Makale Dizini

2.2 Bitkileri enfekte edebilen insan patojenleri

Hastalıkla ilgili insan odaklı görüşlerimiz genellikle insan patojeni bakterilerin, insan konaklara yönelik olduğuna dair geniş kapsamlı varsayımlara yol açmaktadır. Salmonella, Serratia, Enterobacter ve Enterococcus türleri genellikle hastane ortamında bulunan ve gıda zehirlenmesine, genel enfeksiyonlara ve septisemilere neden olan sorunlu insan patojenleri olarak kabul edilmektedir. Aslında, rizosfer ortamlarında cilt, yara ve idrar yolu enfeksiyonlarına (örn; Bacillus cereus, Proteus vulgaris) neden olan diğer bakteri türleri de bulunabilmektedir.

Ancak son zamanlardaki çalışmalar, bu insan patojeni bakteri türlerinin, çok çeşitli bitki konaklarını kolonize edebildiğini ve bu konaklarda hastalığa neden olabildiğini ortaya çıkarmaya başlamıştır. Çeşitli çalışmalar, insan patojeni bakterilerinin, kök dokusuna yan kök oluşma yerlerinden girdiğini belirtmektedir. Özellikle de, bu çalışmaların çoğu, laboratuar koşulları altında gerçekleştirilmiştir ve böylece de bu bakteri türlerinin fitopatojenik potansiyeli için kanıt sağlamışlardır. Ancak, doğal ortamdaki bu insan patojenlerinin çoğunun neden olduğu bitki hastalığının görülme sıklığı bilinmemektedir.

İnsan patojeni bakterilerin, rizosferde ortaya çıkması; yüksek besin içeriği, ultraviyole (UV) radyasyondan korunma ve dağılmayı ve kurumayı önlemek için su filmlerinin mevcudiyeti gibi çeşitli faktörlere atfedilmiştir. Bazıları, bol ve çok çeşitli rizosfere özgü mikrobik topluluğun, insan patojenlerinin saldırısına karşı güçlü bir bariyer sağladığını iddia etmişlerdir. Örneğin, S. enterica ve E. coli O157: H7’nin Arabidopsis thaliana'nın kökleri üzerinde büyümesi, Enterobacter asburiae’in bitkiyle ilişkili bir suşu tarafından şiddetle engellenmiştir. Bununla birlikte, birçok insan patojeni bakteri, besinler için oldukça rekabetçi olabilmekte ve yerli mikrobiyal toplulukların varlığında bitki yüzeylerini kolonize etmelerine ve bu yüzeylerde çoğalmalarına olanak sağlayan çeşitli antimikrobiyal metabolitleri üretebilmektedir. İlginçtir ki, rizosfer kolonizasyonunda ve insan patojeni bakterilerin antimikrobiyal aktivitelerinde yer alan mekanizmalar, insan dokularının virülansında ve kolonizasyonunda yer alanlarla benzer görünmektedir.

Daha sonra, bitkisel gıdaların tüketimi ile ilgili enfeksiyonun en yaygın nedensel etkenlerinden bazılarının biyolojisini ve patogenezini ele alacağız.


 2.2.1. Salmonella

Bu cins, Salmonella enterica ve Salmonella bongori olmak üzere iki türden oluşmaktadır. Yüzlerce serotipe bölünmüş olan S. enterica, gastroenterit ve tifo olmak üzere dünya çapındaki birçok insan, hayvan ve kuş hastalıklarının nedensel etkenidir. Bu, meyve ve sebze tüketimi ile en sık bağlantılı olan patojendir. İnsan konukçularda hayatta kalmaya karşı açıkça görülen adaptasyonuna rağmen, Salmonella aynı zamanda çeşitli kültür bitkilerinin rizosferinde de tespit edilmiştir. Uzun bir süre boyunca, Salmonella’nın, neredeyse kazara oluşan bir enfeksiyon sonrası bitkiler üzerinde hayatta kaldığı varsayılmıştır. Ancak, bu fikir son zamanlarda sorgulanmaktadır. Salmonella bakterisi, toprakta hayatta kalabilmektedir. Meksika’da yerli bir baklagil ağacı olan yerel Conzattia multiFlora üzerine yapılan çalışmalar, nodül (yumru) benzeri yapılardan izole edilen, Salmonella bitkisinden kaynaklanan çizgilerin varlığını ortaya koymuştur. Çeşitli kültür bitkilerinin rizosferinde, buğday (Triticum sativum), kolza (Brassica napus), ve çilek (Fragaria ananassa) dâhil olmak üzere S. enterica ssp. enterica serotipi Typhimurium (S. typhimurium) bulunmuştur. Yabani domatesteki (Solanum pimpinellifolium) S. enterica seviyeleri, ıslah edilmiş domates çeşitlerinden (Solanum likopersikum) daha düşük bulunmuştur. Ekstra bir enfeksiyon yolu da, insan ya da hayvan atıkları ile temas etmiş sular olabilir. Kirlenmiş su, Salmonella dâhil olmak üzere sayısız patojenin yayılması için iyi bilinen bir araçtır. Bu şekilde, bakteri, su temini sistemi aracılığıyla taşınabilir ve ardından da sulama için kirli suyun kullanıldığı ekin tarlalarına ulaşabilir. S. Enterica popülasyonları, kirli su ile sulanan domates bitkilerinin fillosferinde, önceden mikrop bulaşmış olan topraktaki tohumlardan yetiştirilen bitkilere kıyasla daha fazladır. Bitkilere Salmonella bulaşması, ayrıca diğer organizmaların yardımıyla da oluşabilir. Hayvanın ya da kompostlanmış gübrenin üzerine koyulan marul, çilek ya da havucun kancalıkurtlu Caenorhabditis elegans ve Salmonella newport ile birlikte inokule edilmesi, bitkilere bu bakterilerin bulaşması ile sonuçlanmaktadır; bunun aksine, kancalıkurdun yokluğunda bitki dokularına patojen bulaşmamıştır. Salmonella, aynı zamanda kapalı tesislerden dış çevrelere hareket eden ve böylece de bitkiler dâhil olmak üzere bir dizi çeşitli olası konukçuyla temas eden firavun karınca (Monomoriurn pharaonis) gibi böcekler yoluyla da taşınabilmektedir. Salmonella ve arbusküler mikorizal mantar (AMF) arasındaki etkileşim, AMF tarafından kolonize edilmiş bitkilerde Salmonella’nın daha yüksek bir kalıcılık gösterdiğini gözler önüne sermiştir, bu da rizosferde diğer bir etkileşim katmanını daha işaret etmektedir.

Toprak aracılığıyla S. enterica tarafından gerçekleşen kirletilmeye yatkınlık, tarım ürünleri arasında farklılık göstermektedir. Brassicaceae ailesinin üyeleri, domates ve marula kıyasla daha yüksek bir bakteri popülasyonu sunmuştur. Ancak, marulun daha yüksek oranda kirlenmiş bir filosfere sahip olduğu ortaya konmuştur; bu da sulama suyu gibi diğer kontaminasyon yollarının da etkili olduğunu ileri sürmektedir. Bir başka dikkat çekici olasılık da bitkinin kendisinin, enfeksiyona katkıda bulunabileceğidir. Alfalfa (yonca) filizleri üzerine yapılan bir çalışma, tohum filizlenmesi boyunca, endosperm (besi doku) kırılmasının, sulama suyu içerisinde bulunabilen şekerlerin ve diğer organik moleküllerin açığa çıkmasına yol açtığını, dolayısıyla da S. enterica için bir büyüme ortamı sağladığını göstermiştir. Bakteriler, bu molekülleri bir besin kaynağı olarak metabolize ettiği için, bitki ektraktları, uygun bir besin kaynağı olarak görünmektedir. Filizlenen tohumların dışarı akmasında bazı Salmonella suşlarının yüksek çoğalma hızları, saprofitik (çürükçül) büyüme önerisine yol açmıştır. Ayrıca, diğer bitki patojeni bakteriler, Salmonella ile enfekte olmaya katkıda bulunabilir. Yumuşak çürümeye neden olan ve bu şekilde de besinleri harekete geçiren Pektinolitik bakteriyel patojenler, sık sık meyve ve sebzelere S. enterica bulaşmasıyla bağlantılı olmaktadır. Salmonella, sadece fillosferi kolonize etmekle kalmaz; aynı zamanda bitkiyi enfekte ettiği ve bitki organlarının ölümüne neden olduğu da gösterilmiştir. Arabidopsis’te sürgün ya da kök dokuları aracılığıyla Salmonella aşılaması, yedi gün içinde, enfekte olmuş dokularda sarılık, solma meydana gelmesi ve en sonunda da bu dokuların ölümüyle sonuçlanmıştır.


 2.2.2. Escherichia coli

Escherichia coli, genel olarak, insanlarda ve sıcakkanlı hayvanların mide-bağırsak sisteminde bulunan bir bakteridir. Bağırsaklarda yaygın olması nedeniyle, E.coli, gıda ve su güvenliği değerlendirmesinde fekal kontaminasyonu tespit etmek ve ölçmek için tercih edilen bir gösterge olarak kullanılmaktadır. Zararsız kommensal (ortakçılar) olarak kabul edilen E. coli suşları, normal bir bağırsak mikrobiyal nüfusunun yaklaşık yüzde 1’ini oluşturmaktadır. Bağırsak içindeki suşların çoğu, insanların mide-bağırsak işlevi için yararlıyken, bazıları da zararlıdır. Patojenik E. coli suşları; toksin üretimi, konakçı hücrelere adezyon (yapışma) ve konakçı hücrelerin istilası, hücre metabolizmasına karışma ve doku bozulması için genetik unsurlarının bir sonucu olarak ciddi bir hastalığa neden olabilmeleri ile diğerlerinden ayırt edilmektedir. Bir konaktan diğerine aktarılmaları için bu bakterilerin, kendi konaklarından çıkmaları ve çevredeki ortama girmeleri gerekmektedir. Bazı E. coli lerin, konak dışında birkaç hafta hayatta kalabileceğine ve hatta su veya toprakta büyüyebileceğine dair kanıtlar bulunmaktadır. Ama çoğu E. coli türü zararsız olmasına rağmen, meyve ve sebzeler üzerindeki patojenik suşların varlığı, gıda güvenliği için risk yaratacağından, E.coli kolonizasyonunun, bir sorun haline gelmesi bitkisel bir konudur. Yeşil yapraklı sebzelerin tüketimine bağlı olarak oluşan E. coli O157 enfeksiyonların ürünle ilişkili salgınları, giderek daha fazla bilinmektedir. Ancak, birkaç E.coli klonu, idrar yolu enfeksiyonları ve ishalli hastalıklara yol açmalarına neden olan yatay gen transferi yoluyla patojenite adalarını edinmiştir. İshalle ilgili olan E. coli, orta dereceli bir ishalden şiddetli sistemik hastalıklara (örn, hemolitik üremik sendrom) kadar değişiklik gösteren hastalıklara neden olabilen altı kategoriye ayrılmaktadır.

Şiga toksini üreten E. Coli

Şiga toksini üreten E. coli (STEC), asıl olarak büyükbaş ve küçükbaş hayvanları kolonize eden zoonotik (hayvanlarda görülen) bir patojendir. Büyükbaş hayvan ürünleri, özellikle de sığır eti, E. coli O157 enfeksiyonlarının bilinen en yaygın kaynakları olmasına rağmen, çiğ tüketilen meyve ve sebzeler de önemli bir kaynaktır. E. coli O157’de üç farklı yaprak bağlanma mekanizması anlatılmıştır. İlk olarak, patojenik olmayan E.coli’nin aksine, patojenik suş STEC O157:H7, domates kabuğuna, ıspanak yapraklarına ve yonca filizi köklerine kuvvetle yapışmaktadır. Bu yüzeylere yapışmalarına kıvrımlı olmaları aracılık etmektedir. E. coli O157'nin aynı zamanda da ilgili enteropatojenik E. coli nin (EPEC), çeşitli salata yapraklarına yapışmasına filamentöz (ipliksi/lifsi) tipi sekresyon sistemi (T3SS) aracılık etmektedir. E. coli O157 sekresyon sistemi, efektör proteinleri, memeli hücrelere taşımak için tasarlanmıştır; protein translokasyonuna, bir ATPaz aracılık eder ve plazma membranının (zarı) içine yerleştirilen bir translokasyon gözeneğine bağlıdır. Flagella (kamçı) da E. coli O157 yaprak bağlanmasında rol oynamaktadır. Birlikte ele alındığında, bu veriler, E. coli O157’nin, bitkileri kolonize etmek için birden çok mekanizmayı kullandığını ve bu biyosfere iyi adapte olduğunu göstermektedir. Salmonella gibi, E. coli O157 de alt gözenek boşluğuna ve süngerimsi mezofile (yaprak iç dokusu) ulaşabilir ve bu ortamda hayatta kalabilir.

Enteroaggregatif E. coli ve enterotoksijenik E. coli

Enteroaggregatif E. coli (EAEC), bakteriyel gastroenteritin önemli bir nedeni olabilir. Ancak, EAEC rezervuarı bilinmemektedir. EAEC’nin marul yapraklarıyla 1 saat kuluçkaya yatırılmasının ardından, şu iki bakteriyel dağılım şekli gözlenmiştir: (I) epidermise dağınık yapışma ve (ii) gözeneklerin koruyucu hücresine bölgesel yapışma. Gözenek etrafındaki agregasyona flagella (kamçı) aracılık ederken, epidermise bağlanmaya ise insan bağırsak kolonizasyonunda bir rol oynadığı bilinen pilus (pili) aracılık etmektedir.

Enterotoksijenik E. coli (ETEC), bebeklerde ve seyahat eden kişilerde ishalin önemli bir nedenidir ve buzağı ve domuz yavrularında şiddetli sulu ishale neden olmaktadır. Kamçı, ETEC’in marul yapraklarının epidermisine yapışmasına aracılık eden başlıca adhesindir.


 2.2.3. Serratia marcescens

Serratia türünün üyeleri; insanlarda, hayvanlarda ve böceklerde önemli enfeksiyonlara neden olmaktadır. Taksonomik olarak, Serratia türü, kafa karıştırıcıdır ve şu anda 2 alttür ile birlikte bilinen 14 türü bulunmaktadır. Tip türlerinden olan Serratia marcescens, insanların solunum ve idrar yollarında yaygın olarak bulunan fırsatçı bir patojendir ve hayati tehlike oluşturabilen hastane enfeksiyonlarının yaklaşık % 1,4’ünden sorumludur. Çevresel S. marcescens suşları, prodigiosin üretimi nedeniyle genellikle kırmızı renkte olurken, hastane salgınları ile ilişkili suşlar çoğunlukla renksizdir. Birçok S. marcescens suşu, ayrıca birden fazla antibiyotiğe karşı dirençli olduğu için, halk sağlığı açısından giderek büyüyen bir sorun haline gelmiştir. Ancak, konağı içindeki S. marcescens patogenezine katkıda bulunan faktörlerle ilgili nispeten daha az şey bilinmektedir.

Bununla birlikte, hayvanlardaki virulans faktörlerine rağmen, Serratia’nın aynı zamanda yaygın bir fitopatojen olduğu tespit edilmiştir. S. marcescens, kabak (Cucurbita Moschata L.), karpuz ve bal kabağında (Cucurbita pepo L) kabakgiller sarıasma kabak hastalığına neden olan ve solma, floem renk değiştirme ve bitki yapraklarının sararması gibi işaretleri olan, floemde yaşayan bir patojen olarak kabul edilmektedir. S. marcescens, floem damarları boyunca, bir biyofilm üretmektedir; bu da besinlerin taşınmasını engellemekte ve en sonunda da bitkinin solmasına ve ölümüne neden olmaktadır.


 2.2.4. Enterobacter cloacae

Another bacterium that has also shown cross-kingdom pathogenesis is the Gram-negative bacterium Enterobacter cloacae. It is an important nosocomial pathogen responsible for bacteremia, lower respiratory tract infections, skin, and soft-tissue infections, as well as urinary tract infections. E. cloacae synthesizes a Shiga-like toxin II-related cytotoxin, which has been implicated in an infant case of haemolytic-uremic syndrome. Although there is evidence that E. cloacae has evolved to colonize the human host, it has also been identified as the causal agent of grey kernel disease of macadamia (Macadamia integrifolia). The onset of grey kernel disease not only affects the quality of the kernels produced by the tree, but also results in grey discoloration and a foul odor. E. cloacae also causes bacterial soft rot disease in dragon fruit (Hylocereus spp.), bacterial leaf rot in Odontioda orchids, and is also responsible for internal yellowing disease in papaya and onions.

Enterobacter bulb decay develops after onions are harvested, cured, and stored. The decay usually occurs in a few scales of the onion bulb and the tissue develops a brown color giving the bulb a dirty ring appearance when cut in half. If storage lots of onions have a high enough incidence of Enterobacter bulb decay (>2–5%), the whole lot cannot be sold and results in a significant loss to the grower. The mechanism of how E. cloacae causes bulb decay, as well as the specificity of the virulence factors employed in each of these hosts are unknown and, as a result, the development of disease control methods for bulb decay are limited.


 2.2.5. Enterococcus

Alemler-arası patogenezi gösteren bir başka bakteri de Gram-negatif bakteri Enterobacter cloacae’dir. Bu, idrar yolu enfeksiyonlarının yanı sıra bakteriyemi, alt solunum yolu enfeksiyonları ve cilt ve yumuşak doku enfeksiyonlarından sorumlu olan önemli bir nozokomiyal (hastane ile ilgili) patojendir. E. cloacae, hemolitik-üremik sendromunun bebek vakasında gösterilen Şiga-benzeri bir toksin olan II ile ilgili sitotoksini sentezlemektedir. E. cloacae’nın insan konukçuları kolonize edecek kadar geliştiğine dair kanıtlar olmasına rağmen, aynı zamanda makadamia gri çekirdek hastalığının (Macadamia integrifolia) nedensel etkeni olarak tespit edilmiştir. Gri çekirdek hastalığın başlangıcı, sadece ağacın ürettiği çekirdeklerin kalitesini etkilemekle kalmaz, aynı zamanda gri renk değişikliğine ve kötü bir kokuya yol açar. E. cloacae, ayrıca ejderha meyvesinde (Hylocereus spp.) bakteriyel yumuşak çürümeye, Odontioda orkidesinde de bakteriyel yaprak çürümesine neden olmaktadır ve ayrıca papaya ve soğanlardaki iç sararma hastalığından da sorumludur. Enterobacter ampul çürümesi, soğanlar hasat edildikten, ilaçlandıktan ve depolandıktan sonra oluşmaktadır. Çürüme, genellikle soğan yumrusunun birkaç zarında meydana gelmektedir ve doku, soğan ortadan ikiye kesildiği zaman soğana kirli bir halka görünümü veren kahverengi bir renk geliştirmektedir. Depolanan bir sürü soğanda yeterince yüksek bir oranda Enterobacter ampul çürümesi varsa (>% 2-5), bütün yığın satılamaz ve yetiştirici için önemli bir kayba neden olur. Bu konakların her birisinde kullanılan virülans (hastalık oluşturma) faktörlerinin belirginliğinin yanı sıra, E. cloacae’nin ampul çürümesine neden olma mekanizması da bilinmemektedir ve böylece de ampul çürümesi için hastalık kontrol yöntemlerinin geliştirilmesi de sınırlıdır.


 2.2.6. Listeria monocytogenes

L. monocytogenes, kontaminme gıda ürünlerinin tüketimi yoluyla insanlara bulaşan ciddi bir insan patojeni olarak bilinmektedir. Ancak, aynı zamanda çürüyen bitki maddeleriyle ilişkili topraklarda yaygın olarak görülen bir bakteridir. Bu nedenle, doğal olarak toprak ile temas halinde yetiştirilen herhangi bir bitki ürünü ile ilişkilendirilebilmektedir. İnsan patojenleri için alışılmadık bir şekilde, bitki şekerini büyüme için kullanabilir ve bu nedenle de organizma genellikle minimal işlenmiş meyve ya da sebzelerle ilişkili bir sorundur. Özellikle, sebze ya da meyveler kesildiği zaman, organizmanın büyümesi için kullanabileceği şekerler açığa çıkmaktadır.

Bitki dokusunda Listeria. L. monocytogenes’nin, bitki dokusunda özümsenip özümsenemediği hala belirsizdir. Listeria’nın özümsenmesi üzerine var olan mevcut bilgiler, çok sınırlı çalışmalardan gelmektedir ve sonuçların bazıları da çelişkilidir. E. coli gibi, Listeria’nın da yaprakların stomatasına (gözeneğine) girebildiği kanıtlanmıştır, ancak bunun, yapı (bakteriyel hücreden çok daha büyüktür) bünyesinde bakterinin, aktif bir süreci ya da pasif bir tuzağı olup olmadığı tespit edilmemiştir. Ancak, bitkideki doğal açıklıklara girebilen bakteriler, koruyucu hücrelerin kapanmasının ardından çeşitli ilaçlardan korunabilir. Organizma, toprakta yaygın olarak bulunduğu için, Listeria’nın yaprak doku içine girişinin, büyüme esnasında olması yerine hasat sonrasında ortaya çıkması daha olasıdır. Meyve ve sebze ürünleri, ürün ve yıkama suyu arasında, suyun bitki dokusu içine girmesini sağlayacak kadar fazla bir sıcaklık farkı olduğunda, hasat sonrasında kontamine olabilmektedir. Suyun dokuya girmesinin ardından, bitkiye girmiş olan ve bitkinin içinde dolaşmakta olan su kütlesi ile bakterilerin taşınması olasıdır.

Bu durumun istisnası ise 1981 yılında Maritime coleslaw (lahana salatası) salgınında olduğu gibi Listeria ile kontamine dışkıların, gübre olarak kullanıldığı zamandır. Bu, L. monocytogenes’in kesinlikle gıda ile bağlantılı olan ilk salgını olmuştur ve buna Kanada'da ticari amaçlı hazırlanan lahana salataları neden olmuştur ve en az 41 vaka ve doğrulanmış 7 ölüm ile sonuçlanmıştır. Bu olayda, salata hazırlanmak için kullanılan lahanaları yetiştirirken Listeria bulaşmış koyunlardan gelen gübrelerin organik gübre olarak kullanıldığı, bunun da ileri derecede yaprak kontaminasyonuna yol açtığı ortaya koyulmuştur.

Listeria’nın taze ürünler üzerinde büyümesi. Üretilen ürünler, L. monocytogenes’in büyümesini destekleme yetenekleri açısından farklılık gösterebilir. Sağlam ve hasarlı ya da kesilmiş ürünler üzerindeki büyümeyi karşılaştırmak için bazı çalışmalar yapılmıştır. Sağlam domatesler üzerinde büyüme olduğu bildirilmiştir, ancak havuç, lahana, biber ve kavun üzerine yapılmış çalışmalarda, sadece kesilmiş ürünlerde, parçalanmış ürünlerde ya da hasarlı ürünlerde büyüme olduğu bildirilmiştir. Genel olarak, Listeria, depolanma sırasında artan popülasyonları ile birlikte parçalanmış marul üzerinde iyi büyümektedir. Sebzeler üzerindeki hayatta kalma ve büyüme şablonlarının; suş, ürün tipi ve paketleme atmosferine göre değişiklik gösterdiği tespit edilmiştir. Modifiye atmosfer koşulları altında yapılan paketlemenin, rakip mikroflorayı engelleyerek L. monocytogenes’in, büyüme yeteneğini artırdığı öne sürülmüştür, ancak bunun kanıtlanması gerekmektedir ve etkisi; ürüne, atmosfer kompozisyonuna ve saklama koşullarına göre farklılık gösterebilir. Ancak, açıkça görülüyor ki modifiye atmosfer paketleme (MAP), L. monocytogenes’in büyümesini engellememektedir ve uzun süreli raf ömrü, kendi içinde listeriosis riskini artırabilir.

Listeria'nın, ısı ve asidik koşullarda ve paketlenmiş sebzeler üzerinde hayatta kalma yeteneği açısından önemli farklılıklar gözlenmiştir. Pişmiş ya da pastörize ürünler, özellikle buzdolabında saklanmazsa ve ısıtılmadan tüketilirse, genellikle hızlı büyümeyi desteklemekte ve işleme sonrası kontaminasyonun ardından bir risk oluşturabilir. Artık üretilen ürünlerin çoğunun, L. monocytogenes’in gelişimini desteklediği kabul edilmektedir.

backnext

 

Dahili Ağ