A IMPORTÂNCIA DO ESTUDO DAS BACTÉRIAS PERTENCENTES À FAMÍLIA ENTEROBACTERIACEAE NA MICROBIOLOGIA DE ALIMENTOS: REVISÃO DE LITERATURA

Capítulo de livro publicado no livro da III Semana Nacional da Microbiologia de Alimentos na Indústria. Para acessa-lo  clique aqui.

DOI: https://doi.org/10.53934/IIISEMICRO-07

Este trabalho foi escrito por:

Ana Keyla Sousa de Araújo* ; Keiciele da Silva Oliveira ; Milena Amorim Chaves de Araújo

* E-mail: [email protected]

Resumo: Uma maneira de determinar a qualidade dos alimentos é por meio do controle de qualidade analítico. Fazer apenas o controle de qualidade do produto não fornece garantia de qualidade necessária, por isso a importância de promover educação sobre manipulação adequada de alimentos aos manipuladores fazendo-os entender como os microrganismos potencialmente veiculadores de doenças de origem alimentar atuam no hospedeiro humano e o que se deveria fazer para oferecer alimentos seguros, do ponto de vista microbiológico. Este trabalho tem como objetivo relatar e revisar os principais aspectos das bactérias pertencentes à família Enterobacteriaceae, com foco nos gêneros Escherichia, Salmonella e Cronobacter, e a sua importância na microbiologia de alimentos. Foi realizada uma revisão de literatura de livros e artigos científicos utilizando plataformas como Pubmed, Google Acadêmico, e outras ferramentas buscando pelas palavras-chave: Enterobacteriaceae, Salmonella, Escherichia, Cronobacter,segurança alimentar, microbiologia, e microbiologia de alimentos, compreendendo dos anos 1960 até o presente atual (2023). A qualidade de um alimento pode ser determinada pelo controle da qualidade analítica, utilizando-se, principalmente, microrganismos indicadores como parâmetros, sendo que a qualidade microbiológica tem como objetivo fornecer alimentos seguros, do ponto de vista higiênico-sanitário. Uma das maneiras de se conseguirem alimentos seguros é o investimento e a disseminação de novas técnicas de manipulação, protocolos e questões de segurança alimentar para a indústria, formuladores de políticas, pesquisadores e consumidores. Esses esforços permitirão a prevenção de doenças veiculadas por alimentos.

Palavras–chave: Salmonella; Escherichia coli; Cronobacter;Coliformes; Microbiologia de Alimentos

Abstract: One way to determine food quality is through analytical quality control. Just doing quality control of the final product does not provide the necessary quality assurance., which is why it is important to promote education about proper food handling to food handlers, making them understand how microorganisms potentially capable of transmitting foodborne diseases act in the human host and what should be done to offer safe food from a microbiological point of view. This work aims to report and review the main aspects of bacteria belonging to the Enterobacteriaceae family, focusing on the genera Escherichia, Salmonella and Cronobacter, and their importance in food microbiology. A literature review of books and scientific articles was conducted using platforms such as Pubmed, Google Scholar, and other tools searching for the keywords: Enterobacteriaceae, Salmonella, Escherichia, Cronobacter, food security, microbiology, and food microbiology, between the years of 1960 to the current present (2023). The quality of a food can be determined by analytical quality control, using mainly indicator microorganisms as parameters, and the microbiological quality aims to provide safe food from a hygienic-sanitary point of view. One of the ways to achieve safe food is the investment and dissemination of new handling techniques, protocols and food safety issues for industry, policy makers, researchers, and consumers. These efforts will allow for the prevention of foodborne illnesses.

Keywords: Salmonella; Escherichia coli; Cronobacter;Coliforms; Food Microbiology.

INTRODUÇÃO

Uma maneira de determinar a qualidade dos alimentos é por meio do controle de qualidade analítico. Essa técnica foca a abordagem em métodos de inspeção durante a produção de alimentos até a realização de testes físico-químicos, químicos e microbiológicos no produto (1). Esse critério pode ser implementado em conjunto por agências governamentais e pessoal da indústria para verificar se o produto está em conformidade com as leis e regulamentos nacionais e com as necessidades comerciais da indústria (2).

O controle de qualidade apenas do produto não fornece a garantia de qualidade necessária. Isso se deve, entre outros motivos, à dificuldade de analisar um número suficiente de amostras para obter informações sobre lotes de produtos e aos longos prazos para obtenção dessas informações, pois envolvem tempo, alto custo e exigem pessoal qualificado (2).

Intervenções na educação sobre manipulação adequada de alimentos podem ajudar a maximizar a segurança dos manipuladores de alimentos, ampliar seus horizontes educacionais e fornecer às pessoas alimentos seguros do ponto de vista microbiológico (3).

Uma maneira de educar os manipuladores é fazê-los entender como os microrganismos potencialmente veiculadores de doenças de origem alimentar atuam no hospedeiro humano e o que se deveria fazer para oferecer alimentos seguros, do ponto de vista microbiológico. Vários patógenos compartilham mecanismos comuns de interação com seus hospedeiros, embora cada espécie tenha desenvolvido uma estratégia única que permite explorar células eucarióticas (4).

Patógenos bem adaptados têm a habilidade de subverter, circunverter e/ou evadir células humanas normais. Subverter significa, na patogenicidade bacteriana, enganar, desorganizar, corromper o sistema imune, por exemplo; a habilidade de circunverter estaria ligada ao conceito de criar mecanismos que contornam a ação microbiana, em um dado momento, e evadir significa fugir, escapar de uma situação não adequada ao microrganismo (2).

Este trabalho tem como objetivo relatar e revisar os principais aspectos das bactérias pertencentes à família Enterobacteriaceae, com foco nos gêneros Escherichia, Salmonella e Cronobacter, e a sua importância na microbiologia de alimentos.

MATERIAL E MÉTODOS

O presente trabalho utilizou como metodologia ativa pesquisas em livros e artigos científicos utilizando plataformas como Pubmed, Google Acadêmico, e outras ferramentas buscando pelas palavras-chave: Enterobacteriaceae, Salmonella, Escherichia, Cronobacter,segurança alimentar, microbiologia e microbiologia de alimentos, compreendendo dos anos 1960 até o presente atual (2023).

BACTÉRIAS PATOGÊNICAS DE ORIGEM ALIMENTAR

As infecções alimentares representam ainda hoje um sério problema de sanidade pública pela sua elevada frequência, mortalidade e pelo grande número de microrganismos que podem estar envolvidos em um simples evento epidêmico. Diversos patógenos alimentares são conhecidos por causarem doenças, estando vinculados a alimentos e água, e entre esses sabe-se que as bactérias constituem um grande grupo de microrganismos causadores de doenças. A transmissão de muitos patógenos aos seres humanos ocorre pela má conservação dos alimentos, manipulação inadequada e consumo de alimentos crus, entre outros (5).

Os organismos causadores de doenças transmitidas por alimentos são normalmente divididos em dois grupos: infecciosos e intoxicantes. O primeiro grupo compreende os microrganismos que se multiplicam no trato intestinal humano, enquanto o segundo é formado por aqueles que produzem toxinas, tanto nos alimentos quanto durante sua passagem pelo trato intestinal (6).

Coliformes

Coliformes não é especificamente um único microrganismo e sim um grupo de microrganismo definido como: coliformes totais e coliformes termotolerantes (fecais). Ambos são formados por bactérias da família Enterobacteriaceae, Gram-negativas, em forma de bastonetes, anaeróbias facultativas, não formadoras de esporos, caracterizadas pela presença da enzima ß-galactosidase e pela capacidade de fermentar a lactose com produção de gás em meios contendo sais biliares ou outros agentes tenso-ativos com propriedades inibidoras semelhantes. As bactérias mais frequentemente isoladas como coliformes totais são: Citrobacter, Enterobacter, Klebsiella e Escherichia coli (quase sempre a bactéria isolada como coliforme fecal é E. coli, porém há relatos que algumas cepas de Klebsiella também podem pertencer a este grupo).

A presença das bactérias deste grupo nos alimentos fornece evidência indireta sobre a qualidade da matéria prima, condições de processamento, condições do armazenamento e transporte ao qual este alimento foi submetido. Portanto, são análises que evidenciam indiretamente condições higiênicas e higiênico-sanitárias (7).

E. coli patogênicas

E. coli são bactérias da família Enterobacteriaceae, Gram-negativas, em forma de bastonetes, anaeróbias facultativas, não formadoras de endósporos, fermentadoras de lactose produzindo ácido e gás. A via de transmissão de E. coli diarreiogênica é fecal-oral por meio de água e alimentos contaminados. Comumente isoladas de fezes, na maioria das vezes E. coli são comensais, não causando doença em seus hospedeiros. Entretanto, em pessoas debilitadas, imunocomprometidas ou com a barreira gastrointestinal alterada, cepas de E. coli não patogênicas presentes no intestino podem causar infecção (8). Desta forma, para confirmação de diarreia por E. coli, é necessária a identificação de cepas de E. coli diarreiogênicas (8,9).

As cepas patogênicas de E. coli são divididas, de acordo com os sintomas clínicos e com os mecanismos de patogenicidade, em vários grupos que podem variar em seus períodos de incubação e duração da enfermidade. Os seis grupos reconhecidos como patogênicos são os seguintes: E. coli enterotoxigênica (ETEC), E. coli enteropatogênica (EPEC), E. coli enterohemorrágica (EHEC), E. coli produtora de toxina Shiga (STEC), E. coli enteroinvasiva (EIEC), e E. coli enteroagregativa (EAggEC) (6).

ETEC são caracterizadas por colonizarem a superfície da mucosa do intestino delgado, principalmente o íleo, e por produzirem enterotoxinas termoestáveis (ST) e termolábeis (LT) que alteram as funções dos enterócitos, aumentando a secreção e reduzindo a absorção de líquidos, sem induzirem alterações morfológicas significativas no intestino (8,10). Causa diarreia aquosa, com aparência similar à água de arroz, e produz febres baixas (6).

As infecções por ETEC são espécie-específicas principalmente em função da presença de receptores específicos para adesinas em células intestinais de uma ou de um número limitado de espécies, não sendo, portanto, consideradas como zoonóticas, em contraste com as infecções por EHEC e STEC (10).

EPEC coloniza principalmente o intestino delgado e sua principal característica é causar uma lesão denominada de attaching and effacing – A/E. A lesão A/E é caracterizada por uma adesão íntima da bactéria ao epitélio intestinal, com destruição das microvilosidades intestinais, alterações no citoesqueleto, com formação de estruturas semelhantes a pedestais e acúmulo de actina polimerizada logo abaixo da ligação da bactéria à célula (8,11). E. coli capazes de causar esse tipo de lesão são também denominadas AEEC (attaching and effacing Escherichia coli). Causa vômitos, febre e diarreia aquosa contendo muco, mas não sangue (6).

E. coli enterohemorrágica (EHEC) e E. coli produtora de toxina Shiga (STEC), também conhecida como E. coli verotoxigênica (VTEC), em função do efeito citotóxico em células Vero, se referem a cepas de E. coli que produzem pelo menos umas das toxinas Shiga (Stx1 ou Stx2) (12). Outro fator de virulência importante para a caracterização de EHEC é a presença da ilha de patogenicidade LEE (locus of enterocyte effacement), com genes responsáveis pela formação de A/E, como em EPEC. Causa diarreia sanguinolenta, colite hemorrágica, síndrome hemolítica urêmica (HUS) e púrpura trombótica trombocitopênica (6).

E. coli enteroagregativa (EAggEC) causa diarreia aquosa persistente, sobretudo em crianças, durando mais de 14 dias. A EAggEC alinha-se em fileiras paralelas, tanto em tecidos celulares quanto em lâminas. Essa agregação foi descrita como “empilhamento de tijolos”. Elas produzem uma toxina termossensível, relacionada antigenicamente à hemolisina, mas que não é hemolítica, e uma toxina termoestável codificada por um plasmídeo (EAST1) sem qualquer relação com a enterotoxina termoestável da ETEC. Imagina-se que a EAggEC fique aderida à mucosa intestinal e produza as enterotoxinas e citotoxinas, as quais resultam em diarreia secretória e em danos à mucosa. Essa bactéria tem sido associada a má nutrição e retardo de crescimento, na ausência de diarreia (6).

Ainda segundo Forsythe (6), E. coli enteroinvasiva (EIEC), causa febre e diarreias profusas contendo muco e sangue. O microrganismo coloniza o colo e contém um plasmídeo de 120 a 140 mD responsável pela invasividade, o qual carrega todos os genes necessários para a virulência.

Salmonella spp.

Salmonella é um gênero da família Enterobacteriaceae. São bactérias Gram-negativas, em forma de bastonetes, anaeróbias facultativas, não formadoras de endósporos; fermentam glicose, produzindo ácido e gás, porém são incapazes de metabolizar lactose e sacarose. A maioria das espécies é móvel, com flagelos peritríquios (S. Gallinarum e S. Pullorum não são móveis). Como não formam endósporos, são relativamente termossensíveis, podendo ser destruídas a 60 ºC, em 15 a 20 minutos (6).

Esse gênero geralmente causa ataques que envolvem um grande número de pessoas, sendo uma das principais causas de doença de origem alimentar, tendo alta frequência em todo mundo, estando associada a prejuízos econômicos, dificuldades comerciais e queda na produção (13).

A infecção por Salmonella em humanos apresenta-se de três formas distintas, variando de acordo com o sorovar envolvido, sendo o sorovar adaptado S. Typhi, o S. Paratyphi e os sorovares não adaptados, responsáveis pela febre tifoide, febre entérica e gastroenterite, respectivamente (14).

Segundo Gonzales-Escobedo (15), a febre tifoide é a enfermidade mais prevalente em locais onde são precárias as condições de saneamento básico. Esta enfermidade está associada à ingestão de alimentos e água contaminada por excrementos de origem humana portadores clínicos ou assintomáticos da doença (16). A doença é caracterizada pela manifestação de sepse, acarretando sinais clínicos diversos, tais como náuseas, vômito, febre, diarreia, cefaleia, constipação e óbito (6,15).

Shinohara et al. (17) mencionam que a febre entérica apresenta sintomatologia semelhante à da febre tifoide, porém, possui caráter mais brando. A infecção nestes casos ocorre em decorrência do consumo de água e alguns alimentos contaminados como o leite, ovos, mariscos e vegetais.

A gastroenterite ocorre após a ingestão de sorovares não adaptados, sendo o S. Enteritidis o mais frequente, entretanto, outros sorovares, como o Typhimurium, Derby, Panama, Schwarzengrund, Infantis, Agona, já foram relatados. (14,18).

Esta enfermidade é caracterizada pela ocorrência de curso rápido, com manifestação dos primeiros sintomas entre 12 e 36 horas após a ingestão do alimento contaminado, sendo, diarreia, dor abdominal e náuseas os sintomas mais frequentes dessa afecção (6).

Cronobacter sakazakii

Cronobacter sakazakii (conhecido anteriormente como Enterobacter sakazakii) faz parte da família Enterobacteriaceae. São bactérias Gram-negativas, em forma de bastonetes, anaeróbias facultativas, não formadoras de endósporos e móveis com flagelos peritríquios.

Esses organismos foram originalmente referidos como Enterobacter cloacae de pigmentação amarela até que foram reclassificados em 1980 como uma nova espécie, Enterobacter sakazakii (19). Estudos de hibridização DNA-DNA indicaram que eles eram 53-54% relacionados a dois gêneros distintos: Enterobacter e Citrobacter. No entanto, como as novas espécies eram fenotípicas e genotipicamente mais próximas de E. cloacae do que de Citrobacter freundii, elas foram posteriormente incluídas no gênero Enterobacter. Originalmente, 15 biogrupos foram descritos (19) com um 16º grupo adicionado mais recentemente (20). Após um estudo polifásico de uma extensa coleção de cepas de E. sakazakii, Iversen et al. (21,22) propuseram uma nova classificação de E. sakazakii com a criação de um novo gênero, Cronobacter. A proposta deste gênero foi baseada em impressão digital detalhada de polimorfismo de comprimento de fragmento amplificado f (f-AFLP), ribotipagem, caracterização de sequências de genes 16S rRNA de tamanho completo, hibridização DNA-DNA e perfis fenotípicos. O gênero consiste em seis genomoespécies; C. sakazakii, Cronobacter malonaticus, Cronobacter turicensis, Cronobacter muytjensii, Cronobacter genomospecies 1 e Cronobacter dublinensis que contém três subespécies: dublinensis, lactaridi e lausannensis.

O reservatório primário de Cronobacter spp. ainda não foi elucidado, porém supõe-se que o material vegetal pode ser uma fonte importante. Cronobacter spp. podem ser isolado de uma ampla variedade de alimentos, incluindo leite, queijo, alimentos secos, carnes, água, vegetais, arroz, pão, chá, ervas, especiarias e fórmula infantil em pó (PIF) (23,24,25,26,27,28,29,30). Estudos de vigilância detectaram Cronobacter spp. em residências, instalações pecuárias, fábricas de alimentos e instalações de produção PIF (31,32,33). Clinicamente, Cronobacter spp. foram isolados do líquido cefalorraquidiano, medula óssea, sangue, nos tratos respiratório e testicular, urina, esfregaços de ouvido e olhos e feridas cutâneas (26,34,35).

Cronobacter spp. são considerados patógenos oportunistas emergentes e foram identificados como agentes etiológicos de bacteremia, enterocolite necrotizante e meningite neonatal (30,35,36,37,38,39,40). A PIF contaminada está epidemiologicamente ligada a casos de infecções por Cronobacter em lactentes (37,41,42,43,44), sendo que Urmenyi e Frankin (45) registraram o primeiro isolamento de Cronobacter spp. de um caso de meningite neonatal. Desde então, foram relatadas taxas de casos fatais de até 80% (42).

Cronobacter spp. são um gênero classificado recentemente e ainda há muito trabalho a ser concluído para entender melhor esse grupo único de organismos. Detecção confiável e identificação precisa são fundamentais em relação a alimentos e ambientes clínicos. Embora os métodos moleculares de detecção sejam geralmente mais rápidos em comparação com os métodos microbiológicos convencionais baseados em fenótipos, a necessidade de equipamentos especializados e treinamento de operadores impede alguns setores de implementar esses protocolos. No entanto, no ambiente clínico, protocolos diagnósticos rápidos são essenciais. Embora esforços tenham sido feitos para atualizar bancos de dados para sistemas de detecção comercialmente disponíveis, melhorias na identificação e diferenciação de Cronobacter spp. poderiam ser feitas (46).

CONCLUSÕES

A qualidade microbiológica tem o objetivo de fornecer alimentos seguros, do ponto de vista higiênico-sanitário. É fundamental que os sistemas de segurança de alimentos sejam baseados na avaliação científica de risco para identificar soluções apropriadas de controle e gerenciamento. Tais sistemas só podem ser eficazes quando sustentados por dados gerados por meio do uso dos métodos microbiológicos mais atualizados e sensíveis. Por esta razão, muita ênfase deve ser colocada na comunicação e disseminação de novas tecnologias, protocolos e questões de segurança alimentar para a indústria, formuladores de políticas, pesquisadores e consumidores.

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