Biblioteca Istituto Zooprofilattico Sperimentale dell'Umbria e delle Marche
Sanità Pubblica Veterinaria: Numero 108, Giugno 2018 [http://www.spvet.it/] ISSN 1592-1581
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Indagine preliminare sulla presenza del patogeno emergente Prototheca spp. in bovine da latte: aspetti epidemiologici e caratterizzazione molecolare
Preliminary investigation on the presence of the emerging pathogen Prototheca spp. in dairy cows. Epidemiological aspects and molecular characterization


Giovanni Filippini1, Andrea Antolini1, Leonardo Billai1, Giuliana Cammi2, Chiara Garbarino2, Elisabetta Manuali1, Mariano Pauselli3, Matteo Ricchi2,
Benedetta Turchetti3, Andrea Valiani1, Pietro Buzzini3



1 Istituto Zooprofilattico Sperimentale dell'Umbria e delle Marche, "Togo Rosati".
2Istituto Zooprofilattico Sperimentale della Lombardia e dell'Emilia.
3 Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari e Ambientali, Università degli Studi di Perugia.



Abstract. The present study aimed at characterizing the presence of pathogenic microorganisms of the genus Prototheca in cow milk. The following steps have been followed: i) collection of samples of milk and of samples of environmental origin; ii) identification and genotyping of strains of Prototheca spp. isolated from the above samples; iii) development of molecular tools for typing strains of Prototheca spp.; iv) check of novel active compounds exhibiting anti-Prototheca activity; evaluation of the chemical/physical features of milk from infected and non-infected cows. Overall, this study allowed to evaluate the epidemiology of Prototheca spp. in the studied area. The molecular typing of isolates could be used for evaluating the risk of infection within the dairy herd. The use of iodopropynyl butylcarbamate (IPBC) as anti-Prototheca active drug could open new perspectives for the therapy against this microbial pathogen. Finally, the comparative assessment of chemical/physical and technological features of cow milk could be used for evaluating the technological aptitude of milk from infected and non-infected cows

Riassunto. Il presente studio ha preso in considerazione la presenza di microrganismi patogeni del genere Prototheca in latte bovino. Sono state realizzate le seguenti attività: i) prelievo di campioni di latte ed ambientali; ii) identificazione e genotipizzazione di ceppi di Prototheca spp. dai campioni sopra citati; iii) sviluppo di test molecolari finalizzati alla tipizzazione dei ceppi di Prototheca spp. isolati; iv) individuazione di nuovi principi ad attività anti-Prototheca; v) valutazione delle caratteristiche fisico-chimiche del latte di bovine infette e non. Nel complesso, lo studio ha permesso di valutare l'epidemiologia di Prototheca spp. nell'area studiata. La tipizzazione molecolare degli isolati potrebbe essere utilizzata per valutare il rischio di infezione all'interno degli allevamenti. L'uso di iodopropynyl butylcarbamate (IPBC) come principio attivo anti-Prototheca active potrebbe aprire nuove prospettive per la terapia contro questo patogeno. Infine, l'analisi comparativa delle caratteristiche fisico-chimiche del latte potrebbe essere utilizzata per la valutazione dell'attitudine tecnologica del latte di bovine infette e non


Definizione della ricerca svolta
L'importanza dei microrganismi (batteri e lieviti) quali agenti determinanti l'insorgenza di fenomeni di mastite in bovine da latte è da anni una evidenza documentata (Watts & Yancey, 1994). Nel corso degli ultimi 20 anni, tuttavia, alcune microalghe lievito-simili del genere Prototheca sono state riconosciute responsabili di mastiti. Le specie attualmente associate a mastiti sono P. zopfii gen. 2 e P. blaschkeae (Roesler et al., 2006), mentre P. zopfii gen. 1 è stata finora associata solo all'ambiente circostante le stalle.
Le mastiti causate da Prototheca possono essere cliniche o sub-cliniche, sono facilmente trasmissibili da bovina a bovina in fase di mungitura e tendono a cronicizzare. Descritta per la prima volta nel 1952 (Lerche, 1952) la mastite da Prototheca è ad oggi segnalata in numerose parti del mondo, principalmente come patologia mammaria di origine ambientale e ad insorgenza sporadica. Le forme endemiche di Protothecosi mammaria, osservate generalmente nei Paesi tropicali, sono state associate alle peculiari condizioni climatiche di quelle zone che favoriscono la rapida moltiplicazione di questo microrganismo nell'ambiente (Costa et al., 1996; Costa et al., 1997). Negli ultimi anni, tuttavia, sono sempre più frequenti le segnalazioni di focolai di malattia ad alta prevalenza anche in aree geografiche temperate con clima di tipo continentale (Janosi et al., 2001).

Dal punto di vista economico-tecnologico, il problema appare legato a un abbassamento della qualità del latte prodotto in allevamenti colpiti. A causa della resistenza di Prototheca spp. alla maggioranza degli antibiotici in uso l'unico modo per ridurre il problema risulta essere l'identificazione dei capi infetti, la loro separazione dal resto del bestiame, la loro mungitura separata e, possibilmente, la loro eliminazione dall'allevamento (Santos et al., 2003). Sebbene la diffusione delle mastiti causate da Prototheca stia rapidamente diventando un problema globale, gli unici dati esistenti in Italia si riferiscono a sporadici studi condotti in alcune regioni del nord (Buzzini et al., 2004; Ricchi et al., 2010).
A causa della mancanza di studi a valenza nazionale risulta difficile tracciare un quadro rappresentativo della diffusione dell'eziologia negli allevamenti italiani di bovine da latte. Riteniamo quindi interessante proporre un programma di monitoraggio regionale (Umbria) per individuare gli allevamenti infetti, acquisire maggiori informazioni circa l'ecologia del patogeno, il suo ciclo vitale e le dinamiche di infezione, nonché ampliare le conoscenze relative all'impatto tecnologico sul latte o prodotti lattiero caseari ottenuti da animali infetti per la salute umana.

Sintesi dei Materiali e Metodi
Il monitoraggio relativo alla presenza di Prototheca spp. in latte di massa proveniente da allevamenti selezionati di bovine da latte localizzati in Umbria è stato condotto in aziende rappresentative delle differenti realtà relative alla produzione di latte bovino con storia sanitaria riferita a casi di fenomeni infiammatori a carico dell'apparato mammario indotti da microrganismi differenti da Prototheca spp. e con determinate condizioni d'allevamento (alimentazione, igiene, mungitura, ecc.). La ricerca degli agenti mastidogeni è stata condotta mediante applicazione di tecniche colturali routinarie ea determinazione della presenza di Prototheca spp. è stata effettuata in piastre contenenti Prototheca Isolation Medium. Gli isolati risultati appartenere alla specie Prototheca zopfii gen.2 sono stati tipizzati a livello di ceppo.
L'allineamento delle sequenze ottenute e l'analisi filogenetica sono stati effettuati mediante il software Evolutionary Genetics Analysis (MEGA) Versione 4.0. Infine, è stata testata l'attività anti-Prototheca dello iodopropynyl butylcarbamate (IPBC), seguendo le linee guida del Clinical and Laboratory Standard Institute. Campioni di latte sono stati quindi sottoposti alla analisi della coagulabilità per la valutazione dell'attitudine casearia, e ad analisi della composizione acidica della frazione lipidica.

Descrizione delle prospettive future
Attraverso tale studio pilota a valenza regionale sono stati valutati: gli aspetti relativi all'epidemiologia dell'infezione mammaria da Prototheca in Umbria, la tipizzazione molecolare comparativa di ceppi di Prototheca spp., i parametri qualitativi del latte correlati con la presenza di mastiti e con i parametri tecnologici del latte.

Prospettive future:
a) avviare un percorso di validazione atto a fornire linee guida (es. misure di igiene e profilassi) utilizzabili dagli allevatori e dagli operatori del settore per contenere la diffusione dei focolai di infezione all'interno degli allevamenti e di contribuire alla eradicazione di quelli esistenti;

b) offrire un contributo allo studio dell'epidemiologia ambientale di Prototheca spp., in termini di possibile tracciabilità dei ceppi a livello di habitat di stalla (es. ambienti umidi e lettiere) e di apparato mammario dei bovini colpiti;

c) valutare l'efficacia delle routine di mungitura negli allevamenti oggetto dell'indagine e della gestione delle condizioni igieniche dell'allevamento (es. pulizia delle zone di riposo, dei paddock esterni e delle aree parto).

Bibliografia

Buzzini P., Turchetti B., Facelli R., Baudino R., Cavarero F., Mattalia L., Mosso P., Martini A. (2004). First large-scale isolation of Prototheca zopfii from milk produced by dairy herds in Italy. Mycopathologia, 158: 427-430.

Costa E. O., Melville P. A., Ribeiro A. R., Watanabe E. T., Parolari CFF (1997). Epidemiologic study of environmental sources in a Prototheca zopfii outbreak of bovine mastitis. Mycopathologia, 137: 33-36.

Janosi S., Szigeti G., Ratz F., Lauco T., Kerenyi J., Tenk M., Katona F., Huszenicza A., Kulcsar M., Huszenica G. (2001). Prototheca zopfii mastitis in dairy hers under continental climatic conditions. Vet. Quart 23:80-83. Santos MV, Ma Y, Barbano DM. 2003. Effect of Somatic Cell Count on Proteolysis and Lipolysis in Pasteurized Fluid Milk During Shelf-Life Storage. Journal of Dairy Science 86(8):2491-2503.

Lerche M. (1952). Eine durch algen (Prototheca) hervorgerufene mastitis der kuh. Berl. Tierarztl. Wschr., 65: 64-69). Costa EO, Ribeiro AR, Melville PA, Prada MS, Carciofi AC, Watanabe ET (1996) Bovine mastitis due to algae of the genus Prototheca. Mycopathologia, 133: 85-88.

Ricchi M., Goretti M., Branda E., Cammi G., Garbarino C. A., Turchetti B., Moroni P., Arrigoni N., Buzzini P. (2010). Molecular characterization of Prototheca strains isolated from Italian dairy herds. Journal of Dairy Science. 93:4625-4631.

Roesler, U., Möller, A., Hensel, A., Baumann, D., and Truyen, U. (2006). Diversity with the current algal species Prototheca zopfii: A proposal for two Prototheca zopfii genotypes and description of a novel species, Prototheca blaschkeae sp. nov. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2006; 56: 1419-1425.

Watts J. L., Yancey R. J. (1994). Identification of veterinary pathogens by use of commercial identification systems and new trends in antimicrobial susceptibility testing of veterinary pathogens. Clinical Microbiology Reviews. 7: 346-356.



OPEN REVIEW - Modulo per la "revisione aperta" di questo articolo, pubblicato sul numero 108/2018 di SPVet.it



Filippini et al, 2018 - Indagine preliminare sulla presenza del patogeno emergente Prototheca spp. in bovine da latte: aspetti epidemiologici e caratterizzazione molecolare
Filippini et al, 2018 - Indagine preliminare sulla presenza del patogeno emergente Prototheca spp. in bovine da latte: aspetti epidemiologici e caratterizzazione molecolare (SPVet.it 108/2018)





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Indagine preliminare sulla presenza del patogeno emergente Prototheca spp. in bovine da latte: aspetti epidemiologici e caratterizzazione molecolare by Filippini et al., 2018 is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
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