Mat som inneholder farlige bakterier utgjør en viktig kilde til sykdom hos mennesker. I alvorlige tilfeller gir dette også kroniske lidelser og dødsfall. I Norge har vi hatt større utbrudd av både EHEC (sykdomsfremkallende variant av E. coli) og Listeria de siste årene.

En forutsetning for at matbåren sykdom skal oppstå er at mat smittes med farlige bakterier et eller annet sted i matkjeden fra produsent til forbruker. Et eksempel på dette er slakting hvor bakterier lett kan overføres fra tarm til slakteskrotter og videre til prosessutstyr som igjen kan overføre smitte til ferdige produkter.

Det er derfor viktig å vite i hvilken grad bakterier er i stand til å etablere seg og overleve på overflater og hvordan de klarer dette. Foreløpig har man lite kunnskap om hvordan bakterier kan benytte seg av hverandre for å oppnå dette.

Problem-bakterier i biofilm

Bakterier er utbredt på overflater. Ofte kan forskjellige typer bakterier være bundet sammen, skille ut slim og danne samfunn av bakterier som kalles biofilm. Bakterier i biofilmer motstår ofte både fysiske og kjemiske angrep (for eksempel antibiotika og desinfeksjonsmidler).

Bakterier i biofilmer kan derfor være ekstra problematiske. Man vet at enkeltbakterier har ulike evner til å feste seg og danne biofilm, men bakterier foreligger sjelden alene. Få studier har sett på hvordan biofilm dannes under mer realistiske forhold, altså når ulike bakterier opptrer sammen.

I forskningsprosjektet vårt ved Nofima Mat ble biofilm utforsket nærmere. Studien viser at det er et komplisert samspill der bakterier kan dra nytte av hverandres egenskaper for å bli i stand til å etablere seg på overflater.

Bakterier som anses som dårlige biofilmdannere kan etablere seg, danne biofilm og utgjøre en økt smitterisiko under forhold hvor andre bakterier er tilstede.

For å finne ut hvilke bakterier som er tilpasset i produksjonsmiljøet, ble det samlet inn prøver fra utstyr og lokaler i to kjøttbedrifter. Ved å sekvensere bakterienes DNA, kunne bakteriene identifiseres. Analysene viste at de fleste bakteriene som overlevde renhold er ufarlige for mennesker, men de kan være viktige for matkvaliteten.

Noen av bakteriene hadde god evne til å overleve i tørt miljø, mens andre var gode til å danne biofilm på overflater i fuktig miljø. Sykdomsfremkallende bakterier som visse varianter av E. coli er derimot kjent som relativt dårlige biofilmdannere under de forholdene man finner i kjøttproduksjonsbedrifter.

Ved bruk av ulike mikroskopi- og mikrobiologiske teknikker, fant vi ut at en god biofilmdannende bakterie, innen arten Acinetobacter calcoaceticus, fra et slakteri kan hjelpe E. coli til å etablere seg i biofilm og dermed overleve bedre i miljøet.

Hjalp E. coli til å danne biofilm

Ved bruk av mikroskopi har vi fått en visuell forståelse av hvordan bakteriene fester seg og biofilm dannes over tid. Forsøkene ble gjort under statiske betingelser og under betingelser med konstant fornyelse og tilførsel av næringsmedium (mat for bakteriene).

Sistnevne betingelser viste stor effekt av A. calcoaceticus på etablering av E. coli i biofilm. Her var E. coli ikke i stand til å danne biofilm når den var alene. Når E. coli var sammen med A. calcoaceticus, ble det først dannet biofilm av A. calcoaceticus.

Denne biofilmen viste stor grad av sopplignende strukturer og viste at E. coli etablerte seg i denne strukturen og etter hvert ble dekket av A. calcoaceticus celler (se figuren).

Toppen av isfjellet

Det har ofte vært hevdet at sykdomsfremkallende bakterier blomstrer opp i omgivelser som er ”for rene”, men denne studien viser at det kan være miljøbakterier som overlever renhold og kan beskytte sykdomsfremkallende bakterier.

Dette har relevans for matindustrien hvor produksjon av trygg og holdbar mat er en forutsetning, men også innenfor blant annet medisin hvor bakterier og biofilm på overflater er en viktig årsak til sykehusinfeksjoner.

Framtidig kunnskap om hvilke bakterier som fremmer etablering og biofilmdannelse av sykdomsfremkallende bakterier kan brukes aktivt i framtidig bekjempelse av sykdomsfremkallende bakterier.

Denne studien illustrerer kun et lite skritt på veien for en bedre forståelse av overlevelse av uønskede bakterier på overflater.

Forskningen vår er finansiert av Norges forskningsråd, Fondet for forskningsavgift på landbruksprodukter og EU-prosjektet ProSafeBeef.