Antibiotic Susceptibility of Lactic Acid Bacteria | Maitohappobakteerien antibioottiherkkyys

Maitohappobakteereilla on pitkä käyttöhistoria elintarvikkeiden valmistuksessa johtuen niiden hyödyllisistä metabolisista ominaisuuksista sekä terveyttä edistävistä vaikutuksista. Pitkän käyttöhistoriansa vuoksi maitohappobakteereita pidetään turvallisina ja suurimmalla osalla niistä onkin FDA:n (U.S Food and Drug Administration) myöntämä GRAS (Generally Recognized As Safe) -status sekä EFSA:n (European Food Safety Authority) myöntämä QPS (Qualified Presumption of Safety) -status. Antimikrobiresistenssi on maailmanlaajuinen ongelma ja yhä useampi infektiosairaus on kasvavan resistenssin vuoksi vaikeampi hoitaa. Antimikrobiresistenssi on luonnollisesti suurin ongelma tautia aiheuttavissa mikrobeissa, mutta resistenssien lisääntyessä olisi hyvä ottaa huomioon myös ihmiselle hyödylliset mikrobit ja niiden mahdollinen kyky levittää geenejä ympäristöönsä ja myös patogeenisiin mikrobeihin. Fermentoidut elintarvikkeet luovat suotuisan ympäristön antimikrobisten geenien leviämiselle mm. sen vuoksi, että niissä voi olla korkeita määriä eläviä mikrobeja. Tämän työn tarkoituksena oli selvittää Lactobacillus rhamnosus-, Lactobacillus plantarum-, Leuconostoc sp.- ja Weissella sp. -kantojen antibioottiherkkyyksiä ja etsiä kannoista mahdollisia antibioottiresistenssigeenejä. Kantojen fenotyyppistä antibioottiherkkyyttä tutkittiin E-testi -menetelmän avulla. Antibioottiherkkyyksiä testattiin kahdeksalle eri antibiootille, jotka olivat ampisilliini, kloramfenikoli, klindamysiini, erytromysiini, gentamisiini, kanamysiini, streptomysiini ja tetrasykliini. Kannoista etsittiin antibioottiresistenssigeenejä blaZ, mecA, cat, lnuA, tetK ja tetM spesifisillä PCR-menetelmillä. Antibioottiherkkyyksien selvittämisen lisäksi Weissella sp. -kannoille pyrittiin määrittämään raja-arvot (cut-off), joita sillä ei EFSA:n määrittämänä entuudestaan ole. Fenotyyppisissä antibioottiherkkyysmäärityksissä suurimman osan testatuista kannoista huomattiin olevan resistenttejä kanamysiinille. Leuconostoc sp.- ja L. rhamnosus -kannoista huomattava osa osoittautui resistenteiksi myös kloramfenikolille. Tutkimuksessa yhden L. rhamnosus -kannan todettiin olevan resistentti sekä kloramfenikolille että klindamysiinille. Tämän lisäksi 48 %:lla testatuista Leuconostoc sp. -kannoista oli EFSA:n määrittämää raja-arvoa suurempi MIC-arvo streptomysiinille. Vaikka fenotyyppisissä määrityksissä havaittiinkin resistenssiä joillekin antibiooteille, etsittyjä resistenssigeenejä ei kuitenkaan löydetty yhdeltäkään testatuista maitohappobakteerikannoista. Tämä selittynee osittain sillä, että tutkimuksessa etsittiin vain pientä osaa tunnetuista antibioottiresistenssigeeneistä. EFSA:n asettamat raja-arvot ovat myös varsin tiukat, jolloin arvojen ylityksiä havaitaan helpommin. Tutkimuksessa saadut tulokset toivat paljon lisätietoa L. rhamnosus-, L. plantarum-, Leuconostoc sp.- ja Weissella sp. -kantojen antibioottiherkkyydestä ja niiden käyttöturvallisuudesta. Lisäksi tutkimuksessa pystyttiin määrittämään Weissella -kannoilta vielä puuttuvat cut-off-arvot.

Lactic acid bacteria have a long history of use in food industry due to their favorable metabolic properties and health benefits for human health. Therefore, they are generally recognized as safe (GRAS) by FDA (U.S Food and Drug Administration) and have QPS (Qualified Presumption of Safety) status granted by EFSA (European Food Safety Authority). Nowadays, antimicrobial resistance (AMR) is a serious global risk and due to the increasing AMRs, more and more microbial infections have become more difficult to treat with antibiotics. AMR has mainly been of concern in relation to pathogenic microbes. However, since fermented foods are favorable environments for AMR gene transfer it should also be considered in the context of beneficial bacteria and their potential to spread AMR genes into pathogenic microbes. The aim of this study was to determine antibiotic susceptibilities of Lactobacillus plantarum, Lactobacillus rhamnosus, Leuconostoc sp. and Weissella sp. strains by E-test method and to detect selected specific antibiotic resistance genes by PCR. In addition, the goal was to define new cut-off values for Weissella strains since, so far, these have not been defined by EFSA. Antibiotic susceptibilities were determined against eight antibiotics: ampicillin, chloramphenicol, clindamycin, erythromycin, gentamicin, kanamycin, streptomycin and tetracycline. The detected AMR genes were blaZ, mecA, cat, lnuA, tetK and tetM. Most of the determined strains were observed to exhibit a notable resistance to kanamycin. Several Leuconostoc sp. and L. rhamnosus strains showed also resistance to chloramphenicol. Interestingly, one L. rhamnosus strain was observed to exhibit multiresistance to chloramphenicol and clindamycin. Moreover, 48% Leuconostoc strains had higher MIC value for streptomycin than the cut-off value defined by EFSA. Any of the selected AMR genes were not detected even though a notable resistance during the phenotypic testing was observed. However, this might be explained by the small amount of detected AMR genes. The results obtained in the present study provided more information about the antibiotic susceptibility and the safety of L. plantarum, L. rhamnosus, Leuconostoc sp. and Weissella sp. strains. Moreover, new cut-off values were proposed for Weissella sp. strains.