王亞君,劉曉晨
生產(chǎn)食物蛋白的動物(如牛、雞和豬)是許多食源性病原體的主要宿主,如彎曲桿菌、腸道沙門氏菌的非傷寒血清型、大腸桿菌的志賀毒素生產(chǎn)菌株和單核增生李斯特菌。食源性病原體在許多國家造成數(shù)百萬散發(fā)性疾病和慢性并發(fā)癥病例。Schallan等(2011)報道指出,僅在美國,細菌性腸內(nèi)病原體每年會導(dǎo)致940萬起食源性疾病,55961人住院,1351人死亡。據(jù)估計,報告的食源性疾病發(fā)病率不到實際發(fā)病率的1%~10%。隨著人口增加、城市化及人均收入提高,人們對食物蛋白質(zhì)的需求有更大需求,從而增加動物產(chǎn)品的消費。隨著全球食品流動的增加,對動物產(chǎn)品的高需求引發(fā)動物產(chǎn)品集約化生產(chǎn)和加工,這種情況可能導(dǎo)致加工方法有缺陷,并增加流通過程受到食源性病原體污染的風(fēng)險。
動物和動物產(chǎn)品污染是一個嚴(yán)重的問題,許多因素可能與污染有關(guān),包括環(huán)境因素(相關(guān)動物、水源和糞污處理等),相關(guān)屠宰、加工和儲存方法等因素(Sofos,2008)。微生物病原體可引起動物發(fā)生疾病,動物產(chǎn)品受到微生物或毒素污染,因此本文主要綜述目前動物作為食源性致病菌如沙門氏菌、彎曲桿菌、產(chǎn)志賀毒素大腸桿菌和單核細胞增生素的聯(lián)系及其影響和現(xiàn)狀。
沙門氏菌在許多動物中存在,包括貓、狗、兩棲動物、爬行動物和嚙齒動物在內(nèi)的家畜和野生動物。通常存在于家禽內(nèi)臟,在某些情況下可能會影響鳥類健康,這種細菌可通過垂直傳播或環(huán)境獲得,可以引起沙門氏菌病和其他疾病(Park等,2017)。沙門氏菌病是全球最常見的食源性疾病之一,全球每年約有9380萬人患食源性疾病和15.5萬人死亡(Eng等,2015)。美國每年有超過100萬人感染沙門氏菌,其中約20%的傳播媒介是家禽,這種食源性疾病的平均醫(yī)療成本為555億~932億美元(Scharff,2015)。多種耐藥型沙門氏菌血清型的出現(xiàn)對抗生素治療效果有很大影響,而這些耐藥菌株的流行增加可能導(dǎo)致沙門氏菌感染,使死亡率增加(Eng等,2015)。
沙門氏菌屬是腸桿菌科的一員,包括革蘭氏陰性、有鞭毛、不產(chǎn)孢和兼性細菌,在35~37℃生長良好(郭萍,2005)。考慮到鞭毛抗原、莢膜抗原和體細胞抗原的差異,沙門氏菌通常分為2579種血清型;此外,沙門氏菌血清型可以通過分子分型方法或噬菌體分型進行細分(Lamas等,2018)。這種細菌有能力在人類和一些動物中誘發(fā)局限性胃腸炎,但宿主的感染范圍因細菌毒性因素、免疫和抗宿主能力的不同而不同。Ricke等(2013)報道,感染沙門氏菌病的癥狀和體征是從惡心、嘔吐和腹瀉演變?yōu)閿⊙Y或溶血癥,最后到反應(yīng)性關(guān)節(jié)炎(感染后的癥狀)。沙門氏菌主要有兩種:腸道沙門氏菌和邦戈沙門氏菌,后者由22種血清型組成,這些血清型主要與冷血動物有關(guān),而人類感染并不常見,而腸道沙門氏菌因其生化特性差異可分為6個亞種(Lamas等,2018)。99%以上的人類沙門氏菌病由腸道亞型引起,其中包括1531種血清型,如傷寒沙門氏菌和腸炎沙門氏菌(Lamas等,2018)。人類是傷寒沙門氏菌的唯一宿主,由傷寒沙門氏菌和副傷寒沙門氏菌產(chǎn)生。腸道血清型沙門氏菌主要與溫血動物有關(guān),而其他非腸道亞型與冷血動物關(guān)系更密切。
非傷寒沙門氏菌感染可通過食用受感染動物糞便污染的食物或水、與受感染動物直接接觸或食用受感染動物產(chǎn)品等方式傳播給人類(Eng等,2015)。該細菌已從許多動物中分離出來,如家禽、綿羊、豬、魚、海鮮及其產(chǎn)品以及其他一些冷血動物(Nguyen等,2016)。盡管在其他食品中也發(fā)現(xiàn)了這種微生物,但家禽肉制品和雞蛋通常是最常見的導(dǎo)致沙門氏菌病爆發(fā)的食物來源(Sanchez等,2002)。鼠傷寒沙門氏菌病主要與食用未煮熟的肉類或絞碎的肉、乳和蛋制品有關(guān),尤其是生雞蛋。腸道沙門氏菌和海德堡沙門氏菌的爆發(fā)主要與生雞蛋的食用有關(guān),因為它可以污染蛋殼完整的雞蛋,而新港沙門氏菌的爆發(fā)與未煮熟的碎牛肉、炒雞蛋或煎蛋卷有關(guān)(Dupont,2007)。
彎曲桿菌在1972年被證明與發(fā)熱性出血性腸炎有關(guān),這些細菌引起的疾病被稱為彎曲菌病,其特點是急性腹瀉、腹痛、發(fā)熱,通常是疾病自限性的;但胃腸道內(nèi)其他一系列嚴(yán)重疾病也有報道,包括腸血性腹瀉、食管病、牙周炎、功能性胃腸疾病、腹腔疾病、膽囊炎和結(jié)腸癌(Kaakoush等,2015)。彎曲菌病10000例中約有3例會發(fā)展為巴利綜合征(嚴(yán)重脫髓鞘性神經(jīng)病,Skarp等,2016)。由于彎曲菌病在北美、歐洲和澳大利亞的病例數(shù)量急劇增加,而且一些非洲、亞洲和中東國家的數(shù)據(jù)表明,這種疾病存在地區(qū)特異性,尤其是針對兒童(Kaakoush等,2015)。彎曲桿菌是彎曲桿菌科的一員,彎曲桿菌屬由26個種和9個亞種組成,它們可分為600多種Penner血清型(耐熱性抗原)和100多種Lior血清型(熱不穩(wěn)定性抗原),其中只有耐熱性品種具有臨床意義(Garcia和 Heredia,2013)。
彎曲桿菌屬的細菌很小,呈彎曲或螺旋狀,革蘭氏陰性桿菌通過極性鞭毛呈螺旋狀快速運動,生長在37~42℃溫度之間。在體外生長時,這些細菌需要2%~10%氧飽和力,但一般情況下,彎曲桿菌在不同環(huán)境條件下都能發(fā)現(xiàn),因為其種群具有很高的遺傳、代謝和表型多樣性(Garcia和Heredia,2013)。雖然有幾種關(guān)于彎曲桿菌(空腸彎曲桿菌、大腸彎曲桿菌)引起胃腸炎的報道,空腸彎曲桿菌是人類和零售家禽中分離最頻繁的物種,而大腸彎曲桿菌通常是第二常見的分離物種(Butzler,2004)。但在不同國家,如泰國和南非,大腸和空腸彎曲桿菌的比例存在顯著差異,在這些國家,大腸彎曲桿菌是從零售家禽中分離出來的優(yōu)勢物種。家禽被認為是與食物相關(guān)的彎曲桿菌物種的主要傳播源,這可能是因為它們滅活需要的溫度較高。肉雞屠宰、加工和消費可能占人類彎曲菌病病例的20%~30%,而50%~80%可能歸因于整個雞群(EFSA,2010)。但家禽中細菌流行和家禽產(chǎn)品的污染在各國存在很大差異。如日本平均58.8%的零售家禽肉類和60.3%家禽副產(chǎn)品被彎曲桿菌污染(Suzuki和Yamamoto,2009),而在英國和美國77.3%和70.7%的家禽零售受到污染(Zhao等,2001)。
雞群中彎曲桿菌的定植和傳播與群體大小、年齡、環(huán)境供水、昆蟲和空氣質(zhì)量等幾個危險因素有關(guān),一旦定植發(fā)生,雞的腸道(盲腸和結(jié)腸)可能含有大量彎曲桿菌,如果發(fā)生腸道泄漏或破裂,在屠宰過程中會污染胴體(Silva等,2011)。牛也與彎曲菌病的病例有關(guān),細菌患病率從6%到近90%不等,而且在牛體中檢測到的菌種包括空腸彎曲桿菌、大腸彎曲桿菌,與放牧牛(6.3%~7.3%)相比,圈養(yǎng)牛場(64%~68%)檢測水平較高(Horrocks等,2009)。彎曲桿菌在豬和仔豬中也很常見,由于暴露于受污染的糞便環(huán)境中,仔豬在出生24 h后能被細菌定植(Kaakoush等,2015)。綿羊和山羊也攜帶彎曲桿菌,患病率為6.8%~17.5%(Kaakoush等,2015)。
大腸桿菌是除厭氧菌外人類腸道主要的非致病性菌群,有助于維生素的產(chǎn)生,與致病性細菌競爭并抑制其生長。但一些菌株通過獲得致病因子,能適應(yīng)新的機體環(huán)境,從而發(fā)展出在胃腸道、泌尿系統(tǒng)或中樞神經(jīng)系統(tǒng)引起疾病的能力(Farrokh等,2013)。大腸桿菌是一種革蘭氏陰性兼性厭氧菌,屬腸桿菌科,具有發(fā)酵不同糖的能力,但乳糖發(fā)酵(產(chǎn)氣和產(chǎn)酸)是該物種的一個特征。根據(jù)Kauffman分類法,大腸桿菌按其抗原組成分為血清組(O抗原)和血清型(H抗原),已知的大腸桿菌O抗原174種,大腸桿菌H抗原53種(Feng,2013)。大多數(shù)大腸桿菌都是腸道內(nèi)的共生體,但也有一小部分大腸桿菌含有致病性、致瀉性或腸毒性大腸桿菌等致病因子,其中包括腸致病性大腸桿菌、腸侵襲性大腸桿菌、腸聚集性大腸桿菌、擴散黏附性大腸桿菌、腸毒素原性大腸桿菌、產(chǎn)志賀毒素大腸桿菌。
編碼產(chǎn)志賀毒素大腸桿菌的基因通常通過人畜共患病噬菌體獲得,將該菌株分類為產(chǎn)生志賀毒素的大腸桿菌,包括O157和許多非O157血清群,是食源性疾病的重要原因(Karmali等,2010)。與人類嚴(yán)重疾病相關(guān)的最常見的產(chǎn)志賀毒素大腸桿菌血清群是O157,但O26、O45、O103、O111、O121和O145是最常見的非O157產(chǎn)志賀毒素大腸桿菌菌株(Croxen等,2013)。產(chǎn)志賀毒素大腸桿菌通常會導(dǎo)致嚴(yán)重的出血性結(jié)腸炎,并伴有急性腹部絞痛和嘔吐。一些產(chǎn)志賀毒素大腸桿菌菌株是嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問題,因為它們與大規(guī)模溶血性尿毒癥綜合征有關(guān),后者會導(dǎo)致3%~7%的后遺癥,是兒童急性腎功能衰竭的主要原因(Feng,2013)。人群中傳播產(chǎn)志賀毒素大腸桿菌的方式包括食源性傳播、受污染動物或水及人與人之間的接觸(Dupont,2007)。
牛和其他反芻動物被認為是產(chǎn)志賀毒素大腸桿菌的主要傳播源,已有報道從其他動物中分離出這種細菌(Terajima等,2017)。動物體發(fā)生產(chǎn)志賀毒素大腸桿菌的頻率是可變的,如羊(66.6%)和牛(21.1%)身上最常見,豬(7.5%)、貓(13.8%)和狗(4.8%)較低,而在雞上未發(fā)現(xiàn)(Beutin等,1993)。眾所周知,大多數(shù)放養(yǎng)的小牛在斷奶時就暴露在細菌中,在腸道中定植和存活后,??梢酝ㄟ^糞便排泄在幾個月內(nèi)消滅細菌(Karmali 等,2010)。
單核細胞基因是該屬中最重要、最具代表性的物種,是一種小的革蘭氏陽性桿狀,兼性厭氧的細胞內(nèi)病原體,生長溫度為-0.4~50℃(Donelly和Diez-Gonzalez,2013)。這種細菌是食源性疾病暴發(fā)的病原體,雖然單核細胞增生李斯特菌導(dǎo)致的病例較少,但其重要性在于它與食源性疾病相關(guān),死亡率高達24%。單核細胞基因感染可以是非侵入性的,也可以是侵入性的,其中侵襲性疾病以腦膜炎、敗血癥、原發(fā)性溶血癥、心內(nèi)膜炎、非腦膜性中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染、結(jié)膜炎、流感樣疾病等嚴(yán)重癥狀為特征(Donelly和Diez-Gonzalez,2013)。李斯特菌病的非侵入性表現(xiàn)為發(fā)熱性腸胃炎。李斯特菌單核細胞基因廣泛存在于植物、土壤和地表水樣本中,也存在于青貯飼料、污水、屠宰場廢棄物、正常奶牛和乳腺炎奶牛的牛奶及人類和動物糞便中,因此,從食物環(huán)境中永久根除單核細胞增生李斯特菌幾乎不可能。
雖然預(yù)防和控制動物攜帶的致病菌不容易,但有些基本措施可以有效降低污染風(fēng)險,這些措施必須應(yīng)用于養(yǎng)殖廠和屠宰加工廠:(1)通過隔離患病動物來減少感染負擔(dān);(2)監(jiān)測動物屠宰后的加工運輸過程;(3)避免交叉污染;(4)采取預(yù)防措施檢查病原體在農(nóng)場和加工環(huán)境中傳播;(5)合理使用抗生素;(6)適當(dāng)烹煮畜產(chǎn)品,避免食用生的動物產(chǎn)品。
本文描述的致病菌將在全世界爆發(fā),并人和動物死亡,因為目前沒有有效的干預(yù)措施將它們從動物和畜產(chǎn)品中完全消除。因此,后續(xù)研究對開發(fā)有效的技術(shù)方案來對抗這些細菌是非常必要的。