Outbreaks of foodborne illness linked to consumptions of fresh, or partially processed, agricultural products are a growing concern in industrialized and developing countries. The incidence of human pathogens on fresh fruits and vegetables is often related to the use of recycled wastewaster in surface irrigation as well as high amounts of animal manure in agricultural management practice. Thereby the soil inhabiting fauna plays an important role in the transport and dissemination of microorganisms. The focus of the proposed project is on nematodes, well known vectors for bacteria and viruses in soil. The major goals are to: (1) survey human pathogens in soil and on/in free-living and plant parasitic nematodes in agriculture field sites irrigated with recycled wastewater or fertilized with fresh animal manure in Israel and the Palestinian Authority, (2) assess the function of nematodes as vectors in transmitting bacteria from microbial hot spots to plants, and (3) localize bacteria on and/or within the nematode and identify bacterial factors required for survival in the nematode host. Understanding the mechanisms involved in dissemination of human pathogens by nematodes will enhance the ability to develop practical means to minimize contamination of fresh produce and increase safety in food production.
Whole-genome sequencing (WGS) has revolutionized surveillance of infectious diseases. Disease outbreaks can now be detected with high precision, and correct attribution of infection sources has been improved. Listeriosis, caused by the bacterium Listeria monocytogenes, is a foodborne disease with a high case fatality rate and a large proportion of outbreak-related cases. Timely recognition of listeriosis outbreaks and precise allocation of food sources are important to prevent further infections and to promote public health. We report the WGS-based identification of a large multinational listeriosis outbreak with 55 cases that affected Germany, Austria, Denmark, and Switzerland during 2020 and 2021. Clinical isolates formed a highly clonal cluster (called Ny9) based on core genome multilocus sequence typing (cgMLST). Routine and ad hoc investigations of food samples identified L. monocytogenes isolates from smoked rainbow trout filets from a Danish producer grouping with the Ny9 cluster. Patient interviews confirmed consumption of rainbow trout as the most likely infection source. The Ny9 cluster was caused by a MLST sequence type (ST) ST394 clone belonging to molecular serogroup IIa, forming a distinct clade within molecular serogroup IIa strains. Analysis of the Ny9 genome revealed clpY, dgcB, and recQ inactivating mutations, but phenotypic characterization of several virulence-associated traits of a representative Ny9 isolate showed that the outbreak strain had the same pathogenic potential as other serogroup IIa strains. Our report demonstrates that international food trade can cause multicountry outbreaks that necessitate cross-border outbreak collaboration. It also corroborates the relevance of ready-to-eat smoked fish products as causes for listeriosis. IMPORTANCE Listeriosis is a severe infectious disease in humans and characterized by an exceptionally high case fatality rate. The disease is transmitted through consumption of food contaminated by the bacterium Listeria monocytogenes. Outbreaks of listeriosis often occur but can be recognized and stopped through implementation of whole-genome sequencing-based pathogen surveillance systems. We here describe the detection and management of a large listeriosis outbreak in Germany and three neighboring countries. This outbreak was caused by rainbow trout filet, which was contaminated by a L. monocytogenes clone belonging to sequence type ST394. This work further expands our knowledge on the genetic diversity and transmission routes of an important foodborne pathogen. Quelle: journals.asm.org
Azaspirosäuren (AZA) sind eine neu entdeckte Gruppe von fettlöslichen Algentoxinen, die, in Muscheln und anderen Meeresfrüchten angereichert, beim Menschen nach Verzehr zu erheblichen Gesundheitsproblemen führen können. Vor kurzen konnten wir im Plankton der Nordsee den Produzenten dieser marinen Biotoxine identifizieren: eine kleine einzellige Art aus der neuen Mikroalgen-Gattung Azadinium. Somit sind nun gezielte Untersuchungen zum Vorkommen und Gefährdungspotential dieser Organismen möglich. Unsere gemeinsam mit den Chinesischen Kooperationspartnern durchgeführten Voruntersuchungen zeigen, dass toxische Arten der Gattung Azadinium auch in Chinesischen Küstengewässern vorkommen. Das ist von besonderer Bedeutung, da sich die Volksrepublik China mittlerweile zu einem der bedeutendsten Produzenten und zu einem Exporteur gezüchteter Muscheln entwickelt hat. Der deutsche Markt für Aquakulturprodukte ist dagegen von Importen dominiert und ist damit abhängig von einer funktionierenden Kontrolle und Überwachung in den produzierenden Ländern. Das Ziel dieser Studie ist es, das Vorkommen und die Häufigkeit der Arten von Azadinium und deren Reaktionen auf sich Klimaerwärmung zu untersuchen. Die Studien bilden die Grundlage für eine umfassende Risikobewertung der Blütenbildung dieser Arten und der damit verbundenen Gefahr von Muschelvergiftungen in chinesischen und deutschen Küstengewässern. Die Ergebnisse dieser Studie werden dazu beitragen, für Chinesische Küsten und für den Nordseebereich die Nahrungsmittelsicherheit bei Meeresfrüchten zu gewährleisten und zu verbessern. Weiterhin werden wir Daten und Erkenntnisse für eine Risikoabschätzung für bestehende und für die Planung zukünftiger Aquakulturstandorte insbesondere in China liefern. Nicht zuletzt werden Ergebnisse unserer Forschung dazu beitragen, Auswirkungen des Klimawandels auf Küstenökosystem und mögliche Änderungen in der nachhaltigen Nutzung der Küsten zu bewerten.
A) Problemstellung: Clostridium botulinum ist ein weltweit verbreitetes Boden- und Sedimentbakterium, das unter geeigneten Bedingungen ein Toxin produzieren kann, das bei Mensch und Tier zu Botulismus - einer schweren Lebensmittelvergiftung mit oft tödlichem Ausgang - führen kann. Durch Untersuchungen von Prof. Böhnel, Universität Göttingen, wurde nachgewiesen, dass Kompost Clostridium botulinum enthalten kann. Daraufhin wurde vom UBA ein UFOPLAN-Vorhaben mit zwei Teilprojekten initiiert. Im ersten Teilprojekt wurde untersucht, ob es auf dem Weg zum Verbraucher (z.B. Blumenerde) zu Toxinbildung kommen kann. Das Vorhaben wurde 2000 abgeschlossen mit dem Ergebnis, dass eine aktuelle Gefährdung der Verbraucher durch Toxinproduktion nicht gegeben ist. Im zweiten Teilprojekt (FKZ 20062201) wurde untersucht, wie mit Kompost ausgebrachte Clostridium botulinum Bakterien auf einer landschaftlichen Nutzfläche überleben. Es zeigte sich, dass sie Überlebensfähigkeit von Clostridium botulinum erstaunlich groß war. Auch nach Ende des Forschungsprojektes waren noch hohe Bakterienkonzentrationen im Boden nachweisbar. Für eine Risikoabschätzung ist es sehr wichtig, das Überleben von Clostridium botulinum in diesem Boden weiter zu verfolgen. B) Durchführung: Die bereits im vorausgegangenen Projekt mit Clostridium botulinum haltigen Kompost angeimpften Versuchsflächen werden weiter aus das Überleben dieser Bakterien untersucht. C) Ziel des Vorhabens ist eine Risikoabschätzung beim Ausbringen von biologischen Materialien, die Clostridium botulinium enthalten können, auf landwirtschaftliche Nutzflächen.
Die quantitative mikrobiologische Risikoabschätzung ist eine wichtige Vorgehensweise in der Kontrolle der Lebensmittelsicherheit. Ziel ist es, anhand der Keimzahl möglichst genau einschätzen zu können, wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist, dass nach Verzehr eines kontaminierten Lebensmittels eine Erkrankung eintritt. Die meisten Erreger benötigen eine bestimmte Infektionsdosis, um überhaupt eine Krankheit auszulösen. Die Salmonellose sowie die Campylobacter-Enteritis sind die am häufigsten vorkommenden durch Lebensmittel übertragenen mikrobiell verursachten Durchfallerkrankungen. Die Anforderungen an die hygienischen Standards im Lebensmittelbereich nehmen aufgrund zahlreicher Lebensmittelskandale in den vergangenen Jahren ständig zu. Es gibt verschiedene Ansätze, die Prävalenz von Salmonella spp. und Campylobacter spp. in der Produktionskette tierischer Lebensmittel zu verringern, aber es fehlen bislang meist quantitative Daten, um die Effektivität verschiedener Maßnahmen beurteilen zu können. Es ist bekannt, dass der Schweregrad einer Salmonellose und der prozentuale Anteil von infizierten Personen nach einer durch Salmonella verursachten Lebensmittelvergiftung von der Höhe des Kontaminationsgrades abhängig sind. Dennoch werden in der Lebensmittelmatrix selbst sowie bei Umgebungsuntersuchungen häufig nur geringe Mengen von Salmonella spp. bzw. thermophile Campylobacter spp. gefunden. Das Risiko allerdings ist für den Konsumenten sehr hoch, da sich die Zellen auf dem Fleisch bzw. im menschlichen Darm vermehren können. Um kritische Kontaminationspunkte besser identifizieren zu können, werden dringend quantitative Daten vollständiger Lebensmittel-Herstellungsketten benötigt. Die bislang eingesetzten traditionell mikrobiologischen Methoden zur Quantifizierung sind zeitaufwändig, kostspielig und arbeitsintensiv. Ziel dieses Projektes ist es, eine molekularbiologische Analytik zu etablieren, mit der mehr quantitative Daten mit geringerem Arbeitsaufwand in kürzerer Zeit generiert werden können, um somit durch ein besseres Monitoring einen höheren Qualitätsstandard tierischer Lebensmittel erreichen zu können.
Projektziel war es, eine Ersatzmethode des bislang als 'golden standard' geltenden Mäuse-Bioassays ('Mäusetest') zum Nachweis von Clostridium botulinum-Neurotoxinen (Bont) in Lebensmitteln durch ein Real Time Reverse Transkriptase - PCR - Verfahren (Real Time RT - PCR) zu entwickeln. Clostridium botulinum (C. botulinum) ist ein obligat anaerobes, sporenbildendes Stäbchenbakterium, das zur Familie der Clostridiaceae gehört. Der weit verbreitete Erreger ist in der Lage, sieben verschiedene Neurotoxintypen (Bont/A-G) zu produzieren. Botulinumtoxine gelten als stärkste natürlich vorkommende Gifte, die beim Menschen und bei Tieren den Botulismus verursachen. Bei Lebensmittelvergiftungen stehen hauptsächlich die Typen A, B und E, seltener F, im Vordergrund, während bei den Tieren überwiegend die Typen C und D klinisch Botulismus hervorrufen können. Der klassische Nahrungsmittel-Botulismus ist eine lebensbedrohliche Intoxikation des Menschen. Nach einer Inkubationszeit von wenigen Stunden bis mehreren Tagen treten schwerwiegende Krankheitssymptome auf, die den Tod nach sich ziehen können. Die Untersuchung einer verdächtigen Lebensmittelprobe bedarf gemäß der DIN-Norm 10102/§ 64 LFGB, L 06.00-26 einer Anzahl von mindestens 54 Versuchsmäusen. Deshalb wurde als Alternativmethode ein Real Time Reverse Transkriptase-PCR-Verfahren (Real Time RT -PCR) zum Nachweis von C. botulinum Typ A-, B-, E- und F-Neurotoxinproduktion in Lebensmitteln entwickelt. Ein solches molekularbasiertes Verfahren dürfte gleichzeitig als Basis für die innovative Entwicklung von weiteren Ergänzungs- und Ersatzmethoden dienen. Es ist gelungen, ein molekularbasiertes Verfahren (Real Time RT-PCR-Verfahren) zu entwickeln, mit dessen Hilfe ein eindeutiger, sowohl qualitativer als auch quantitativer Nachweis einer Genexpression aller Lebensmittel-assoziierten C. botulinum Toxintypen (Typ A, B, E und F), einschließlich deren Subtypen, möglich ist. Als Ausgangsbasis zur Etablierung der neuartigen Methode dienten 67, mittels biochemischer, serologischer und molekularbiologischer Feindifferenzierungs- und Typisierungsverfahren als C. botulinum charakterisierte Stämme (24 Typ A-, 31 Typ B-, sechs Typ E- und sechs Typ F-Stämme). Durch die Etablierung entsprechender Primer-Sondensysteme konnte über dem Nachweis der mRNA und deren Transkription in die cDNA eine Bont A-, B-, E- und F-Produktion nachgewiesen werden. Die absolute Quantifizierung basierte auf einer dekadischen Verdünnungsreihe von Bont A-, B-, E- und F-cDNA und wurde anhand einer Standardkurve berechnet. Die relative Quantifizierung der Bont A, B, E und F erfolgte durch den Einsatz eines als endogene Kontrolle fungierenden 'Housekeeping'-Gens, unter Einbeziehung der vergleichenden Ct-Methode. Auf dieser Weise konnte die tatsächliche Expression und somit die reale Menge an produziertem Neurotoxin ermittelt werden. Insgesamt kann eine Methodenkaskade vorgestellt werden, die als Alternative zum Mäuse-Bioassay dienen kann.
Lebensmittel tierischer Herkunft können aufgrund des Antibiotika-Einsatzes in der Nutztierhaltung mit antibiotika- resistenten Bakterien kontaminiert sein. Darüber hinaus wird diskutiert, dass derartige Keime auch aufgrund der Gülle-/Klärschlammausbringung via Lebensmittel pflanzlicher Herkunft den Menschen erreichen können. Allerdings fehlen hierzu gesicherte Daten bzw. Angaben, in welchem Ausmaß dies stattfindet. Aus diesem Grund soll in einer zweijährigen Studie die Resistenzsituation von auf Lebensmitteln tierischen und pflanzlichen Ursprungs vorkommenden Keimen untersucht werden. Arbeitsprogramm: In Lebensmitteln vorkommende Bakterien (Zoonose-Erreger wie z.B. Salmonella, E. coli, Listeria monocytogenes) werden isoliert und ihr Resistenzverhalten gegenüber bestimmten Antibiotika mit dem Standardverfahren nach DIN 58940 (MHK) geprüft. Damit eine statistisch gesicherte Aussage getroffen werden kann, sind mindestens jeweils ca. 1000 Lebensmittel tierischen und pflanzlichen Ursprungs in die Untersuchung einzubeziehen. Damit ein Vergleich mit der Resistenzsituation im humanmedizinischen Bereich durchgeführt werden kann, erfolgt die Auswahl der zu prüfenden Antibiotika in Anlehnung an die GENARS-Studie (German Network for Antimicrobial Resistance Surveillance). Parallel zu diesen Untersuchungen werden die Lebensmittelproben auf das Vorhandensein bestimmter Resistenzgene untersucht. Dazu wird die DNS aus den Proben isoliert und molekular-biologisch mittels real-time PCR untersucht. Die Resultate sollen einen Hinweis geben, inwieweit bestimmte bakterielle Resistenzgene bzw. bestimmte Resistenzmuster via Lebensmittel verbreitet werden.
Clostridium botulinum ist ein weltweit verbreitetes anaerobes Boden- und Sedimentbakterium, das sich besonders beim Vorliegen von Eiweiss gut vermehrt. Daher tritt es auch in nicht genuegend sterilisierten Lebensmitteln (z.B.: Fisch, Fleisch und Bohnenkonserven) auf. C. botulinum ist in der Lage, Toxine zu produzieren, die bei Mensch und Tier zu Botulismus, einer schweren Lebensmittelvergiftung mit oft toedlichem Ausgang, fuehren. Durch Untersuchungen von Prof. Boehnel, Universitaet Goettingen, im Rahmen eines DBU-Projektes wurde nachgewiesen, dass Kompost C. botulinum-Bakterien enthalten kann. Daraufhin wurde vom UBA ein Forschungsvorhaben zur Untersuchung von Biokomposten auf Botulinumtoxine vergeben. Das Vorhaben wurde im Januar 2001 beendet. In keiner der untersuchten Biokompostproben wurden Botulinumtoxine eindeutig nachgewiesen. Die Untersuchungen bestaetigen aber das Vorkommen von C. botulinum-Bakterien in Biokompostproben. Biokompost ist, wie wir durch Untersuchungen aus anderen Laendern wissen, sowohl im landwirtschaftlichen als auch im haeuslichen Bereich nicht die einzige Quelle fuer toxinbildende C. botulinum. Um eine realitaetsnahe Einschaetzung des Gefaehrdungspotentials zu ermoeglichen, muessen vergleichende Resikoabschaetzungen durchgefuehrt werden, die andere, schon seit langer Zeit bestehende Quellen mit einbeziehen. Dazu wurden in dem DBU-Vorhaben stichprobenartige Untersuchungen an Klaerschlamm, Guelle und Erden durchgefuehrt. Die Ergebnisse zeigen, dass auch in diesen Bereichen mit dem Auftreten von toxinbildenden C. botulinum gerechnet werden muss. Die Datenlage ist aber fuer allgemeine Schlussfolgerungen bei weitem nicht ausreichend. In diesem UFOPLAN-Vorhaben sollen daher, in Biokomposten und anderen in der landwirtschaftlichen Produktion verwendeten Stoffen sowie bei Verfahren (u.a. Anaerobanlagen) Untersuchungen zur Konzentration von C. botulinum-Bakterien durchgefuehrt werden. Dafuer sollen so weit als moeglich neu entwickelte, Tierversuch-unabhaengige Methoden eingesetzt werden. Ausserdem soll untersucht werden, wie sich C. botulinum-Bakterien und Botulinumtoxine im Boden unter natuerlichen Bedingungen verhalten. Die Ergebnisse des UFOPLAN-Projektes sollen eine realitaetsnahe Risikoabschaetzung zum Vorkommen von C. botulinum im Kompost ermoeglichen.
Clostridium botulinum ist ein weltweit verbreitetes anaerobes Boden- und Sedimentbakterium, das sich besonders beim Vorliegen von Eiweiss gut vermehrt. Daher tritt es auch in nicht genuegend sterilisierten Lebensmitteln (z.B.: Fisch, Fleisch und Bohnenkonserven) auf. C. botulinum ist in der Lage, Toxine zu produzieren, die bei Mensch und Tier zu Botulismus, einer schweren Lebensmittelvergiftung mit oft toedlichem Ausgang, fuehren. Duch Untersuchungen von Prof. Boehnel, Universitaet Goettingen wurde nachgewiesen, dass Kompost C. botulinum enthalten kann. Daraufhin wurden von der DBU ein Forschungsprojekt initiiert, bei dem in verschiedenen Biokompostanlagen der Biokompost auf das Vorkommen von C. botulinum untersucht wird. Dieses Projekt hat als Schwerpunkt die Untersuchung von Biokompostanlagen in Niedersachsen und wird noch bis August 1999 laufen. Die bisherigen Ergebnisse dieses Projekts zeigen eine weite Verbreitung des Bakteriums C. botulinum mit der Faehigkeit Toxine zu bilden im Biokompost. In Laborexperimenten konnte nachgewiesen werden, dass diese Bakterien bei Lagerung des Kompostes unter feuchten und sauerstoffarmen Bedingungen auch tatsaechlich Toxine bilden. Aus diesen Ergebnissen kann eine moegliche Gefaehrdung von landwirtschaftlichen Nutztieren aber auch von Endverbrauchern (moeglicherweise z.B. durch Blumenerde) unterstellt werden. Die bisherigen Ergebnisse zur Toxinproduktion stuetzen sich nur auf Laborexperimente, bei denen fuer die Clostridien guenstige Wachstumsbedingungen eingestellt wurden. In diesem UFOPLAN-Vorhaben soll in der Praxis untersucht werden, ob beim Weg von der Herstellung des Kompostes zum Verbraucher und bei der Verwendung des Kompostes im Haushalt Bedingungen auftreten, die ein Wachstum und Toxinproduktion von C. botulinum ermoeglichen. Die Ergebnisse des UFOPLAN-Projektes sollen eine Risikoabschaetzung zum Vorkommens von C. botulinum bei der Verwendung von Komposten im Haushalt ermoeglichen und die Formulierung von eventuell notwendigen Vorsorgemassnahmen erleichtern.
Von dem Senatsarbeitskreis 2 Ernaehrungsforschung, Lebensmittelsicherheit (Expertengruppe Dioxine) wurde ein Messprogramm zu Dioxinen im Ernaehrungsbereich initiiert. Zur Absicherung der Analysengenauigkeit und Qualitaet der eingesetzten Methodik von Untersuchungen der Bundesanstalt fuer Milchforschung zum Dioxingehalt von Fischen und pflanzlichen Erzeugnissen erfolgen unabhaengige Paralleluntersuchungen durch ein zweites Labor. Aufgrund der Erfahrungen in diesem Bereich werden diese Untersuchungen von Fraunhofer IVV durchgefuehrt. Der Probenumfang betraegt jeweils 15 Proben an Fisch und an pflanzlichen Erzeugnissen. Zu untersuchende Parameter sind alle 2, 3, 7, 8-substituierten polychlorierten Dibenzodioxine und -furane sowie die Summenwerte der einzelnen Kongenergruppen. Berechnet werden die bga- und die Internationalen Toxizitaetsequivalente. Die Analysen erfolgen mit hochaufloesender GC/MS nach vorhergehender saeulenchromatographischer Aufreinigung.
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