care a prezentat o susceptibilitate redusă la o serie de antibiotice (ciprofloxacină, cloramfenicol, tetraciclină și ampicilină). Whitehead și colab. izolați doi mutanți ai lui S. Typhimurium după o singură expunere la concentrațiile în timpul utilizării a două biocide (un amestec de aldehide și compuși cuaternari de amoniu și un compus aminic terțiar halogenat) care au avut o sensibilitate redusă largă la acidul nalidixic, cloramfenicol, tetraciclină și ciprofloxacină. Webber și colab. a arătat că patru biocide diferite (un amestec de aldehide și compuși cuaternari de amoniu, un compus cuaternar de amoniu, un compus oxidativ și un compus aminic terțiar halogenat) au selectat mutanți S. Typhimurium multirezistenți cu sensibilitate scăzută la antibiotice.
nu se cunoaște pe deplin modul în care expunerea la compuși biocizi selectează pentru o rezistență crescută împotriva antibioticelor, dar sunt postulate două mecanisme, rezistența încrucișată și rezistența la coroziune. Deoarece anumite biocide și antibiotice împărtășesc aceleași ținte celulare, este probabil ca unii determinanți ai rezistenței la biocide și mutații avantajoase care duc la creșterea rezistenței la biocide să poată fi, de asemenea, responsabili pentru dobândirea rezistenței la antibiotice în populațiile microbiene. De exemplu, unele pompe de eflux multidrog, care au mai mult de un substrat care ar putea să nu aibă legătură chimică între ele, pot conferi rezistență simultană la antibiotice și biocide atunci când sunt supraexprimate . Aceasta este cunoscută sub numele de rezistență încrucișată. În plus, chiar și pentru acele biocide care nu împărtășesc o țintă cu antibioticele, susceptibilitatea redusă la antibiotice se poate datora transferului orizontal al diferiților determinanți ai rezistenței (determinanți ai rezistenței la antibiotice și determinanți ai rezistenței la biocide) asociați împreună pe elemente genetice comune precum plasmide, fagi, integroni sau transpozoni, care se pot răspândi la alte tulpini, specii sau genuri . Acest lucru este cunoscut sub numele de coreistance. Un exemplu al acestui fenomen sunt integronii de clasa 1, despre care se știe că conțin o gamă largă de casete genetice, inclusiv o anumită rezistență la codificare la diferite antibiotice și compuși cuaternari de amoniu. Într-adevăr, existența rezervoarelor de mediu ale integronilor de clasa 1 este cunoscută de ceva timp, iar gena integron-integrază de clasa 1 intI1 a fost recent propusă ca biomarker al presiunilor selective impuse de poluarea antropică . Microorganismele (inclusiv nepatogene și neculturabile) prezente în mediile alimentare și legate de alimente pot juca un rol important în evenimentele de rezistență. Într-adevăr, acestea sunt rezervoare bune de gene de rezistență antimicrobiană (AMR) și pot fi facilitatori pentru diseminarea genelor AMR în diferite ecosisteme de mediu, inclusiv în ecosistemele alimentare .