Contamination pathways and detection of human pathogenic Escherichia coli from plant foods

Seit dem Ausbruch mit enterohämorrhagischen Escherichia coli (EHEC) O104:H4 im Sommer 2011 in Deutschland sind pflanzliche Lebensmittel als mögliche Infek­tionsquelle für humanpathogene E. coli in das Licht der Öffentlichkeit gerückt. Die Suche nach der Infektionsquelle des EHEC O104:H4 Erregers, der für mehr als 4000 Erkrankte, für über 800 Fälle von Nierenversagen und für 53 Todesfälle verantwortlich war, erwies sich als schwierig, obwohl die für Diagnostik relevanten Eigenschaften anhand der Isolate aus den Patienten früh bekannt waren. Epidemiologische Untersuchungen deuteten auf pflanzliche Lebensmittel als mögliche Infek­tionsquelle und nach den zu Unrecht verdächtigten Gurken konnten schließlich aus Bockshornkleesamen hergestellte Keimsprossen eines bestimmten Herstellers als primäre Infektionsquelle bestimmt werden. Die Diagnostik pathogener E. coli aus pflanzlichen Lebensmitteln ist ungleich schwieriger als aus tierischen Quellen, für die letzteren gibt es seit Jahren amtliche Untersuchungs­verfahren und eine Vielzahl von publizierten Methoden. Untersuchungsmethoden, die für Milch und Fleisch­produkte konzipiert wurden, lassen sich jedoch auf rohe pflanzliche Lebensmittel schlecht übertragen. Die Gründe dafür liegen zum einen an der Menge und der Zusammensetzung der Begleitflora von Mikroorganismen, die bei Pflanzen völlig anders ist, als bei tierischen Produkten. Dazu kommt, dass die natürliche mikrobielle Kontamination bei zum Rohverzehr bestimmten Pflanzen sich je nach Kategorie (Obst, Gemüse, Mischsalat und Sprossen) hinsichtlich ihrer Menge, Eigenschaften und Zusammensetzung stark unterscheidet. E. coli kommen als Kontaminanten bei pflanzlichen Lebensmitteln ebenso vor, häufig jedoch in so geringen Mengen, dass spezifische Anreicherungsverfahren notwendig sind, um mögliche pathogene E. coli wie EHEC überhaupt zu erkennen. Die weitere Hürde liegt in der Isolierung verdächtiger E. coli aus einer Fülle von natürlichen Begleitorganismen. Verfahren der quantitativen PCR (qPCR, Real-Time PCR) haben sich bewährt, um auch geringe Konzentrationen von E. coli in pflanzlichem Untersuchungsmaterial nachzuweisen und gleichzeitig mögliche Pathogenitätseigenschaften bei diesen Keimen zu erkennen. Auch für die Isolierung der nachgewiesenen pathogenen E. coli müssen an die Lebensmittelmatrix Pflanze angepasste Methoden gewählt werden, die hier ebenfalls vorgestellt werden. DOI: 10.5073/JfK.2016.03.01, https://doi.org/10.5073/JfK.2016.03.01With the massive EHEC O104:H4 outbreak in summer 2011, vegetables became interesting to the German public because of their possible role as a source of infections with enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC). The search for the source of infection with EHEC O104:H4, which was responsible for more than 4000 diseases, more than 800 cases of renal failure and 53 deaths, proved difficult, although the relevant diagnostic properties based on the isolates from the patients were early known. Epidemiological studies pointed to plant foods as possible source and after the wrongly suspected cucumbers, fenugreek sprouts from a particular manufacturer were identified as the primary source of infection. The diagnosis of pathogenic E. coli from plant foods is more difficult than from animal sources, for the latter official control procedures and a variety of methods are published since many years. Investigation methods that were designed for dairy and meat products are not well suitable for testing raw foods of plant origin. The reasons are partly due to the quantity and composition of the accompanying flora of microorganisms, which is completely different in plants than in animal products. Depending on the raw food category (fruits, vegetables, mixed salad and sprouts) the natural microbial contamination of certain plants differs largely in its amount, characteristics and composition. E. coli is often present as contaminant in plant foods, but often in such small quantities that specific enrichment methods are needed to identify potential pathogenic E. coli types such as EHEC. The other hurdle lies in the isolation of suspected E. coli from an abundance of natural accompanying organisms. Quantitative PCR (qPCR, real-time PCR) methods have been proven to detect even low levels of E. coli in plant tissue and simultaneously to identify possible human pathogenic bacteria. Finally, for the isolation of pathogenic E. coli from plants specific methods adapted to this particular food matrix must be chosen. These are also presented here. DOI: 10.5073/JfK.2016.03.01, https://doi.org/10.5073/JfK.2016.03.0