Campylobacter jejuni 균주의 자외선에 대한 감수성 차이 조사

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 9459(2023) 이 기사 인용

측정항목 세부정보

캄필로박터 제주니(Campylobacter jejuni)는 전 세계적으로 공중 보건에서 여전히 최우선 순위로 남아 있습니다. 현재 식품의 캄필로박터 수준을 줄이기 위해 자외선 발광 다이오드 기술(UV-LED)이 연구되고 있습니다. 그러나 종 및 균주 감수성의 차이, 반복적인 UV 처리가 박테리아 게놈에 미치는 영향, 항균 교차 보호를 촉진하거나 생물막 형성을 유도할 가능성과 같은 문제가 발생했습니다. 우리는 UV-LED 노출에 대한 8개의 C. jejuni 임상 및 농장 분리주의 민감성을 조사했습니다. 280 nm의 UV 광은 균주 간에 서로 다른 불활성화 동역학을 유도했으며, 그 중 3개는 1.62 log CFU/mL보다 큰 감소를 보인 반면, 한 균주는 최대 0.39 log CFU/mL 감소로 UV 광에 특히 저항했습니다. 그러나 불활성화는 이들 3개 균주에서 0.46-1.03 log CFU/mL만큼 감소했고, 두 번의 반복 UV 주기 후에 저항성 분리주에서는 1.20 log CFU/mL로 증가했습니다. UV 광 노출과 관련된 게놈 변화는 WGS를 사용하여 분석되었습니다. UV 노출 후 표현형 반응이 변경된 C. jejuni 균주는 생물막 형성과 에탄올 및 표면 세척제에 대한 민감성에 변화가 있는 것으로 밝혀졌습니다.

캄필로박터 종. 캄필로박터증은 현재 가장 흔한 식중독 병원체 중 하나이며 전 세계적으로 매년 약 5억 건의 캄필로박테리아증 사례와 관련이 있는 것으로 추정됩니다. Campylobacter jejuni가 대부분의 원인균으로 보고되었습니다1. 가금류 고기는 종종 Campylobacter spp.로 오염됩니다(60-80%). 인간 감염의 주요 원인으로 간주됩니다. 가금류의 대규모 생산으로 인해 C. jejuni가 무리 사이로 확산되어 소매 가금류 고기에서 이 박테리아의 수준이 높아졌습니다. 결과적으로, 가금류 고기에서 C. jejuni의 수를 줄이기 위해 농장 및 가공 수준에서 노력이 이루어졌습니다. 항균제, 백신, 뜨거운 물, 시체 증기 처리 등 여러 가지 개입 방법이 가금류 생산 과정에서 잠재적인 개입 방법으로 연구되었습니다2.

자외선(UV)은 표면, 물, 공기의 미생물 오염 제거 효과로 인해 잠재적인 소독 기술로 떠오르고 있습니다. 액체 식품 및 식품 표면에 이 비열 기술을 적용하는 것은 향후 식품 사슬에서의 구현을 목표로 농식품 부문에서도 평가되었습니다3. 자외선은 전자기 스펙트럼에서 100~400nm의 특정 파장 범위에 위치하며, UV-C라고도 알려진 200~280nm의 영역은 광범위한 미생물에 대해 최대의 비활성화 효과를 갖는 것으로 나타났습니다. . UV-C의 작용 메커니즘은 문헌에 잘 설명되어 있으며4,5 사이클로부탄 피리미딘 이량체(CPD) 및 피리미딘 6-4 피리미돈 광생성물(6-4PP)과 같은 DNA 내 이량체 형성과 관련되어 병변을 초래합니다. 이러한 병변은 RNA 전사와 DNA 복제를 방해하여 세포의 정상적인 기능을 방해하여 세포 사멸을 초래합니다3,4.

UV 광 생성을 위해 수은 램프 장치가 산업계에서 널리 사용됩니다. 그러나 수은은 인간과 환경에 영향을 미칠 수 있는 독성 위협을 제기합니다. 따라서 최근에는 이 문제를 극복하기 위해 UV 발광 다이오드(UV-LED) 기술과 같은 다른 대안이 등장했습니다. UV-LED 장치는 저비용, 높은 내구성, 낮은 열 및 에너지 방출, 유연성 등 수은 램프에 다른 장점을 제공합니다. 그럼에도 불구하고 이러한 새로운 장치는 농식품 분야에서 소독 전략으로 잠재적으로 구현되기 위해서는 추가 조사가 필요합니다5,6.

Alvarez-Ordonez 외7에 따르면, UV 광선과 같이 식품 오염 제거에 사용되는 새로운 가공 기술은 일부 박테리아에서 적응 반응을 촉발할 수 있으며 스트레스의 특징적인 준 치사율로 인해 세포가 더 오래 지속되도록 할 수 있습니다. 따라서 동일한 기술로 여러 번 처리한 후에는 소독 효과가 감소할 수 있습니다7. 특히, UV 광 처리는 미생물 성장 속도, 매트릭스의 광학적 특성, 미생물 균주 및 종 차이에 의해 영향을 받는 것으로 문서화되었습니다. 동일한 종의 계통에서 UV 저항성의 높은 가변성이 나타난 경우, 후자는 UV 광선의 효과를 평가할 때 관련성이 있을 수 있습니다8. 예를 들어, Haughton 등9은 UV 램프와 UV-LED 장치를 적용했을 때 Campylobacter 10종의 불활성화 동역학에서 상당한 변화를 관찰했습니다. 또 다른 연구에서는 UV 광에 노출된 Listeria monocytogenes 균주 간에 서로 다른 감수성을 확인했지만 성장 단계는 감수성에 영향을 미치지 않았습니다10. UV 광에 저항하는 변형률별 변동성의 증거는 UV-LED 구현에 대한 미래 전망을 지원하기 위해 이 현상을 이해하려면 더 많은 정보가 필요함을 시사합니다11. 반복적인 UV 처리가 박테리아 세포의 감수성에 미치는 영향, 생물막 형성 및/또는 소독제에 대한 감수성 감소에 대한 공동 선택 등 이 기술의 사용과 관련하여 다른 과제도 존재합니다. UV 노출 후 박테리아 세포의 생물막 형성과 UV 저항성 사이의 연관성은 충분히 연구되지 않았지만, UV 광선에 대한 저항성은 에탄올, 산, 열 및 과산화수소와 같은 스트레스 요인에 대해 교차 보호 효과가 있는 것으로 나타났습니다. 그러나 이러한 교차 보호 현상을 평가하는 연구는 확고한 결론을 도출하기에 충분하지 않습니다7,10,11,12.