Значение протокола
C. jejuni и C. coli были двумя основными видами Campylobacter, которые были обнаружены в печени домашней птицы22 и печени животных23,24. В этом исследовании образцы мяса куриных частей (ножки, крылышки и бедра), куриной печени и говяжьей печени были случайным образом собраны в разные периоды времени и из разных розничных магазинов и производителей для выделения Campylobacter spp. Из 49 выделенных штаммов Campylobacter 36 были идентифицированы как C. jejuni и 13 были C. coli, при этом другие виды Campylobacter не были обнаружены, что согласуется с другими сообщениями25.
Анализ основан на спиралевидной морфологии клеток и характерной штопорообразной подвижности Campylobacter spp. Для отделения Campylobacter от смеси фоновых организмов был использован простой, но эффективный метод пассивной фильтрации26,27, который использовал спиралевидную морфологию клеток (длинные, тонкие, 0,2-0,9 на 0,5-5 мкм) и сильную подвижность штопора. Высокая подвижность кампилобактера позволяла клеткам преодолевать мембранные фильтры и перемещаться в благоприятные условия внутри агаровой среды, в то время как другие фоновые микроорганизмы из мясных продуктов не могли пройти через них. Этот метод является относительно недорогим, быстрым и селективным, что делает его пригодным для использования в различных условиях, включая предприятия пищевой промышленности, клинические лаборатории и исследовательские лаборатории.
В одной новаторской статье, которую часто цитируют, говорится, что фильтр 0,45 мкм работал настолько хорошо, что фильтр 0,65 мкм не оценивался28. Результаты настоящего исследования показывают, что фильтр с размером пор 0,65 мкм работал значительно лучше, чем с размером пор 0,45 мкм, что привело к 29-кратному увеличению количества клеток, извлеченных из обогащения. Это важно, поскольку выбранные фильтры не демонстрируют пониженную селективность, как сообщалось ранее29. Кроме того, поскольку известно, что фильтрация значительно снижает количество извлеченного кампилобактера по сравнению с прямым нанесением покрытия30, следовательно, увеличение размера пор улучшает восстановление микроорганизма, что согласуется с ранее опубликованными результатами21. Это важно, потому что все клетки, которые проходили через фильтры, образовывали однородные колонии Campylobacter , что указывает на то, что обоих фильтров было достаточно для предотвращения прохождения другой микрофлоры и частиц пищи. Кроме того, в блок-схеме7 FSIS отмечается возможность получения более длительного результата за счет повторного нанесения изолятов на планшеты Campy-Cefex, содержащие антибиотики. В отличие от этого, протокол, описанный в этой рукописи, который сочетает в себе использование фильтрации и селективного обогащения цефоперазоном, циклогексимидом, триметопримом и ванкомицином, не требует повторного стриптинга.
Применяемый в настоящее время метод согласуется с действующими программами отбора проб и верификации FSIS17. Поскольку уровень контаминации кампилобактером может быть низким (153 КОЕ/450 г курицы), промывку центрифугируют для концентрирования образца в четыре раза, что повышает чувствительность анализа. После концентрирования промывки в 4 раза образцы обогащают в течение 48 ч и проверяют с помощью системы молекулярного обнаружения (MDS) для воспроизведения метода, используемого в лабораториях FSIS (данные не показаны). Примечательно, что описанный метод до сих пор не позволил идентифицировать положительные штаммы в течение 24 часов, которые были обнаружены системой молекулярного обнаружения с использованием 48 часов обогащения (данные не показаны). Наконец, дополнительным преимуществом этого протокола является то, что он может предоставить информацию, относящуюся к видам бактерий, и определить, является ли кампилобактер C.coli, C. jejuni или C. lari, в то время как MDS, принятый в MLG 41.07, может обеспечить только бинарный положительный/отрицательный ответ для кампилобактера.
Критические шаги
Протокол выделения и идентификации кампилобактера требует точности при центрифугировании, фильтрации и молекулярном анализе. Точное разведение, надлежащие условия инкубации и тщательное соблюдение условий анализа кПЦР имеют решающее значение для надежной идентификации видов.
Как микроаэрофильная бактерия, Campylobacter очень хрупка и чувствительна к различным стрессам окружающей среды и требует уникальных привередливых условий для роста 31,32,33. В образцах пищевых продуктов, обычно подвергающихся длительным периодам транспортировки и хранения, многие клетки Campylobacter, возможно, находятся в состоянии покоя или сублетального/смертельного повреждения34,35. Таким образом, важно восстановить стрессовые клетки из их пищевых матриц и вырастить их до более высокой концентрации. На первом этапе процедуры мы использовали отвар Болтона с добавлением лошадиной крови и антибиотиков для селективного обогащения кампилобактера из пищи. Дополнительная кровь служила агентом, гасящим кислород, для преодоления неблагоприятного воздействия свободных радикалов кислорода36. Антибиотики применяли для подавления роста фоновой микрофлоры37.
Чтобы свести к минимуму время воздействия кислорода окружающей среды на Campylobacter , был выбран 15-минутный инкубационный период, позволяющий клеткам пройти через фильтр. Также важную роль в скорости прохождения играла влага пластинки агара Brucella под фильтром. В частности, результаты тестирования агаровых пластин, высушенных в течение 0 ч, 1 ч, 2 ч и 3 ч, показали, что высокое содержание влаги в фильтре препятствует прохождению клеток. Не менее важным является точное размещение фильтров и капель на пластинах и фильтрах, что влияет на успех изоляции клеток.
Возможные подводные камни и ограничения
Представляя собой структурированный подход к выделению и идентификации видов Campylobacter из образцов сырой курицы, следует обратить внимание на несколько ограничений этого протокола. Среди основных подводных камней – внешнее загрязнение, недостаточно просушенные пластины, засорение фильтров, препятствующее движению микробов, попадание микроорганизмов в гранулы, неполная герметизация атмосферной камеры и распространение капель за пределы фильтра.
Недостаточное отделение микроорганизмов от поверхности пищевых продуктов или их удержание в объеме пробы может затруднить их выделение с помощью этого метода. Кроме того, зависимость от подвижности микробов при прохождении через пассивные фильтры представляет собой заметное ограничение; возможно, что фильтрующие мембраны сохранили некоторые менее подвижные штаммы Campylobacter , так как было показано, что фильтры могут снижать эффективность улавливания микробных патогенов в пищевых продуктах38. К другим ограничениям относятся периодический характер процессов центрифугирования и фильтрации, подверженность засорению фильтров и неэффективность диспергирования образующихся гранул, что влияет на точность микробной нагрузки. Эти ограничения в совокупности подчеркивают необходимость осторожности и дополнительных методологий для обеспечения всестороннего анализа, особенно при работе с различными типами образцов или при поиске возможностей высокой пропускной способности.
Рекомендации по устранению неполадок
Чтобы предупредить потенциальные проблемы, сначала убедитесь, что все материалы соответствуют необходимым стандартам качества и не имеют срока годности. Устраняйте неполадки в засоренных фильтрах, потенциально используя дополнительную фильтрацию для удаления любых крупных загрязнений, которые могут ограничивать прохождение кампилобактера через нитроцеллюлозную мембрану. Если наблюдается загрязнение, убедитесь, что капли не были помещены слишком близко к краю фильтра и позволили жидкости достичь агара, обойдя фильтр, а не через поры. Если после обогащения наблюдается недостаточный рост, убедитесь, что уплотнения атмосферных контейнеров герметичны и не протекают.
Потенциальная доработка и расширение
Изучение альтернативных фильтрующих материалов может улучшить микробный обход и позволить расширить этот протокол для использования для выделения других подвижных микроорганизмов из гетерогенных смесей, таких как пищевые продукты. Рекомендуется определить контрольные группы, позволяющие сохранить менее подвижные варианты Campylobacter без негативного влияния на специфичность. Кроме того, несмотря на то, что мультиплексный анализ кПЦР, использованный в этом исследовании, продемонстрировал способность обнаруживать C.lari,в этот анализ могут быть включены 18 других видов Campylobacter , представляющих интерес.
Таким образом, путем оценки различных параметров и настроек были созданы надлежащие условия для изоляции C. jejuni и C. coli на видовом уровне в пищевых продуктах. Было доказано, что метод является чувствительным, специфичным, надежным и экономически эффективным. Применив его к реальным образцам пищевых продуктов, протокол смог выделить 36 штаммов C. jejuni и 13 C. coli из 79 упаковок мяса.
Протокол согласован с Директивой FSIS 10,250.117, в которой описана процедура отбора проб сырых куриных частей, и MLG 41.076 для выделения и идентификации Campylobacter. Полученные данные свидетельствуют о том, что концентрирование образца в 4 раза и обогащение его в течение 24 ч в сочетании с фильтрацией и покрытием позволяет получить изолированные, подтвержденные колонии в течение 48 ч, а не 96 ч. Протокол совместим с методами, основанными на ДНК, такими как секвенирование генома, чтобы обеспечить всестороннюю характеристику штаммов Campylobacter , включая их профили устойчивости к противомикробным препаратам, прогнозы вирулентности и филогенетические отношения. Протокол представляет собой многообещающую альтернативу для эффективного выздоровления и изоляции Campylobacter spp. от сырой птицы, что может способствовать проведению эпидемиологических исследований и вмешательств в области общественного здравоохранения.