Hafnia (bakterie)
|
|
| Hafnia | |
|---|---|
| Hafnia alvei kulturer | |
| Vetenskaplig klassificering | |
| Domän: | |
| Provins: | |
| Klass: | |
| Beställa: | |
| Familj: | |
| Släkte: |
Hafnia
Møller, 1954
|
| Art | |
|
|
|
Hafnia är ett släkte av gramnegativa , fakultativt anaeroba , stavformade bakterier i familjen Hafniaceae .
H. alvei är en commensal av den mänskliga mag-tarmkanalen och är normalt inte patogen , men kan orsaka sjukdom hos patienter med nedsatt immunförsvar . Det är ofta resistent mot flera antibiotika, inklusive aminopenicilliner .
Namnet kommer från Hafnia , det latinska namnet för Köpenhamn .
Hafnia alvei används som mjölksyrajäsning av mejeriindustrin och på senare tid som probiotika som ingår i en kosttillskottsprodukt.
Historia
Släktet Hafnia är ett av mer än 40 släkten som för närvarande omfattar ordningen Enterobacterales .
Även om Møller ursprungligen beskrev detta släkte 1954, ifrågasattes denna grupps legitimitet ständigt under de kommande två decennierna, ofta omtalad av synonymer som " Enterobacter alvei ", " Enterobacter aerogenes subsp. hafniae " och " Enterobacter hafniae " men det refereras mest till med sitt nuvarande namn, Hafnia alvei, i litteraturen.
1977 drog en studie slutsatsen att i slutet av Camembert-tillverkningen kvarstår Hafnia alvei som den dominerande arten. Hafnia alvei är en psykrotrofisk stam, som kan utvecklas vid låga temperaturer, vilket innebär att den inte slutar växa under lagringsfasen av ost till skillnad från E. coli .
1983 upptäcktes Enterobacterales i nyproducerad Camembert: 51% av de identifierade Enterobacterales var Hafnia alvei -stammar jämfört med endast 9% av Escherichia coli . Dessa författare visade också att Hafnia alvei växte till en hög koncentration i ost (upp till 10 7 CFU/g), i både obehandlad mjölk och pastöriserade mjölkostar.
Några år senare, 1987, identifierades Hafnia alvei av ett spanskt team i rå tackmjölk som representerade 6,5 % av den totala Enterobacterales -arten som fanns närvarande.
H. alvei i råmjölk som användes för att göra den traditionella Caciocavallo Pugliese-osten i en samarbetsstudie som arbetade med ostmognad, som involverade franska INRA och ett italienskt universitet.
Hafnia alvei finns också i andra fermenterade livsmedel än mejeriprodukter, den har identifierats genom åren i traditionella måltider runt om på planeten.
fann amerikanska forskare som studerade Brassicaceae Hafnia alvei medan de analyserade mikrofloran av färska skördade collars, de trodde att Hafnia alvei härrörde från markförorening men inte nödvändigtvis som en patogen.
Hafnia har också identifierats i fermenterade kaffefrön i Etiopien och Ohio, USA. Amerikanska forskare studerade mikrobiomet hos kaffefröna och identifierade Hafnia alvei bland många andra stammar och arter, inklusive 13 arter av Enterobacterales . Denna studie visade att rikedomen i frönas mikrobiom var kopplad till jäsningsprocessen och kaffekvaliteten. Den rikaste ordningen av bakterier som identifierades var Enterobacterales innehållande Hafnia alvei. Denna familj finns ofta i fuktiga och näringsrika miljöer som liknar kaffebearbetningsförhållanden. De skulle alltså kunna spela en avgörande roll i jäsningen.
Hafnia alvei har också identifierats i kommersiella Kimchi , en traditionell koreansk måltid gjord på asiatisk kål, rädisa, kryddor och saltade jästa skaldjur. Forskare föreslår att källan till Hafnia i detta fall är den fermenterade skaldjuren.
År 2004 isolerade mexikanska forskare Hafnia alvei (bland andra bakterier som Lactobacillus acidophilus eller plantarum ) från Pulque , en traditionell dryck gjord av fermenterad Maguey (även känd som Agave ).
Och slutligen isolerades Hafnia alvei också från köttprodukter, särskilt kylt nötkött på grund av förekomsten av Hafnia alvei på slaktade nötkreatur. Den kan hittas tillsammans med E. coli i chorizo , en populär halvtorr fermenterad spansk korv. Fermenterade korvar tillverkade i Spanien rapporterades också innehålla Hafnia alvei -stammen, ansvarig för att producera histamin som är avgörande för mognadsprocessen.
Kommensal belastning
De flesta standardmikrobiologitexter listar däggdjur, fåglar, reptiler, fiskar, jord, vatten, avloppsvatten och livsmedel som källor från vilka hafniae kan utvinnas.
Mag-tarmkanalen hos djur, och i synnerhet däggdjur, verkar vara en mycket vanlig ekologisk livsmiljö för hafniae . Paleomikrobiologiska undersökningar har identifierat H. alvei som kommer från tarmprover och sediment som samlats in från 12 000 år gamla mastodontlämningar i Michigan och Ohio. I en studie av 642 australiska däggdjur fann Gordon och FitzGibbon att H. alvei var den tredje vanligaste enteriska arten som identifierades, efter Escherichia coli och E. cloacae . Isoleringen av H. alvei var signifikant associerad med återhämtning från pungdjursdjur och murida gnagare.
Hafniae har också återvunnits sporadiskt från gödselprover från packdjur som samlats in från nationalparksstigar och från 7 % av de testade grizzly- och svartbjörnsexemplaren.
Bland fågelarter har H. alvei ofta isolerats från rovfåglar, inklusive falkar, ugglor och kalkongamar; även alpina accentorer på hög höjd som praktiskt taget inte har någon kontakt med människor har haft Hafnia isolerad från sig, vid frekvenser från 3 % till 16 %.
Andra källor för H. alvei inkluderar reptiler (ormar och skinn), ryggradslösa djur, insekter, fiskar och fladdermöss.
H. alveis roll vid ostmogning
Enligt flera publikationer är Hafnia alvei närvarande som en dominerande art under mognad av råmjölksost.
Hafnia alvei är en psykrotrofisk bakterie, den har sitt ursprung i obehandlad mjölk och fortsätter att växa i ostar som Camembert . Förökningen är en nyckelfaktor i jäsningsprocessen och mognaden av ost.
Sedan 1979 har studier av fransk ost lett till identifiering av samband mellan Hafnia alveis tillväxt och kemiska parametrar under osttillverkning. Flera forskare uppskattade att nivån av H. alvei når 10 7 CFU/g i slutet av mognadsprocessen och visade att dess tillväxtkurva är nära kopplad till en ökning av pH. På liknande sätt har Mounier et al. bestämde ett H. alvei- innehåll av ca 109 CFU /g i en modell smear cheese (mjukost).
Omfattande studier av traditionella ostar som har konsumerats i åratal visar på förekomsten av Hafnia alvei i mejeriprodukter i mer än trettio år.
Sammanfattningsvis kan rikliga halter av Hafnia alvei hittas i råmjölksost och den spelar en stor roll i ostaromatiseringen på grund av dess inverkan på surheten och förmågan att producera fria aminosyror .
Hafnia tillsätts antingen avsiktligt under osttillverkningsprocessen eller så finns den redan som en beståndsdel i mjölkens mikroflora. Det bidrar till jäsningsprocessen och mognaden av ostar. Metaboliska studier visade att H. alvei är avgörande för mognadsprocessen och utvecklingen av den typiska ostsmaken.
På grund av dessa egenskaper som påverkar syra och smak, har H. alvei använts vid tillverkning av flera ostar, såsom cheddar, gouda och camembert, samt i Livarot och annan råmjölksost. H. alvei marknadsförs även i EU som en mognadskultur för camembert med en stark arom (Aroma-Prox AF 036, tillhandahållen av Bioprox SAS, Frankrike) eller som en blandning av mikroorganismer för mjuk ostsmak (Choozit Cheese cultures ARO 21-HA LYO 10 D, tillhandahållen av Danisco Danmark Arkiverad 30 mars 2013 på Wayback Machine ).
En studie från 2013 av ett ostmodellekosystem lyfte fram Hafnia alveis roll i att hämma tillväxten av E. coli -stam O26:H11 utan att ändra pH eller mjölksyrakoncentrationer. Hafnia alvei producerade en liten mängd biogena aminer som putrescin och kadaverin men dessa påverkade inte den totala nivån av flyktiga aromföreningar.
Intresset för Hafnia alveis rulle inom osttillverkning ökar. Ett ANR- projekt (GRAMME) från 2007 utvärderar fördelarna och riskerna med Hafnia alvei vid tillverkning av ost och studerar de potentiella funktionerna för att utöka dess tillämpning till andra livsmedelsprodukter.
Kulturtillväxt
Hafnia växer i media som innehåller 2 % till 5 % NaCl, ett pH-intervall på 4,9 till 8,25 och termiska gradienter på 4 °C till 44 °C; den optimala temperaturen för tillväxt har rapporterats vara 35 °C.
Det råder allmän enighet om att nästan 100 % av Hafnia- stammarna växer på MacConkey, Hektoen enteric, eosin methylene blue och xylos-lysin-deoxycholate agars, som alla är differentiella till måttligt selektiva medier.
På mer hämmande selektiva medier, misslyckas 25 % till 60 % av stammarna att växa på Salmonella-Shigella (SS) agar, medan 75 % till 100 % av isolaten hämmas på briljant grönt medium. Klassiska stammar av H. alvei är laktos- och sackarosnegativa och uppträder som sådana som icke-fermenterande kolonier på enteriskt isoleringsmedium.
På måttligt selektiva agarer uppträder de vanligtvis som stora, släta, konvexa, genomskinliga kolonier med 2 till 3 mm i diameter med en hel kant; vissa kan uppvisa en oregelbunden gräns.
Biologi
Lipopolysackarider
Immunkemin för Hafnia lipopolysackarider (LPS) är extremt komplicerad . Alla H. alvei LPS verkar innehålla glukos, glukosamin, heptos och 3-deoxioktulosonsyra. Vissa LPS innehåller också andra aminosocker eller kolhydrater såsom mannos, galaktos, galaktosamin och mannosamin. Kärnoligosackaridstrukturen hos vissa stammar består av en identisk hexasackaridstruktur bestående av två D-glukosrester, tre LD-heptosrester och en 3-deoxioktulosonsyrarest. Det finns en omfattande serologisk och immunologisk mångfald inom detta släkte, och aktiv forskning fortsätter inom detta område.
Biotyper
1969 beskrev Barbe två biotyper av H. alvei baserade på fermentering av D-arabinos och salicin och på hydrolys av esculin och arbutin. En utmaning som mikrobiologer står inför är att försöka utveckla biokemiska tester som lätt kan särskilja de flesta stammarna av DNA-grupp 1 ( H. alvei sensu stricto) från DNA-grupp 2 (unname Hafnia -arter) isolat. Dessa två grupper kunde särskiljas från varandra genom en serie tester. Inget enskilt test var helt diskriminerande, men rörlighet vid 24 timmar var den bästa prediktorn för DNA-grupp (DNA-grupp 1, 9 % positiv; DNA-grupp 2, 100 % positiv).
Patogenicitet och antimikrobiell känslighet
Det finns begränsad information om patogeniciteten hos Hafnia alvei. Detta beror sannolikt på den låga förekomstfrekvensen av denna art i mänskliga sjukdomar och det faktum att det inte finns några tydliga sjukdomssyndrom specifikt associerade med H. alvei . Den aktuella informationen om Hafnia patogenicitet kan ses ur två perspektiv; virulensfaktorer som potentiellt verkar vid extra intestinala infektioner och de som främst är begränsade till tarmen. En studie nämner att möss som injicerades intraperitonealt med hafniae inte gav efter för infektion.
H. alvei är en ovanlig human patogen trots den ökade uppmärksamheten från det medicinska samfundet under det senaste decenniet på grund av dess möjliga samband med gastroenterit.
Det finns inga välbeskrivna sjukdomsutbrott orsakade av H. alvei där de epidemiologiska, kliniska och laboratoriemässiga korrelaten överväldigande stöder en obestridlig roll för hafniae i dessa sjukdomar.
I en studie av 17 Hafnia alvei (" Enterobacter hafniae ") isolat som återvunnits av Mayo Clinic från 1968 till 1970, bedömdes endast 5 isolat (29%) vara kliniskt signifikanta. I alla fem av dessa fall H. alvei vara en sekundär patogen (respiratorisk:2; abscess:3). Totalt sett var medelåldern för de infekterade eller koloniserade med H. alvei 52,9 år, med ett förhållande mellan män och kvinnor på 1:1,1. Något över 50 % av alla isolat förvärvades via en nosokomial väg, inklusive alla fem associerade med infektion. I endast två fall H. alvei i renodling, och i ingetdera fallet var stammen kliniskt signifikant.
Det är intressant att markera att ATCC anser att alla Hafnia alvei -stammar endast tillhör biosäkerhetsnivå 1. Dessutom identifierade Richard närvaron av 10 8 livskraftiga celler per gram ost, vilket tyder på en daglig konsumtion av mer än 10 9 bakterier per dag (beräkning baserad på en 30 g portion) vilket indikerar Hafnia alveis goda säkerhetsprofil vid daglig konsumtion.
Säkerheten för Hafnia alvei hos immunkompetenta patienter ser mycket tydlig ut och har visats i mer än fyra decennier fram till nu.
Stock et al. beskriver en studie där 76 H. alvei -isolat undersöktes för deras mottaglighet för 69 antibiotika eller läkemedel. Det allmänna mönstret som framgår av denna studie är att hafniae vanligtvis är mottagliga för karbapenemer, monobaktamer, kloramfenikol, kinoloner, aminoglykosider och antifolater (t.ex. trimetoprim-sulfametoxazol) och resistenta mot penicillin, oxacillin och amoxicillin plus klavulanoxicillin. Mottagligheten för tetracykliner och cefalosporiner varierar.
En spansk studie, som involverade enteriska patogener, fann också att 32 stammar av H. alvei var allmänt mottagliga för alla kinoloner (inklusive gemifloxacin och grepafloxacin), cefotaxim, gentamicin, co-trimoxazol och naladixinsyra; 78 % av stammarna i den studien var mottagliga för doxycyklin. Vissa H. alvei -stammar producerar både låga inducerbara cefalosporinaser (ceftazidimkänsliga) och högnivåkonstitutiv cefalosporinasaktivitet som är resistent mot ceftazidim.
En klinisk studie som testade intaget av H. alvei HA4597-stammen hos överviktiga personer har visat den utmärkta säkerheten hos denna bakterie.
Hälsofördelar
Hafnia producerar ett protein som heter Caseinolytic Protease B (ClpB) som har visat sig vara en mimetik av hormonet α-MSH som är inblandat i mättnadskänslan.
Vissa Enterobacterales -bakterier, som Hafnia alvei, har visat sig naturligt reglera aptiten.
Mer specifikt testades Hafnia alvei HA4597-stammen i ob/ob- och dietmatade möss med hög fetthalt och fetma och överviktiga möss efter administrering genom sondmatning . I dessa två modeller Hafnia alvei -stammen god tolerans, minskad kroppsviktsökning och fettmassa i båda fetmamodellerna och en signifikant minskning av födointaget hos ob/ob- möss.
En annan studie som beskrev administreringen av HA4597-stammen till hyperfagiska ob/ob -hanmöss med hög fetthalt och diet, visade en signifikant minskning (jämfört med obehandlade eller orlistatbehandlade möss) i kroppsvikt, kroppsfett och födointag men också i behandlade möss en minskning av blodsockernivån, totalt plasmakolesterol och alaninaminotransaminas .
År 2021 publicerades resultaten av en 12-veckors klinisk studie som jämför oralt intag av stam HA45597 med placebo i den vetenskapliga tidskriften Nutrients. Denna prospektiva, multicenter, dubbelblinda, placebokontrollerade och randomiserade studie på 236 överviktiga frivilliga (BMI mellan 25 och 29,9 kg/m2) bekräftade kliniskt de prekliniska data. Det primära effektmåttet "viktminskning" uppfylldes: en statistiskt signifikant skillnad observerades till förmån för Hafnia alvei -gruppen i andelen försökspersoner som förlorade minst 3 % av sin kroppsvikt efter 12 veckor (57,7 % i Hafnia-gruppen) . grupp kontra 41,7 % placebogrupp, p=0,028). Bland de uppnådda sekundära effektmåtten noterades en statistiskt signifikant ökning av mättnadskänslan. Dessutom är effekten av påfrestningen också större än placebo för att minska höftomkretsen. Endast Hafnia alvei HA4597 hade en effekt på kolesterolnivån och inducerade en minskning av blodsockernivån.
Den vetenskapliga tidskriften Nature kvalificerade nyligen stammen Hafnia alvei HA4597 som en "precisionsprobiotika", det vill säga ett probiotikum vars stam och verkningsmekanism är fullständigt beskrivna och förstådda vetenskapligt.
TargEDys, ett franskt företag, som visade att Hafnia alvei HA4597-stammen kunde stimulera mättnad via ClpB-proteinet och hjälpa till att naturligt kontrollera aptiten och gå ner i vikt, genomförde studierna som möjliggjorde marknadsföringen av denna probiotika.
Regulatorisk status
Hafnia alvei är en bakterie av livsmedelskvalitet. Det finns inte med i Europeiska kommissionens Novel Food-katalog. Det är listat på den danska listan över anmälda mikrobiella kulturer som används i livsmedel.
Hafnia alvei är en del av IDF:s positiva lista ( International Dairy Federation ) of Microbial Food Cultures (MFC) som visar säkerhetskrav i fermenterade livsmedelsprodukter för användning över hela världen. Det är också klassificerat som en naturlig hälsoprodukt i det kanadensiska NNHPD (Natural and Non-Prescription Health Products Directorate).
H. alvei HA4597-stammen marknadsförs nu i Frankrike som ett kosttillskott förknippat med zink och krom under namnen EnteroSatys ( TargEDys ) och Symbiosys Satylia Chromium and Zinc av laboratoriet (Biocodex), samt med guarana och krom under namnet av EnteroSatys viktledning. Det distribueras också i Portugal (Symbiosys Satylia), Italien (Satilia), Kroatien (EnteroSatys), Turkiet (Satylia) och Tyskland (SymbioLife Satylia).