Betekenis van het protocol
C. jejuni en C. coli waren de twee belangrijkste soorten Campylobacter die veel voorkwamen bij pluimvee22 en dierlijke levers23,24. In deze studie werden de vleesmonsters van kippendelen (poten, vleugels en dijen), kippenlevers en runderlevers willekeurig verzameld gedurende verschillende tijdsperioden en van verschillende winkels en fabrikanten voor de isolatie van Campylobacter spp. Van de in totaal 49 geïsoleerde Campylobacter-stammen werden er 36 geïdentificeerd als C. jejuni en 13 als C. coli, zonder dat er andere Campylobacter-soorten werden gevonden, wat consistent is met andere rapporten25.
De test is gebaseerd op de spiraalvormige celmorfologie en karakteristieke kurkentrekkerachtige beweeglijkheid van Campylobacter spp. Een eenvoudige, maar effectieve, passieve filtratietechniek26,27 die gebruik maakte van zijn spiraalvormige celmorfologie (lang, slank, 0,2-0,9 bij 0,5-5 μm) en sterke beweeglijkheid van de kurkentrekker werd gebruikt om Campylobacter te scheiden van een mengsel van achtergrondorganismen. De hoge beweeglijkheid van Campylobacter stelde de cellen in staat om de membraanfilters te passeren en naar gunstige omstandigheden in het agarmedium te gaan, terwijl andere achtergrondmicro-organismen van de vleesproducten er niet doorheen konden. Deze methode is relatief goedkoop, snel en selectief, waardoor het geschikt is voor gebruik in verschillende omgevingen, waaronder voedselverwerkende faciliteiten, klinische laboratoria en onderzoekslaboratoria.
Een baanbrekend artikel dat vaak wordt geciteerd, stelt dat het 0,45 μm-filter zo goed werkte dat 0,65 μm niet werd geëvalueerd28. De resultaten van deze huidige studie geven aan dat het filter met een poriegrootte van 0,65 μm significant beter presteerde dan het poriefilter van 0,45 μm, wat resulteerde in een 29-voudige toename van het aantal cellen dat uit de verrijking werd teruggewonnen. Dit is belangrijk omdat de geselecteerde filters geen verminderde selectiviteit vertonen, zoals eerder gemeld29. Verder, aangezien bekend is dat filteren de hoeveelheid teruggewonnen Campylobacter aanzienlijk zal verminderen in vergelijking met directe beplating30, verbetert het vergroten van de porie het herstel van het micro-organisme, wat consistent is met eerder gerapporteerde bevindingen21. Dit is belangrijk omdat alle cellen die de filters doorkruisten uniforme Campylobacter-kolonies vormden, wat aangeeft dat beide filters voldoende waren om te voorkomen dat andere microflora en voedseldeeltjes er doorheen gingen. Bovendien wijst het FSIS-stroomdiagram7 op het potentieel voor een langere resultaatproductie als gevolg van het opnieuw strepen van isolaten op Campy-Cefex-platen die antibiotica bevatten. Daarentegen heeft het protocol dat in dit manuscript wordt beschreven, dat het gebruik van filtratie en selectieve verrijking combineert met cefoperazon, cycloheximide, trimethoprim en vancomycine, het niet nodig gemaakt om opnieuw te strepen.
De huidige methode die wordt gebruikt, is in overeenstemming met de huidige FSIS-bemonsterings- en verificatieprogramma's17. Aangezien de besmettingsgraad met Campylobacter laag kan zijn (153 kve/450 g kip), wordt de spoeling gecentrifugeerd om het monster met een factor vier te concentreren, wat de gevoeligheid van de test verhoogt. Na concentratie van het spoelen met een factor 4x, worden monsters gedurende 48 uur verrijkt en gescreend met het Molecular Detection System (MDS) om de methode te repliceren die wordt gebruikt door FSIS-laboratoria (gegevens niet getoond). Met name de beschreven methode is er nog niet in geslaagd om binnen 24 uur positieve stammen te identificeren die werden gedetecteerd door het moleculaire detectiesysteem met behulp van 48 uur verrijking (gegevens niet getoond). Ten slotte is een bijkomend voordeel van dit protocol dat het informatie kan geven met betrekking tot de bacteriesoort en kan identificeren of de Campylobacter C.coli, C. jejuni of C. lari is, terwijl de MDS die in MLG 41.07 is aangenomen, alleen een binaire positieve/negatieve respons voor Campylobacter kan geven.
Kritische stappen
Het protocol voor Campylobacter-isolatie en -identificatie vereist precisie tijdens centrifugatie, filtratie en moleculaire analyse. Nauwkeurige verdunningen, de juiste incubatieomstandigheden en nauwgezette naleving van de qPCR-testvoorwaarden zijn cruciaal voor een betrouwbare identificatie van soorten.
Als micro-aerofiele bacterie is Campylobacter zeer kwetsbaar en gevoelig voor verschillende omgevingsstress en vereist het unieke kieskeurige omstandigheden voor groei 31,32,33. In voedselmonsters die doorgaans lange perioden van transport en opslag ondergaan, bevinden veel Campylobacter-cellen zich misschien in een rusttoestand of subletale/dodelijke gewonde toestand34,35. Het is dus belangrijk om de gestreste cellen uit hun voedselmatrices te halen en ze tot een hogere concentratie te laten groeien. In de eerste stap van de procedure gebruikten we Bolton-bouillon aangevuld met paardenbloed en antibiotica voor selectieve verrijking van Campylobacter uit voedsel. Het add-in bloed diende als zuurstofblusmiddel om de nadelige effecten van vrije zuurstofradicalen te overwinnen36. De antibiotica werden gebruikt om de groei van achtergrondmicroflora te remmen37.
Om de blootstellingstijd van Campylobacter aan atmosferische zuurstof te minimaliseren, werd een incubatietijd van 15 minuten geselecteerd om de cellen in staat te stellen het filter te passeren. Ook het vocht van de Brucella agarplaat onder het filter speelde een belangrijke rol in de doorgangssnelheid. In het bijzonder suggereerden de resultaten van het testen van agarplaten die gedurende 0 uur, 1 uur, 2 uur en 3 uur waren gedroogd, dat een hoog vochtgehalte in het filter verhinderde dat cellen erdoorheen gingen. Even belangrijk is de precieze plaatsing van filters en druppels op de platen en filters, die beide het succes van het isoleren van cellen beïnvloeden.
Mogelijke valkuilen en beperkingen
Hoewel het een gestructureerde aanpak presenteert voor het isoleren en identificeren van Campylobacter-soorten uit rauwe kippenmonsters, verdienen verschillende beperkingen van dit protocol aandacht. Uitwendige verontreiniging, onvoldoende gedroogde platen, verstopping van filters die microbiële beweging belemmeren, insluiting van de micro-organismen in de pellet, onvolledige afdichting van de atmosferische kamer en druppels die zich buiten de filtergrenzen verspreiden, behoren tot de belangrijkste valkuilen.
Een ontoereikende scheiding van de micro-organismen van de voedseloppervlakken of hun opsluiting in het grootste deel van het monster kan de isolatie ervan met deze methode belemmeren. Bovendien vormt het vertrouwen op microbiële beweeglijkheid voor het doorkruisen van passieve filters een opmerkelijke beperking; het is mogelijk dat de filtermembranen enkele minder beweeglijke Campylobacter-stammen hebben behouden, omdat is aangetoond dat filters de vangefficiëntie van microbiële pathogenen in voedsel kunnen verminderen38. Verdere beperkingen zijn onder meer het batchkarakter van centrifugatie- en filtratieprocessen, de gevoeligheid voor verstopping van het filter en de inefficiëntie bij het dispergeren van de gevormde pellet, wat van invloed zal zijn op de nauwkeurigheid van microbiële belastingen. Deze beperkingen benadrukken gezamenlijk de noodzaak van voorzichtigheid en aanvullende methodologieën bij het waarborgen van uitgebreide analyse, vooral wanneer het gaat om verschillende soorten steekproeven of het zoeken naar mogelijkheden met een hoge doorvoer.
Suggesties voor het oplossen van problemen
Om mogelijke problemen te voorkomen, moet u er in eerste instantie voor zorgen dat alle materialen voldoen aan de noodzakelijke kwaliteitsnormen en niet zijn verlopen. Los problemen met verstopte filters op door mogelijk een extra filtratie toe te passen om grote verontreinigingen te verwijderen die de doorgang van de Campylobacter door het nitrocellulosemembraan kunnen beperken. Als verontreiniging wordt waargenomen, controleer dan of de druppels niet te dicht bij de rand van het filter zijn geplaatst en dat vloeistof de agar heeft kunnen bereiken door rond het filter te gaan in plaats van door de poriën. Als er na verrijking onvoldoende groei is, controleer dan of de afdichtingen van de atmosferische containers goed vastzitten en niet lekken.
Potentiële verfijning en uitbreiding
Het onderzoeken van alternatieve filtermaterialen kan de microbiële verplaatsing verbeteren en het mogelijk maken dit protocol uit te breiden voor gebruik bij het isoleren van andere beweeglijke micro-organismen uit heterogene mengsels zoals voedsel. Het is raadzaam om controles te identificeren om minder beweeglijke Campylobacter-varianten te behouden zonder de specificiteit negatief te beïnvloeden. Bovendien, hoewel is aangetoond dat de gemultiplexte qPCR-test die in deze studie wordt gebruikt, de mogelijkheden heeft om C.lari te detecteren, kunnen18 andere Campylobacter-soorten van belang in deze test worden opgenomen.
Samenvattend konden we stellen dat door verschillende parameters en instellingen te evalueren, de juiste omstandigheden werden gecreëerd voor isolatie op basis van filters en identificatie op soortniveau van C. jejuni en C. coli uit voedsel. Het is aangetoond dat de methode gevoelig, specifiek, robuust en kosteneffectief is. Door het toe te passen op echte voedselmonsters, was het protocol in staat om 36 C. jejuni - en 13 C. coli-stammen te isoleren uit 79 vleespakketten.
Het protocol is afgestemd op FSIS-richtlijn 10,250.117, die de procedure schetst voor het bemonsteren van rauwe kipdelen, en MLG 41.076 voor isolatie en identificatie van Campylobacter. De gegevens suggereren dat het concentreren van het monster met 4x en het verrijken gedurende 24 uur, in combinatie met filtratie en plating, geïsoleerde, bevestigde kolonies oplevert binnen 48 uur in plaats van 96 uur. Het protocol is compatibel met op DNA gebaseerde methoden zoals genoomsequencing om een uitgebreide karakterisering van Campylobacter-stammen te bieden, inclusief hun antimicrobiële resistentieprofielen, virulentievoorspellingen en fylogenetische relaties. Het protocol is een veelbelovend alternatief voor de efficiënte terugwinning en isolatie van Campylobacter spp. uit rauw pluimvee, wat epidemiologische studies en interventies op het gebied van de volksgezondheid kan vergemakkelijken.