Batteriofagi: antibatterici naturali per contrastare la multifarmaco resistenza

Le malattie di origine alimentare derivanti dal consumo di prodotti alimentari contaminati da agenti patogeni enterici continuano a rappresentare un problema significativo per la salute pubblica. I batteriofagi litici possono fornire un intervento efficace e naturale per ridurre i patogeni batterici sui prodotti freschi e tagliati freschi. L’uso di specifici cocktail-multifago per un singolo patogeno è stato valutato frequentemente sulla produzione dei prodotti per ridurre al minimo lo sviluppo di mutanti insensibili ai batteriofagi (BiM) nelle popolazioni di patogeni target. L’approvazione regolamentare per l’uso su diversi prodotti di fagi litici specifici per agenti patogeni batterici come Escherichia coli O157: H7, Salmonella spp. e la Listeria monocytogenes negli alimenti e nelle superfici di lavorazione è stata concessa da vari enti negli Stati Uniti e in altri paesi, consentendo eventualmente un uso più diffuso dei batteriofagi nella decontaminazione di prodotti freschi e minimamente trasformati. Studi di ricerca hanno dimostrato che batteriofagi litici specifici per E. coli O157:H7, Salmonella spp. e Listeria monocytogenes sono stati efficaci nel ridurre la popolazione di agenti patogeni su verdure a foglia verde, germogli e pomodori. [176] Le malattie di origine alimentare restano una delle principali cause dell'ospedalizzazione e di morte in tutto il mondo, nonostante i molti progressi nelle tecniche di igiene alimentare e sorveglianza degli agenti patogeni. I metodi antimicrobici tradizionali, come la pastorizzazione, la lavorazione ad alta pressione, l'irradiazione e i disinfettanti chimici, sono in grado di ridurre le popolazioni microbiche negli alimenti in vari gradi, ma hanno anche notevoli svantaggi, come un grande investimento iniziale, potenziali danni alle apparecchiature di trasformazione dovuti alla loro natura corrosiva e un impatto dannoso sulle qualità organolettiche (ed eventualmente sul valore nutrizionale) degli alimenti. Queste strategie di decontaminazione uccidono indiscriminatamente, tra cui molti — spesso benefici — batteri che sono naturalmente presenti negli alimenti. Il biocontrollo batteriofagico, è un metodo green e naturale che utilizza batteriofagi litici isolati dall'ambiente per indirizzarli specificamente verso i batteri patogeni ed eliminarli (o ridurre significativamente la loro carica) negli
alimenti. [177] Fino a poco tempo fa, si pensava che i patogeni enterici come Escherichia coli O157: H7 e Salmonella sopravvivessero male nel duro ambiente che si incontra sulle superfici delle piante, dove i microrganismi devono sopravvivere alla luce solare, all'essiccazione, alla limitazione dei nutrienti e alle drastiche fluttuazioni di temperatura. Recenti ricerche hanno dimostrato che non è così. [178, 179] È stato dimostrato che i patogeni enterici persistono in una varietà di ambienti agricoli tra cui acqua, suolo, letame, rizosfera delle piante e persino sulle superfici vegetali (fogliari) esposte. [178, 179] Gli alimenti che mangiamo restano sotto costante minaccia di contaminazione da parte di patogeni microbici, che possono essere successivamente trasmessi al consumatore. Recentemente, è stato istituito dall'organizzazione mondiale della sanità (OMS) un gruppo di riferimento per l'epidemiologia del carico di malattie alimentari (FERG) per monitorare le malattie di origine alimentare in tutto il mondo. Il FERG ha monitorato i 31 patogeni di origine alimentare che hanno causato la più alta morbilità e mortalità nell'uomo. Nella loro più recente (2015) stima dell'onere globale della malattia di origine alimentare, la FERG ha approssimato che 600 milioni infezioni di origine alimentare si sono verificate nel 2010, con conseguenti oltre 400.000 decessi.

Tra i primi cinque microrganismi che causano malattie di origine alimentare, quattro erano batteri: Escherichia coli (~ 111 milioni), Campylobacter spp. (~ 96 milioni), Salmonella enterica non tifoide (~ 78 milioni), e Shigella spp. (~ 51 milioni), con stime per il numero di decessi correlati a prodotti alimentari contaminati da questi batteri che vanno da ~ 15.000 per Shigella spp. a ~ 63.000 per E. coli [180] Sorprendentemente, i bambini sotto i cinque anni sono stati colpiti in maniera sproporzionata; rappresentano il 40% dei decessi, rappresentando solo il 9% della popolazione mondiale [180]. Sono utilizzati diversi approcci per contribuire a migliorare la sicurezza dei nostri alimenti. La pastorizzazione attraverso il calore è comunemente usata per ridurre i numeri batterici nei liquidi e negli articoli lattiero-caseari, in particolare il latte. Tuttavia, la pastorizzazione non è adatta per molti prodotti alimentari freschi, poiché il processo si traduce in prodotti cotti. Un altro metodo utilizzato per ridurre gli agenti patogeni negli alimenti è la lavorazione ad alta pressione (HPP) che espone gli alimenti ad alta pressione per inattivare i microbi. Questa tecnica è stata utilizzata con successo su prodotti liquidi e pasti precotti, destinati ad essere congelati; Tuttavia, come con la pastorizzazione, generalmente non viene utilizzato con carni fresche e altri prodotti, in quanto può influenzare l'aspetto (colore) e/o il contenuto nutrizionale di questi [181, 182]. L'irradiazione è anche un mezzo efficace per ridurre l'onere degli organismi patogeni negli alimenti. Tuttavia, l'irradiazione può influire deleteriamente sulle qualità organolettiche degli alimenti; Inoltre, l'accettazione da parte del cliente di questo metodo è bassa ed è aggravata da un requisito di etichettatura per molti prodotti alimentari trattati con radiazioni [183]. Infine, i disinfettanti chimici, come il cloro e l'acido peracetico (PAA), sono comunemente utilizzati per ridurre i contaminanti microbici di molti frutti e verdure fresche, nonché prodotti alimentari pronti da mangiare (RTE) [184]. Mentre sono, in generale, efficaci, molte di queste sostanze chimiche sono corrosive e possono danneggiare le attrezzature per la lavorazione degli alimenti. I disinfettanti chimici possono anche influenzare negativamente l'ambiente e, con le attuali tendenze verso alimenti biologici privi di sostanze chimiche, l'accettazione da parte dei consumatori di additivi chimici negli alimenti (in particolare nei prodotti freschi) è rapidamente in calo. Uno svantaggio comune condiviso da tutte queste tecniche è che uccidono i microbi indiscriminatamente; in altre parole, entrambi i batteri della flora normale sia patogeni che potenzialmente vantaggiosi sono mirati allo stesso modo. Inoltre, anche con la varietà di metodi disponibili, i focolai di origine alimentare continuano a verificarsi relativamente frequentemente. Questi fattori combinati illustrano la necessità di un approccio antimicrobico mirato, che può essere usato da solo o in combinazione con le tecniche sopra descritte, per stabilire ulteriori barriere in un approccio multi-ostacolo per prevenire la proliferazione batterica di origine alimentare. Una di queste tecniche è l'uso di batteriofagi litici per colpire specifici batteri di origine alimentare nei nostri alimenti, senza impatto deleterio sulla loro normale — e spesso benefica — microflora (figura 24). [177] Nel contesto della sicurezza alimentare, i batteriofagi affrontano molte delle preoccupazioni espresse dai consumatori. Ad esempio, a causa della specificità dei batteriofagi, il biocontrollo dei fagi offre un'opportunità unica di colpire i batteri patogeni negli alimenti senza disturbare la normale microflora degli alimenti. Inoltre, il biocontrollo dei fagi è probabilmente l'intervento antimicrobico più ecologico disponibile oggi. [177] Anche se ci sono prove limitate, i batteriofagi non alterano le proprietà organolettiche (cioè sensoriali) degli alimenti [185]. Infine, rispetto ad altri interventi di sicurezza alimentare, il costo dell'applicazione dei batteriofagi è relativamente basso. [186] Tuttavia, il biocontrollo dei fagi ha i suoi limiti e svantaggi. Ad esempio, i preparati fagici richiedono un deposito refrigerato (tipicamente 2-8 °C), e se utilizzati in combinazione con disinfettanti chimici, potrebbe essere necessario applicarli separatamente, poiché le sostanze chimiche aggressive possono anche inattivare le particelle fagiche e rendere il biocontrollo fagico meno efficace. [177] Nel contesto delle applicazioni di sicurezza alimentare, i batteriofagi litici di tipo selvaggio possono essere utilizzati in preraccolta (ad esempio, in animali vivi, somministrati tramite mangimi o spray applicati prima della macellazione) e/o in post-raccolta (ad esempio, applicati direttamente alle superfici alimentari, sia mediante spruzzatura diretta, sia mediante materiali di confezionamento o con altri mezzi) per ridurre la contaminazione da batteri patogeni [187, 188]. Il biocontrollo batteriofagico potrebbe anche essere un mezzo per disinfettare le superfici utilizzate nella produzione e nella trasformazione degli alimenti.