Původce

  • Bezbarvá, jednobuněčná, eukaryotní řasa oválného tvaru, těžce detekovatelná (1, 2, 3, 9), měří 3 – 30 µm a rozmnožuje se nepohlavně endospórami (4, 17, 20)
  • Saprofytická (5, 6, 7, 9), roste aerobně, formuje šedé okrouhlé kolonie cca 1 mm v průměru podobné kvasinkám – snadno se s nimi dají zaměnit (5, 12, 17)
  • Inkubace na krevním agaru, MacConkey nebo Sabouraud dextrózovém agaru, při teplotách 25 – 37°C, 48 – 72 hodin (17)
  • Reprodukční cyklus je závislý na teplotě – probíhá v teplotách nad 25 °C (17)
  • Patří do čeledi Chlorellaceae (4). Nyní známo 7 druhů rodu Prototheca: stagnora, P. ulmea, P. cutis, P. miyajii, P. wickerhamii, P. blaschkeae, P. zopfii (3, 17)
  • S bovinní mastitidou je nejvíce spojena zopfii (3). U ní jsou klasifikovány 2 genotypy (biotypy), genotyp 1 se vyskytuje primárně ve výkalech skotu a prasat a není patogenní, gen. 2 byl izolován z mastitidního mléka (3, 11, 12)
  • blaschkeae byla rovněž prokázána jako původce bovinní mastitidy – původně byla klasifikována jako nepatogenní biotyp 3 P. zopfii (6, 18)
  • Prototéka byla jako původce mastitidy poprvé popsána v r. 1952 (1), v r. 1964 zaznamenán první případ u člověka (kožní infekce způsobená wickerhamii) (4)
  • Jako nejčastější původce prototékové mastitidy je publikována zopfii – biotyp 2. Portugalský výzkum – (6, 7), srbský výzkum (12) – stejný výsledek prý potvrzují studie z Itálie (18), Německa (13), Japonska, Polska (12, 20)
  • zopfii je schopná tvořit biofilm na nerezových površích – proto je schopná přežívat a přenášet se dojícím zařízením (20)
  • Prototéka je jediným známým rostlinným organismem, který může způsobit infekční onemocnění zvířat a lidí (13)

Co způsobuje

  • Klinická a subklinická mastitida (1) která zůstává chronickou – přežívá i suchostojné období a může se projevit v následujících laktacích (2)
  • Oportunistické infekce (1, 5, 6, 7, 9) – když je narušen imunitní systém – např. krávy, které už v téže laktaci prodělaly mastitidu vinou jiných původců, jsou až dvakrát náchylnější k infekci také prototékou, riziko se ještě zvýší, pokud byla dříve použita ATB (1, 20)
  • Náchylnější jsou pravděpodobně krávy na začátku laktace – diagnostikované prototékové mastitidy kulminovaly ve 2. měsíci laktace (1 - data z Ontaria, Kanada), jiné studie říkají, že všechna stádia laktace a dokonce i perioda stání na sucho se zdají být srovnatelně rizikové (Kalifornie -2, Srbsko – 12, 17)
  • Způsobuje také kožní infekce (4, 5)
  • Zoonóza – požitím infikovaného mléka a výrobků z něj se může prototéka přenést i na člověka (9, 17, 18).

 

Jak se projevuje

  • Hlavním rysem prototékové infekce je postupný (a drastický) pokles mléčné produkce v postižené čtvrti, protože řasa nenávratně mění a poškozuje tkáň mléčné žlázy (1, 3, 6, 12)
  • Napadeny mohou být jednotlivé čtvrtě stejně jako celé vemeno (17)
  • Životaschopnost buněk mléčné žlázy se významně snižuje 12 hodin (P<0,05) a 24 hodin (P<0,01) po infikování zopfii genotypu 2 (15)
  • Sekret napadené mléčné žlázy může být vodovitý a obsahovat bílé vločky a hrudky (12), také může být více šedavý (17) – ale ne ve všech případech – infekce může být i asymptomatická (17)
  • V počáteční fázi je počet somatických buněk (SB) v mléce obvykle beze změny (17), až později je charakteristický:
  • Významně zvýšený počet SB v mléce - počet SB nad 300 000/ 1 ml, ale ne úplně ve všech případech (1), nad 400 000 (2), nad 1 000 000 (14), 4 175 244 +- 1 233 685/ 1 ml (Srbsko - 12). Další studie ukazují nárůst SB v mléce s postupující infekcí z 500 000/ 1 ml na několik milionů (17)
  • Pokud je počet SB zvýšen jen minimálně, příčinou je pravděpodobně ředící efekt mléka z ostatních zdravých čtvrtí (14, 17)
  • Významně vyšší počet SB byl nalezen v mléce ze čtvrtí infikovaných prototékou než z těch infikovaných bakterií Staphylococcus aureus (P<0,05) (12)
  • Prototéka reaguje na California Mastitis test (CMT) – indikuje vysokou somatiku (1)
  • Příležitostně se může prototéka rozšířit i mimo vemeno dále do těla a napadnout lymfatické uzliny (1)
  • U některých zvířat se objevily i další symptomy – bolestivost a edém vemene (17)
  • Jiné příznaky jako je horečka nebo snížená žravost obvykle chybí (2, 17)
  • Infekce je často plíživá (pomalu nastupující) a subklinická, tedy se dá velmi obtížně včas rozeznat (1, 17)
  • Klinické projevy infekce prototékou u člověka zahrnují nejčastěji enteritidu (17, 18) a kožní onemocnění (4, 15). Ve výjimečném případě byla popsána algemie původcem wickerhamii u lidského pacienta trpícího na systémový lupus (SLE), která se klinicky projevila i cholestatickou hepatitidou (10)

Jak se přenáší

  • kontaktem otevřeného strukového kanálku s patogenem (zamořené prostředí) (1, 2, 3, 14 ad.), přičemž infekční dávka je u prototéky vyšší než u ostatních patogenů mléčné žlázy (14)
  • při pastvě z kontaminovaných rostlin do trávicího traktu – jsou vylučovány výkaly (17)
  • při zavlečení infekce do chovu se řasa dále snadno přenáší dojící technikou a kontaktem s výkaly (17, 20 a další)
  • vstupem pro infekci řasou mohou být i otevřené ranky a odřeniny na strucích způsobené dojící technikou (17)
  • Hlavními rizikovými faktory pro rozvoj prototékové mastitidy jsou špatné hygienické návyky – zejm. neadekvátní hygiena dojení a ustájení a nadměrné používání antibiotik (17 ad.)

Výskyt

  • běžně se vyskytuje v prostředí – hlavně ve vlhku (17) - v hnoji, kanalizaci, půdě i vodě (sladké i slané) (1, 2, 4, 9)
  • infekce u zvířat nejsou časté (oportunistické) (5, 6), ale zato celosvětově rozšířené (6, 20) a jejich počet v současné době kontinuálně roste (6, 7, 9, 12)
  • V teplém a vlhkém venkovním prostředí se prototéce daří nejlépe a rychle se reprodukuje (1)
  • U monogastrů bylo prokázáno, že prototéka může projít trávicím traktem živá, ale bez rozmnožení. Je pravděpodobné, že totéž dokáže i u telete a krávy, čímž se řasa pohodlně rozšíří po všech prostorách, kde se zvířata pohybují (1) Izolovaná byla i ve výkalech hlodavců chycených na mléčných farmách (2)
  • Když je prostředí hodně zamořeno, zvyšuje se pravděpodobnost kontaktu patogenu se strukovým kanálkem a jsou-li podmínky „příznivé“, rozvine se prototéková mastitida (1)
  • promořenost dojené populace skotu se udává od 4 do 40 % (2 - data z Kalifornie), ale více než 10 % podíl infikovaných v jednom stádě je jev řídký (2)
  • Výzkumy ukazují, že prevalence prototékové infekce ve stádech dojeného skotu koreluje s hygienickými podmínkami (dojení a ustájení) a s nastavením managementu (hlavně kvalitou krmení a pitné vody) (18)

Jak se léčí/ eliminuje

  • Kvůli jejich intraceluárnímu umístění se prototékové buňky špatně eliminují (5)
  • Do mléka jsou prototékové buňky secernovány přerušovaně, takže nemusí být ve vzorcích detekovatelné a infekce tak můře být snadno přehlédnuta (5)
  • zopfii může přežít v mléčné žláze během období stání na sucho a opět se uvolňovat do mléka v následující laktaci (5)
  • Na rutinní terapii nereagují (9 ad.) - ATB nezabírají – řasa není bakterie (1, 7)
  • Nejsou známa žádná účinná léčiva na infekce prototékou, která by 100 % fungovala in vivo (3, 5, 12, 14)
  • Spontánní vyléčení nebylo publikováno (1, 12, 17)
  • Důležitá je včasná diagnostika (což je složité) – při prvním výskytu prototékové infekce je nutno vyšetřit mléko všech krav ve stádě a vzorky brát individuálně z každé čtvrti. (17)
  • Hlavní je prevence – zoohygiena prostředí a hlavně správné ošetření struků (1, 6, 7, 20) – konce struků (strukové kanálky) musí být vždy čisté a suché a to i v době stání na sucho (1), vyvážená výživa kvalitním krmivem a pravidelná mikrobiologická vyšetření mléka (17)
  • Prototéka vytváří biofilmy i na hladkých površích jako je nerez, sklo, polypropylen, guma – stupeň kontaminace zařízení z těchto materiálů a nárůst biofilmu na něm přímo souvisí s frekvencí sanitace (20)
  • Snížení vlhkosti prostředí by omezilo životaschopnost řasy a její schopnost reprodukce (1)
  • Při již určené infekci je třeba přestat dojit postiženou čtvrť a zamezit možné kontaminaci dojící soupravy – i tím se může prototéka přenášet (1, 5, 20) Samozřejmě je potřeba zvýšit pozornost při pre- a post dipu.
  • Rozhodně nekrmit mléko z prototékou zasažených čtvrtí telatům (1) – i jejich výkaly by byly infekční (20)
  • Infikované mléko snižuje kvalitu celého tanku (zvýšené SB) a vzhledem k malému efektu léčení se doporučuje brakace krav, u nichž je prokázána infekce prototékou (2, 5, 12, 17)
  • Brakace infikovaných krav je nutná a je to dosud nejefektivnější metoda jak infekci prototékou ve stádě dostat pod kontrolu/ eliminovat (17, 20), protože známé prostředky dokáží jen dočasně vylepšit klinický obraz, ale patogena v podmínkách in vivo neeliminují (20).
  • In vitro fungoval na Prototheca zopfii guanidin (netoxická dezinfekce používaná v humánní medicíně nebo např. na dezinfekci bazénů) – a to už při nízké koncentraci 0,001 – 0,035 %. (3)
  • Při In vitro testaci odolnosti vůči PH byla popsána kompletní inhibice růstu zopfii při pH 3 a limitovaný růst při pH 1 a 12. P. blaschkeae ukázala vyšší citlivost ke všem hodnotám pH vyjma pH 3, kdy vykazovala ve srovnání s P. zopfiimírný růst (8)
  • Při In vitro testaci salinity byla sledována inhibice růstu kmenů zopfii i P. blaschkeae se zvyšující se koncentrací, přičemž P. blaschkeae byla vůči salinitě odolnější než P. zopfii - snese až 18 % vs. 4,5 % u P. zopfii (8)
  • Laboratorní testace teplotní citlivosti ukazuje redukci růstu zopfii a P. blaschkeae při všech standartních pasterizačních postupech - P. zopfii 75,94 – 90,47 %, P. blaschkeae 69,39 – 94,08 %, ale 100 % inhibici až při ohřevu infikovaného mléka na 100°C (čas: 1 s) (9)
  • na běžný pasterizační postup je P. zopfii rezistentní a mléko takto ošetřené nadále představuje pro člověka zdravotní riziko (17, 18, 20, 21). Publikovány byly případy infekce člověka P. zopfii , P. wickerhami i P. blaschkeae (20).
  • Při In vitro testaci algicidního efektu chlornanu sodného (NaClO) a jódu (I) na 27 kmenů zopfiiizolovaných z mastitidního mléka byla zjištěna účinnost těchto přípravků už při velmi nízkých koncentracích – NaClO 0,039 – 0,156 % a I 0,156 – 0,625 %. (Pro srovnání - dle Wikipedie – 1 % roztok NaClO se používá k sanitaci hladkých povrchů před výrobou piva a vína.) Tyto přípravky tedy mohou být doporučeny pro hygienická opatření v chovech – dezinfekci dojícího zařízení, pre a post dipping. Nicméně přítomnost organického materiálu (faeces, mléčný protein) a další environmentální faktory v provozních podmínkách mohou efektivitu těchto dezinfekčních přípravků snížit. (11)
  • Při testaci tří sanitačních prostředků – kyseliny peroctové (CH3COOOH), chlornanu sodného (NaClO) a roztoku jódu (I) se jako nejúčinnější ukázala být peroctová, která eliminovala 90 % inokulovaných řas po (24 hod. inkubace) už při koncentraci ≥ 0,019 g/l = MIC90 (minimální inhibiční koncentrace). MIC90 dalších dvou činidel byla pro NaClO ≥ 0,312 g/l a pro roztok I ≥ 0,625 g/l. Byla prokázána souvislost koncentrace sanitačních činidel a doby inkubace řas – čím delší byla doba inkubace, tím koncentrovanější činidla byla potřeba k jejich eliminaci. (20)
  • Testování dalších tří sanitačních prostředků: roztoku jódu, kyseliny dodecylbenzensulfonové (DBSA-antimykotikum) a didecylmethylamonium chloridu (DDAC) prokázalo účinnost všech tří látek, přičemž nejvyšší byla u roztoku jódu, který měl sterilizační účinek i při ředění zásobního roztoku 1:100, zatímco u DDAC bylo třeba ředění 1:10 a DBSA 100 % fungovala pouze v neředěném stavu. (21)
  • Antimykotika – In vitro vykazuje zopfii vnímavost vůči amfotericinu B a nystatinu. Dokonce byla zaznamenána i citlivost na některá ATB: gentamycin, kanamycin a polymyxin B, nicméně efektivita těchto agens in vitro nekoreluje s jejich efektivitou in vivo. (17)
  • U lidského pacienta trpícího SLE byla infekce wickerhamii eliminována odstraněním zdroje nákazy a intravenózním podáním amphotericinu B (antimykotikum) (10)
  • Testování fotodynamické inaktivace (Využívá tzv. fotodynamický jev, kdy fotosenzitivní látka reaguje na expozici světlem vznikem singletového kyslíku a volných kyslíkových radikálů a dochází k následnému letálnímu poškození buňky.(19) - zopfii byla inaktivována po 180 s ozáření (zatímco u ostatních bakteriálních mastitidních patogenů stačilo 30 nebo 120 s). Jako fotosenzitivní látka byla použita methylenová modř. Inkubace 5 minut, potom ozáření červenou LED (100 mW/cm2) (16)
  • Současný výzkum se zaměřuje na identifikaci imunogenního proteinu prototékového původce a na vyvinutí imunoprofylaxe (17)
  • Metodika a techniky izolace a identifikace prototéky by měly být zařazeny do rutinní praxe všech laboratoří, které se zabývají testací mastitidního mléka (17).
  • Nutno eliminovat nadměrné empirické používání ATB při nespecifických mastitidách! Terapie by měla být vždy založena na laboratorní identifikaci patogenu a jeho citlivosti na léčiva! (17)

 

Použitá literatura:

 

  • Godkin, A. (2001) Prototheca – Unseen Danger. Dostupné z: http://www.omafra.gov.on.ca/english/livestock/dairy/facts/danger.htm
  • Kirk, J., Mellenberger, R. Mastitis Control Program for Prototheca Mastitis in Dairy Cows. Dostupné z: http://milkquality.wisc.edu/wp-content/uploads/2011/09/mastitis-control-program_prototheca-mastitis.pdf
  • Alves, A. C., Capra, E., Morandi, S.,Cremonesi, P., Pantoja, C. F., Langoni, H., de Vargas, A. P. C., da Costa, M. M., Jagielski, T., Bolaños, C. A. D., Guerra, S. T., Ribeiro, M. G., 2017. In vitro algicidal effect of guanidine on Prototheca zopfii genotype 2 strains isolated from clinical and subclinical bovine mastitis. LETTERS IN APPLIED MICROBIOLOGY, Vol. 64, Iss. 6, Pg. 419-423
  • DiPersio, J. A Stubborn Finger Infection. Dostupné z: http://hardydiagnostics.com/wp-content/uploads/2016/05/Case-History-No-7-DiPersio-Prototheca-Sept-2012.pdf
  • Quinn, P. J., Markey, B. K., Leonard, F. C., FitzPatrick, E. S., Fanning S., Hartigan, P. J. 2011. Veterinary Microbiology and Microbial Disease, Second Edition. Blackwell Publishing, Ltd. Pg. 478-481.
  • Marques, S., Silva. E., Kraft, Ch., Carvalheira, J., Videira A., Huss, V. A. R., Thompson, G. 2008. Bovine Mastitis Associated with Prototheca blaschkeae▿ J Clin Microbiol. 2008 Jun; 46(6): 1941–1945.doi: 1128/JCM.00323-08
  • Marques, S., Silva, E., Carvalheira, J., Thompson, G. 2009. Phenotypic characterization of mastitic Prototheca spp. isolates. RESEARCH IN VETERINARY SCIENCE, Vol. 89, Iss. 1 5-9.
  • Marques, S., Silva, E., Carvalheira, J., Thompson, G. 2010. In Vitro Susceptibility of Prototheca to pH and Salt Concentration. MYCOPATHOLOGIA, Vol. 169, Iss. 4, Pg. 297-302.
  • Marques, S., Silva, E., Carvalheira, J., Thompson, G. Short communication: temperature sensibility of Prototheca blaschkeae strains isolated from bovine mastitic milk. 2010. J. Dairy Sci. 93 :5110–5113.
  • Min, Z., Moser, S. A., Pappas, P. G. Prototheca wickerhamii algaemia presenting ascholestatic hepatitis in a patient with systemic lupus erythematosus: A case report and literature review. 2013. Medical Mycology Case Reports 2 (2013) 19–22.
  • Salerno, T., Ribeiro, M. G., Langoni, H., Siqueira, A. K., da Costa, E. O., Melville, P. A., Bueno, V. F. F., Yamamura, A. A. M., Roesler, U. da Silva, A. V. 2010. In vitro algaecide effect of sodium hypochlorite and iodine based antiseptics on Prototheca zopfii strains isolated from bovine milk. Research in Veterinary Science 88 (2010) 211–213.
  • Suvajdžić, B., Vasilev, D., Karabasil, N., Vučurović, I., Čobanović, N., Babić, M., Katić, V. 2017. Molecular identification of Prototheca zopfii genotype 2 mastitis isolates and their influence on the milk somatic cell count. VETERINARSKI ARHIV 87 (3), 249-258. doi: 10.24099/vet.arhiv.151219
  • Möller, A., Truyen, U., Roesler, U. 2007. Short communication: Prototheca zopfii genotype 2—The causative agent of bovine protothecal mastitis? Veterinary Microbiology 120 (2007) 370–374.
  • Prototheca Mastitis. Mastitis Patogen Factsheet #9. University of Minnesota College of Veterinary Medicine. Dostupné z: https://www.vdl.umn.edu/sites/vdl.umn.edu/files/prototheca-mastitis.pdf
  • Shahid, M., Wang, J., Gu, X., Chen, W., Ali, T., Gao, J., Han, D., Yang, R., Fanning, S., Han, B. 2017. Prototheca zopfii Induced Ultrastructural Features Associated with Apoptosis in Bovine Mammary Epithelial Cells. Front. Cell. Infect. Microbiol. 7:299. doi: 10.3389/fcimb.2017.00299.
  • Sellera, F. P., Sabino, C. P., Ribeirob, M. S., Gargano, R. G., Benites, N. R., Melville, P. A., Pogliani, F. C. 2016. In vitro photoinactivation of bovine mastitis related pathogens. Photodiagnosis and Photodynamic Therapy 13 (2016) 276–281.
  • Milanov, D., Petrović, T., Polaček, V. Suvajdžić, L., Bojkovski, J. 2016. Mastitis associated with Prototheca zopfii - an emerging health and economic problem on dairy farms. J Vet Res 60, 373-378. DOI: 10.1515/jvetres-2016-0054.
  • Bozzo, G., Bonerba, E., Di Pinto, A., Bolzoni, G., Ceci, E., Mottola, A., Tantillo, G., Terio, V. 2014. Occurrence of Prototheca spp. in cow milk samples. New Microbiologica, 37, 459-464.
  • Ryšková, L., 2014. Fotodynamická antimikrobní terapie. Autoreferát disertační práce. Universita Karlova v Praze, Lékařská fakulta v Hradci Králové.
  • Gonçalves, J. L., Lee, S. H. I., de Paula Arruda, E., Galles, D. P., Caetano, V. C., de Oliveira, C. A. F., Fernandes, A. M., dos Santos, M. V. 2015. Biofilm-producing ability and efficiency of sanitizing agents against Prototheca zopfii isolates from bovine subclinical mastitis. J. Dairy Sci. 98:1–9. http://dx.doi.org/ 10.3168/jds.2014-9248.

Lassa, H., Jagielski, T., Malinowski. E. 2011. Effect of Different Heat Treatments and Disinfectants on the Survival of Prototheca zopfii. Mycopathologia (2011) 171:177–182. DOI 10.1007/s11046-010-9365-7.

Zpracoval/a: Ing. Eliška Nejedlá, Výzkumný ústav živočišné výroby, v.v.i., nejedla.eliska@vuzv.cz
Přílohy
mastitidy-zpusobene-prototekami.docx