Zusammenfassung
Zur Qualitätssicherung wurden vom Nationalen Referenzlabor für Escherichia coli am BfR in den Jahren 2008 und 2009 zwei Ringversuche (RV2008 und RV2009) zum Nachweis und zur Isolierung von Shiga Toxin bildenden Escherichia coli (STEC) aus Hackfleischproben durchgeführt. Am RV2008 beteiligten sich 23, am RV2009 26 Einrichtungen, die sich mit der mikrobiologischen Kontrolle von Lebensmitteln befassen. Jeder Teilnehmer erhielt zur Analytik fünf Hackfleischproben mit STEC und vier ohne STEC. Im Vergleich konnte im RV2009 eine deutliche Verbesserung der Spezifität und Sensitivität beobachtet werden. Im RV2008 hatten nur vier (17,4%) Teilnehmer alle STEC-positiven Proben identifiziert, im RV2009 waren es 14 (53,8%). Die Zahl der falsch-positiven Befunde sank von 17,4% (RV2008) auf 3,8% (RV2009). Die Ermittlung des Konkordanz odds ratio Wertes zeigte signifikante Unterschiede zwischen den teilnehmenden Laboren. Für die Analyse verwendeten die Teilnehmer überwiegend Methoden in Anlehnung an die Amtlichen Untersuchungsverfahren nach § 64 LFGB, wie Stx-ELISA und Kolonie-Immunoblot, oder stx-PCR und Kolonie-DNA-Hybridisierung. Die auffällig niedrige Sensitivität bei Einsatz von Stx-ELISA im RV2008 konnte auf ein kommerzielles Produkt (Novitek Veterinär), das einige Varianten von Stx1 und Stx2 nicht erkannte, zurückgeführt werden. Es wird empfohlen, nur von unabhängiger Seite evaluierte Nachweisverfahren einzusetzen, um die Spezifität und Sensitivität des Testverfahrens zu gewährleisten. Real-Time stx-PCR als neue Methode wurde verstärkt eingesetzt und erwies sich als viel versprechend. Der Nachweis von enterohämorrhagischen E. coli (EHEC) O157:[H7] als häufigster Erreger von Hämorrhagischer Colitis (HC) und Hämolytisch Urämischem Syndrom (HUS) sollte durch Einführung spezifischer Verfahren (ISO16654) verbessert werden, da nur zwei von 26 Teilnehmern diesen Keim aus einer Hackfleischprobe, die zwei STEC Stämme enthielt, isoliert hatten.
Abstract
For quality assurance the National Reference Laboratory for Escherichia coli at the Federal Institute for Risk Assessment had organized two ring trials in 2008 and 2009 (called RV2008 and RV2009) on the detection and isolation of Shiga toxin producing Escherichia coli (STEC) from minced beef samples. There were 23 (RV2008) and 26 (RV2009) participants from institutions dealing with the microbiological control of food. For the analysis, the participants received five samples of minced meat containing STEC and four samples without STEC. By comparing the results, a significant improvement of detection sensitivity and specificity was observed for RV2009. In RV2008, only 4 (17.4%) of the participants had identified all STEC-positive samples, compared to 14 (53.8%) in RV2009. The number of false-positive findings decreased from 17.4% (RV2008) to 3.8% (RV2009). Statistically significant differences between the participating laboratories were found by determination of concordance odds ratios. Most participants used methods for detection and isolation of STEC based on protocols that are officially recommended in Germany (§64 LFGB), such as Shiga toxin (Stx) ELISA/Colony Immunoblot, or stx-PCR/DNA colony hybridization. A strikingly low sensitivity when using the Stx-ELISA as detection method was observed for RV2008. This finding could be attributed to the use of a commercial Stx-ELISA (Novitek Veterinär) that showed deficiencies for identification of Stx1 and some variants of Stx2. It is recommended to use only detection systems that have been independently evaluated for their specificity and sensitivity. Real-time stx-PCR as a new method has been increasingly used and proved to be promising. The detection of enterohaemorrhagic E. coli O157: [H7] as the most common cause of Haemorrhagic Colitis (HC) and Haemolytic Uraemic Syndrome (HUS) should be improved by introduction of specific procedures (ISO16654), since only 2 of 26 participants successfully isolated this agent from a minced meat sample that contained two STEC strains.
Literatur
Amtliche Sammlung von Untersuchungsverfahren nach § 35 LMBG (L 07.18 1) (2002) Untersuchung von Lebensmitteln: Nachweis, Isolierung und Charakterisierung Verotoxin-bildender Escherichia coli (VTEC) in Hackfleisch mittels PCR und DNA-Hybridisierungstechnik. Beuth Verlag, Berlin
Amtliche Sammlung von Untersuchungsverfahren nach § 64 LFGB (L 00.00 92) (2006) Untersuchung von Lebensmitteln: Nachweis von Verotoxin-bildenden Escherichia coli Stämmen (VTEC) in Lebensmitteln tierischer Herkunft. Beuth Verlag, Berlin, pp 1–18
Bettelheim KA, Beutin L (2003) Rapid laboratory identification and characterization of verocytotoxigenic (Shiga toxin producing) Escherichia coli (VTEC/STEC). J Appl Microbiol 95:205–217
Beutin L (2006) Emerging enterohaemorrhagic Escherichia coli, causes and effects of the rise of a human pathogen. J Vet Med B Infect Dis Vet Public Health 53:299–305
Beutin L, Steinruck H, Krause G, Steege K, Haby S, Hultsch G, Appel B (2007) Comparative evaluation of the Ridascreen((R)) Verotoxin enzyme immunoassay for detection of Shiga-toxin producing strains of Escherichia coli (STEC) from food and other sources. J Appl Microbiol 102:630–639
Busch U, Huber I, Messelhäuser U, Hörmansdorfer S, Sing A (2007) Nachweis Shigatoxin-bildender/Enterohämorrhagischer Escherichia coli (STEC/EHEC) mittels Real-Time PCR. J Verbr Lebensm 2:144–148
Caprioli A, Morabito S, Brugère H, Oswald E (2005) Enterohaemorrhagic Escherichia coli: emerging issues on virulence and modes of transmission. Vet Res 36:289–311
Collett D (1999) Modelling binary data. Chapman & Hall/CRC, Boca Raton
Durso LM, Keen JE (2007) Shiga-toxigenic Escherichia coli O157 and non-Shiga-toxigenic E. coli O157 respond differently to culture and isolation from naturally contaminated bovine faeces. J Appl Microbiol 103:2457–2464
EFSA (2007) Scientific opinion of the panel on biological hazards on a request from EFSA on monitoring of verotoxigenic Escherichia coli (VTEC) and identification of human pathogenic types. EFSA J 579:1–61
Ellerbroek L, Alter T, Johne R, Nockler K, Beutin L, Helmuth R (2009) Tasks and duties of veterinary reference laboratories for food borne zoonoses. Bundesgesundheitsblatt 52:208–213
Gyles CL (2007) Shiga toxin-producing Escherichia coli: an overview. J Anim Sci 85:E45–E62
Hussein HS, Bollinger LM (2008) Influence of selective media on successful detection of Shiga toxin-producing Escherichia coli in food, fecal, and environmental samples. Foodborne Pathog Dis 5:227–244
Islam MA, Heuvelink AE, Talukder KA, Zwietering MH, de Boer E (2006) Evaluation of immunomagnetic separation and PCR for the detection of Escherichia coli O157 in animal feces and meats. J Food Prot 69:2865–2869
ISO 16140 (2003) Microbiology of food and animal feeding stuffs - protocol for the validation of alternative methods. Geneva, Switzerland, pp 1–74
ISO 16654 (2001) Microbiology of food and animal feeding stuffs - horizontal method for the detection of Escherichia coli O157. Geneva, Switzerland, pp 1–13
Jahn S, Beutin L (2009) Evaluation of the “GeneDisc” Real-Time PCR system for detection of major EHEC type strains From different food matrices (minced meat, “Mettwurst”, salami and raw milk). VTEC 2009, Program and Abstract Book. Asociación Argentina de Microbiología, Buenos Aires, pp 104–105
Jahn S, Weber H, Beutin L (2008) Vergleich von Enzym Immunoassay und quantitativer Real Time PCR zum Nachweis von Shigatoxin produzierenden Escherichia coli (STEC) in Hackfleisch. J Verbr Lebensm 3:385–395
Johnson KE, Thorpe CM, Sears CL (2006) The emerging clinical importance of non-O157 Shiga toxin-producing Escherichia coli. Clin Infect Dis 43:1587–1595
Karch H, Tarr PI, Bielaszewska M (2005) Enterohaemorrhagic Escherichia coli in human medicine. Int J Med Microbiol 295:405–418
Langton SD, Chevennement R, Nagelkerke N, Lombard B (2002) Analysing collaborative trials for qualitative microbiological methods: accordance and concordance. Int J Food Microbiol 79:175–181
O’Brien SB, Duffy G, Daly D, Sheridan JJ, Blair IS, McDowell DA (2005) Detection and recovery rates achieved using direct plate and enrichment/immunomagnetic separation methods for Escherichia coli O157:H7 in minced beef and on bovine hide. Lett Appl Microbiol 41:88–93
Paton JC, Paton AW (2003) Methods for detection of STEC in humans. An overview. Methods Mol Med 73:9–26
Pulz M, Matussek A, Monazahian M, Tittel A, Nikolic E, Hartmann M, Bellin T, Buer J, Gunzer F (2003) Comparison of a shiga toxin enzyme-linked immunosorbent assay and two types of PCR for detection of shiga toxin-producing Escherichia coli in human stool specimens. J Clin Microbiol 41:4671–4675
Robert-Koch Institut (2006) Ausgewählte Zoonosen im Jahr 2005: Durch Lebensmittel übertragbare bakterielle gastrointestinale Infektionen. Epidemiol Bull 41:351–356
Robert-Koch Institut (2008) Erkrankungen durch Enterohämorrhagische Escherichia coli (EHEC). Epidemiol Bull 2:11–21
Sachs L (2002) Angewandte Statistik. Springer, Berlin, 10. Aufl., pp 472–473
Scheutz F, Strockbine NA (2005) Genus I. Escherichia. In: Garrity GM, Brenner DJ, Krieg NR, Staley JT (eds) Bergey’s manual of systematic bacteriology. Springer, Berlin, pp 607–624
Tuttle J, Gomez T, Doyle MP, Wells JG, Zhao T, Tauxe RV, Griffin PM (1999) Lessons from a large outbreak of Escherichia coli O157:H7 infections: insights into the infectious dose and method of widespread contamination of hamburger patties. Epidemiol Infect 122:185–192
Werber D, Fruth A, Heissenhuber A, Wildner M, Prager R, Tschape H, Ammon A (2004) Shiga toxin-producing Escherichia coli O157 more frequently cause bloody diarrhoe than do non-O157 strains. J Infect Dis 189:1335–1336
Werber D, Beutin L, Pichner R, Stark K, Fruth A (2008) Shiga toxin-producing Escherichia coli serogroups in food and patients, Germany. Emerg Infect Dis 14:1803–1806
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Beutin, L., Martin, A., Krause, G. et al. Ergebnisse, Schlussfolgerungen und Empfehlungen aus zwei Ringversuchen zum Nachweis und zur Isolierung von Shiga (Vero) Toxin bildenden Escherichia coli (STEC) aus Hackfleischproben. J. Verbr. Lebensm. 5, 21–34 (2010). https://doi.org/10.1007/s00003-009-0526-x
Received:
Accepted:
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/s00003-009-0526-x