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Authors
Abstract(s)
Human listeriosis, caused by the consumption of food contaminated with Listeria
monocytogenes, is on the top five most commonly reported zoonosis under the surveillance of
the European Union (EU), and presents the highest fatality rate. This foodborne pathogen is
particularly problematic for the food industry because it is widespread in the environment,
and because of its ability to survive under several stress conditions such as refrigeration
temperatures, high salt concentrations, low water activity (aw), or a wide pH range. Exposure
to a single or multiple sublethal stresses, as those impaired by food processing and food
matrices, can enhance tolerance of Listeria monocytogenes to stresses and increase its survival
and pathogenesis. This knowledge is needed to develop efficient control strategies to improve
food safety. The main objective of this study was to investigate and compare the impact of
exposure to stress conditions, frequently encountered in food-associated environments, on the
virulence potential of eight L. monocytogenes strains, including strains EDG-e, Scott A and
Lm 2542, associated with a listeriosis outbreak occurred in Portugal. Strains were grown in
Brain Heart Infusion (BHI) medium (i) at low temperature (11 ºC, cold stress), (ii)
supplemented with 6% NaCl (w/v) at low temperature (11 ºC; cold-osmotic stress), and (iii) at
standard conditions (37 ºC), and tested for their ability to invade the human intestinal
epithelial Caco-2 cells. Our results demonstrated that long-term exposure to cold stress
conditions contributed for enhanced invasion efficiency of the four tested strains when
compared to cells grown at 37 ºC, while no differences were observed when cells were grown
at high salt concentrations. Further experiments evaluated the effect of exposure to these
stress conditions on the survival of three selected L. monocytogenes strains through an in vitro
gastrointestinal (GI) tract digestion model, using Ultra High Temperature (UHT) milk as food
matrix, and subsequent invasiveness potential. The exposure to cold-osmotic stress increased
the survival of one L. monocytogenes strain (Lm 2542) through the GI tract, that subsequently
presented a significantly higher invasion efficiency. More studies are necessary for a better
understanding of the mechanisms that overlap between adaptation to stress improving and an
increase in virulence-related characteristics in these specific strains of L. monocytogenes.
A listeriose é uma doença causada pelo consumo de alimentos contaminados com a bactéria Listeria monocytogenes, e está entre as cinco zoonoses mais frequentemente reportadas na União Europeia (UE), apresentando a taxa de mortalidade mais elevada. A L. monocytogenes é uma bactéria particularmente problemática para a indústria alimentar, visto que apresenta uma distribuição ubiquitária no meio ambiente e também a capacidade de sobreviver a várias condições de stresse, como por exemplo, temperaturas de refrigeração, concentrações elevadas de sal, valores de atividade da água (aw) baixos, e a uma ampla gama de pH. A exposição da bactéria a condições de stresse sub-letais, como os aplicados durante as diferentes fases de processamento e os encontrados na matriz alimentar, podem não só aumentar a tolerância a stresses subsequentes, como também aumentar a capacidade de sobrevivência e virulência de L. monocytogenes. Este conhecimento é essencial para desenvolver estratégias de controlo eficazes e garantir a segurança do produto. O principal objetivo deste estudo foi investigar e comparar o impacto da exposição a condições de stresse frequentemente encontradas em ambientes alimentares na potencial virulência de oito estirpes de L. monocytogenes, incluindo as estirpes EDG-e, Scott A e Lm 2542, associada a um surto de listeriose que ocorreu em Portugal. As estirpes foram cultivadas em meio de infusão de coração encefálico (BHI) (i) a baixa temperatura (11 ºC, stresse frio), (ii) suplementado com NaCl a 6% (w/v) a baixa temperatura (11 ºC, stresse frio-osmótico), e (iii) em condições padrão (37 ºC), e em seguida determinou-se para cada estirpe a eficiência de invasão in vitro na linha celular Caco-2 (células epiteliais intestinais). Os resultados obtidos demonstraram quatro das oito estirpes testadas apresentaram um aumento significativo da eficiência de invasão após exposição a ao stresse frio, em comparação aos valores obtidos para a condição padrão (37 ºC); por ouro lado, não foram detetadas diferenças significativas nos valores de eficiência de invasão entre a condição padrão e a exposição ao stress frio-osmótico. Três estirpes foram selecionadas para avaliar o efeito da exposição às condições de stresse na sobrevivência ao trato gastrointestinal (GI), utilizando um modelo de digestão in vitro, utilizando leite UHT (Ultra High Temperature) como matriz alimentar, e avaliar o potencial de invasão subsequente. A exposição ao stresse frio-osmótico aumentou a sobrevivência de uma estirpe L. monocytogenes (Lm 2542) ao trato GI, que posteriormente apresentou uma eficiência de invasão significativamente maior. Mais estudos serão necessários para uma melhor compreensão dos mecanismos que se sobrepõem entre a adaptação ao stresse e um maior potencial de virulência em estirpes específicas de L. monocytogenes.
A listeriose é uma doença causada pelo consumo de alimentos contaminados com a bactéria Listeria monocytogenes, e está entre as cinco zoonoses mais frequentemente reportadas na União Europeia (UE), apresentando a taxa de mortalidade mais elevada. A L. monocytogenes é uma bactéria particularmente problemática para a indústria alimentar, visto que apresenta uma distribuição ubiquitária no meio ambiente e também a capacidade de sobreviver a várias condições de stresse, como por exemplo, temperaturas de refrigeração, concentrações elevadas de sal, valores de atividade da água (aw) baixos, e a uma ampla gama de pH. A exposição da bactéria a condições de stresse sub-letais, como os aplicados durante as diferentes fases de processamento e os encontrados na matriz alimentar, podem não só aumentar a tolerância a stresses subsequentes, como também aumentar a capacidade de sobrevivência e virulência de L. monocytogenes. Este conhecimento é essencial para desenvolver estratégias de controlo eficazes e garantir a segurança do produto. O principal objetivo deste estudo foi investigar e comparar o impacto da exposição a condições de stresse frequentemente encontradas em ambientes alimentares na potencial virulência de oito estirpes de L. monocytogenes, incluindo as estirpes EDG-e, Scott A e Lm 2542, associada a um surto de listeriose que ocorreu em Portugal. As estirpes foram cultivadas em meio de infusão de coração encefálico (BHI) (i) a baixa temperatura (11 ºC, stresse frio), (ii) suplementado com NaCl a 6% (w/v) a baixa temperatura (11 ºC, stresse frio-osmótico), e (iii) em condições padrão (37 ºC), e em seguida determinou-se para cada estirpe a eficiência de invasão in vitro na linha celular Caco-2 (células epiteliais intestinais). Os resultados obtidos demonstraram quatro das oito estirpes testadas apresentaram um aumento significativo da eficiência de invasão após exposição a ao stresse frio, em comparação aos valores obtidos para a condição padrão (37 ºC); por ouro lado, não foram detetadas diferenças significativas nos valores de eficiência de invasão entre a condição padrão e a exposição ao stress frio-osmótico. Três estirpes foram selecionadas para avaliar o efeito da exposição às condições de stresse na sobrevivência ao trato gastrointestinal (GI), utilizando um modelo de digestão in vitro, utilizando leite UHT (Ultra High Temperature) como matriz alimentar, e avaliar o potencial de invasão subsequente. A exposição ao stresse frio-osmótico aumentou a sobrevivência de uma estirpe L. monocytogenes (Lm 2542) ao trato GI, que posteriormente apresentou uma eficiência de invasão significativamente maior. Mais estudos serão necessários para uma melhor compreensão dos mecanismos que se sobrepõem entre a adaptação ao stresse e um maior potencial de virulência em estirpes específicas de L. monocytogenes.
Description
Keywords
Listeria monocytogenes Virulence Stress Invasion Caco-2 cells Virulência Invasão Células Caco-2