Bacillus thuringiensis hyvä vai paha? Annukka Markkula, erikoistutkija, ELT Elintarvike- ja rehumikrobiologian tutkimusyksikkö Elintarviketurvallisuusvirasto Evira Mikrobit hyvässä ja pahassa seminaari 29.11.2016
Bacillus thuringiensis (Bt) 1(2) Gram-positiivinen, itiöllinen maaperäbakteeri Kuuluu Bacillus cereus (Bc) -ryhmään elintarvikemikrobiologiassa käytettävillä menetelmillä tunnistuu Bc-ryhmän bakteeriksi muut ryhmän bakteerit: B. cereus sensu stricto, B. anthracis, B. mycoides, B. pseudomycoides, B. weihenstephanensis, B. cytotoxicus, B. toyonensis Tuottaa tiettyjen hyönteislahkojen toukkamuodoille tappavaa toksiinia proteiini, joka muodostaa tyypillisiä solun sisällä tai ulkopuolella havaittavia parasporaalisia kiteitä toksisuus eri hyönteislajeja kohtaan vaihtelee kannoittain Kuvat: Wikipedia
Bacillus thuringiensis (Bt) 2(2) Lajistatus kyseenalainen eroaa Bc:stä vain toksiinikiteitä koodaavia cry-geenejä sisältävän plasmidin/plasmidien osalta Bt tuottaa samoja toksiineja kuin Bc fosfolipaaseja toksiinikomplekseja hemolysiini BL (HBL) nonhemolyyttinen enterotoksiini (NHE) hemolysiinejä mm. CytK
Bt:n käyttö biopestisidinä 1(2) Kiteiden toksisuus spesifistä kohdehyönteisille Bt hyväksytty Suomessa 2010 biologiseen Kuva: Berner hyönteistorjuntaan avomaalla ja kasvihuoneissa kanta Bt subsp. aizawai, GC-91 (Valmiste Turex 50 WP) valmiste sisältää toksiinikiteitä ja itiöitä Bt hyväksytty EU:ssa 2009 kannat subsp. aizawai GC-91, ABTS 1857, subsp. israeliensis AM65-52, subsp. kurstaki ABTS 351, PB 54, SA 11, SA 12, EG 2348, subsp. tenebrionis NB 176
Bt:n käyttö biopestisidinä 2(2) Ihmisten sairauksia levittävien hyttysten, surviaissääskien ja mäkäräisten torjuntaan vesistä WHOPES suosittaa Bt subsp. israeliensis -valmisteiden käyttöä toukkien torjuntaan juomavedestä mm. malariasääsken ja mäkäräisen (black fly) toukkamuotojen tuhoaminen (juoma)vedestä ihmisten sairauksien torjunnassa Zikavirustartuntaa levittävien hyttysten toukkamuotojen torjunta Kuva: A.M. Leonard TM
Bt:n käyttö elintarvikekasvien geenimuunteluun Bt:n toksiinikiteitä koodaavia cry-geenejä istutettu elintarvikkeisiin ja rehuihin parantamaan tuholaiskestävyyttä Bt-GM -kasvien tuotanto: peruna 1985-2001 USA maissi 1995 USA, 1997 EU (Espanja, Tsekki, Portugali, Romania, Puola, Saksa) puuvilla 1996 riisi 2009-2014, Kiina soija 2010, Brasilia
Lainsäädännön vaatimukset Elintarvikelaki Elintarvikkeiden tulee olla... mikrobiologiselta... laadultaan sellaisia että ne... eivät aiheuta vaaraa ihmisen terveydelle... Mikrobikriteeriasetus (2073/2005) + muutokset Jauhemaiset äidinmaidon korvikkeet ja erityisiin lääkinnäkkisiin tarkoituksiin käytettävät jauhemaiset ruokavaliovalmisteet, jotka on tarkoitettu <6 kk ikäisille imeväisille: 1/5 osanäytteessä sallitaan 50-500 pmy/g Bc-ryhmän bakteereja valmistusprosessin lopussa. Eviran ohje Bc-ryhmän bakteeripitoisuuksista, jolloin valvonnan viimeistään tulisi ryhtyä toimenpiteisiin sellaisenaan syötävät elintarvikkeet: 10 000 pmy/g mausteet ja tuoreet kasvikset: 100 000 pmy/g tapauskohtaisesti toimenpideraja voi olla matalampi esim. ruokamyrkytykset ja ruokamyrkytysepidemiat
Elintarvikkeiden Bt-analytiikka Standardimenetelmää Bt:n osoittamiseksi elintarvikkeista ei ole (vielä?) olemassa Standardin ISO 7932:2004 (Horizontal method for the enumeration of presumptive Bc -colony count technique at 30 degrees C) päivitys meneillään ISOssa (International organization for standardization) laboratorioiden välinen mikroskooppinen tutkimus Bt-kantojen tunnistamiseksi alkamassa PCR-mentelmiä B. cytotoxicus Cytk1 ja 2 koodaavien sekä Bc kereulidigeenien osoittamiseksi selvitetään liikkuvuustutkimus B. anthraciksen erottamiseksi ym.
Bacillus thuringiensis. Natiivivärjäys, faasikontrastimikroskopia Kuva: Evira Bt, natiivivärjäys, faasikontrastimikroskopia
Bacillus thuringiensis. Natiivivärjäys, faasikontrastimikroskopia Kuva: Evira
Elintarvikehygieeninen merkitys? 1(4) Elintarvikkeiden Bc-ryhmän bakteereista arviolta reilut 10 % on Bt:a Tutkimusnäyttöä Bt:n mahdollisesta elintarvikepatogeenisuudesta, mm. Jackson S.G. ym., Lett. Appl. Microbiol. 21 (1995) 103-105, McIntyre L. ym., AEM 74 (2008) 7451-7453) Ngamwongsatit ym. IJFM 121 (2008) 353-356 Epidemiaepäily Saksassa 2012 [EFSA Journal 14(2016)4524] 3/5 perheenjäsentä sairastui pahoinvointiin ja ripuliin illan aikana nautittuaan salaattia Salaatti: Bt 3 x 10 4 pmy/g (ei muita patogeeneja)
Elintarvikehygieeninen merkitys? 2(4) WHO 1999: Kaupalliset Bt valmisteet turvallisia ihmiselle ja ympäristölle [Bt, Environmental Health Criteria 217 ] EFSA 2013: Puutteita riskinarviointia varten tarvittavissa tiedoissa liittyen Bt subsp. aizawai kantojen kaupalliseen käyttöön hyönteistorjunnassa [Conclusion on pesticide Peer Review, EFSA Journal 11(2013)3063)] mm. analyysimenetelmissä, tiedoissa toksiinien synnystä kaupallisen tuotantoprosessin aikana ja ulkopuolella, vaikutuksista juomavesitutkimuksiin, geneettisen materiaalin siirtymismahdollisuudesta, pohjaveden saastumismahdollisuuksista, mahdollisesta ekotoksisuudesta. EFSA 2016: B. cereukselle asetetut turvallisuusperusteiset raja-arvot pätevät myös Bt:lle [Risks for public health related to the presence of Bacillus cereus and other Bacillus spp. including Bacillus thuringiensis in foodstuffs, EFSA Journal 14(2016)4524]
Elintarvikehygieeninen merkitys? 3(4) Esimerkkejä elintarvikkeista, joissa Evirassa on todettu Bt:a Elintarvike Alkuperä B. cereus -ryhmän bakteeripitoisuus pmy/g Tutkimussyy salaattisekoitus 53 000 ruokamyrkytysepäily salaatti, romaine >100 000 omavalvonta/ viranomaisvalvonta salaatti 100 ruokamyrkytysepäily salaattisekoitus ES 300 000 ruokamyrkytysepidemiaepäily tomaatti FI 100 ruokamyrkytysepäily kirsikkatomaatti NL 3 800 ruokamyrkytysepäily valmisruoka, kasvis 27 000 omavalvonta/ viranomaisvalvonta timjami IT 46 000 omavalvonta/ viranomaisvalvonta Paikallislaboratorioiden Eviraan elintarvikelain mukaisesti lähettämät bakteerikannat, Natiivivärjäys, faaskontrastimikroskopia
Yhteenveto Bt on tavallinen löydös tuoreissa elintarvikkeissa Suomessa johtuen todennäköisesti sen kaupallisesta käytöstä hyönteistorjunnassa Bt-valmisteiden käyttö on maailmanlaajuisesti vähentänyt kemiallisten kasvinsuojeluaineiden tarvetta. Muualla maailmassa Bt-valmisteita käytetään myös ihmisten merkittävien sairauksien torjuntaan Raportteja bakteerin aiheuttamista sairastumisista on, mutta yksiselitteinen näyttö elintarvikepatogeenisuudesta/-turvallisuudesta puuttuu Bt:en liittyvien riskien arviointi haasteellista oleellistenkin tietojen puuttuessa
Kiitos mielenkiinnosta