PDF, 6 MB

Produkce alergenů
a přenos
mikroorganismů
skladištními roztoči
– riziko pro
spotřebitele
Výzkumný ústav rostlinné výroby
Oddělení ochrany zásob a bezpečnosti
skladovaných produktů
Jan Hubert, Ph.D.
Tel: +420 233 022 265
E-mail: [email protected]
Roztoči
• 45,000 druhů popsáno; 540,000-1,132,000 odhadováno
• Astigmata 28 miliónů let, příbuznost Oribatida (373-379 mil.)
• Synantropní roztoči (skladištní a prachoví) nadčeledi
Glycipahgoidea (asociovaný se savci), Acaroidea (asociovaný
savci/ptáci) a Analgoidea (ptáci).
Cesta k synantropii
• Oribatida – půdní
pancířníci –
dekompoziční procesy
v půdě
• Pyroglyphidae
asociace s hnízdy
ptáků, Afrika vysoká
diverzita druhů,
• Glycypahgoidea
(asociovaný se savci),
Acaroidea (asociovaný
savci/ptáci)
Půda/rostlinný opad
Hnízda ptáků/savců
Hnízda člověka
Prach domácností
Skladované zásoby
Prachoví versus skladištní
Glycyphagoidea
Chortoglyphidae
Echimyopodida
Glycyphagidae
Acaroidea
Lardoglyphidae
Suidasiidae
Acaridae
Hemisarcoptoidea
Analgoidea
Carpoglyphidae
Pyroglyphidae
Chortoglyphus
Blomia
Goiheria, Glycyphagus,
Lepidoglyphus
Lardoglyphus
Suidasia
Acarus, Tyrophagus,
Aleuroglyphus, Sancassania
Carpoglyphus
Dermatophagoides, Euroglyphus
Sušené ovoce
Sušené
ovoce
n
Kontam.
(%)
N
(jedinci)
Meruňky
30
36
Datle
30
Fíky
N (jedinci.g-1)
Prů.
Max.
Min.
93,440
104
650
0
0
nd.
nd.
nd.
nd.
30
12
2,926
28
89
0
Švestky
30
16
23,163
100
663
0
Ananas
30
2
57
3
nd.
nd.
Hrozinky
30
6
6
0
0
0
Konzumujeme
roztoče
v rozporu
s legislativou
Codex
Alimentarius
Laboratorní pokus s růstem roztočů
na sušeném ovoci v optimálních
podmínkách
1,000,000
Fíky
Sušený ananas
log N (jedinci)
100,000
Datle
Švestky
Meruňky
10,000
Hrozinky
1,000
100
10
0
21
28
35
42
49
56
63
70
Doba růstu roztočů (dny)
77
84
91
Počet napadených
balení
Pronikání roztočů do nenapadeného a zabaleného sušeného
ovoce
4
plastikový obal
polypropylénový obal
3
celofánový obal
2
polypropylénový
obal s hliníkovou folií
1
0
1
3
Doba experimentu (měsíce)
6
Sýry
- v bývalém Československu 60 léta: 70%
napadených
provozů (N=36), nejčastější druhy Acarus
siro a Tyrophgaus putrescentiae, další
doprovodné druhy Glycyphagus
domesticus, Carpoglyphus lactis and
Tyrolichus casei (Pulpan and Verner 1965).
-v současné době nejsou známo v ČR
napadení
- problém speciálních dlouho zrajících sýrů v
Turecku (cheese Surk) , Španělsku (Asturian
Cabrales Cheese), (Sanchez-Ramos et al.
2007; Sanchez-Ramos and Castanera 2007,
Aygun et al. 2007).
Masné výrobky
- Bývalé Československo, cca 5% roztoči
napadenýchvzorků z mastného průmyslu (Verner 1986),
dominatní druhy Lepidoglyphus destructor a Gohieria
fusca.
- V současnosti, žádné informace o infestacích roztoči,
výjimka „španělské“ šunka –napadená roztočem
Tyrophagus putrescentiae. Napadení způsobuje změnu
vůně šunky – asociace s bakteriemi?
Sušené ryby
Prokázáno v Polsku, v ČR?
Lardoglyphus konoi
Mouka
- Rostock (Německo) – kazuistika -průjmové
onemocnění dětí –průzkum potravin v kuchyni –
napadení mouky Acarus siro (Steinbrink & Boer 1984).
- Nová Zéland 7% roztoči napadených vzorků mouky
(N=54), vzorky byly skladovány v domácnosti (Cotter et
al. 2011), napadeno Thyreophagus entomophagus a
Tyrophagus communis.
- Japonsko (viz. tabulka) (Matsumoto et al. 2001)
Druh
Tyrophagus putrerscentiae
Dermatophagoides fariane
Suidasia nesbiti
Ascidae spp.
N (30)
2
2
1
1
Pochází napadení ze
zpracovatelského
průmyslu nebo je
mouka napadena v
domácnostech ?
Potrava domácích mazlíčků
velikost populace (jedinci)
Růst Tyrophagus putrescentiae na
krmivu pro domácí mazlíčky
100,000,000
10,000,000
1,000,000
100,000
10,000
1,000
100
chovná dieta
krmivo
10
1
0
20
40
60
Čas (dny)
krmivo pro domácí mazlíčky může být
zdrojem roztočů
80
Alergeny a alergie na
roztoče
Proč se o tom bavit
• Alergické onemocnění, jako je astma,
rhinitis, ekzémy a potravní alergie dosahují
epidemického výskytu ve vyvinutých i
rozvojových zemích.
• Klíčovými faktory jsou vzrůst expozice a
vnímatelnosti na alergeny a pokles
stimulačních podnětů imunitního systému
během kritického období v ontogenezi
člověka.
• Buněčné a molekulární mechanismy vzniku
a příčin alergií nejsou dosud uspokojivě
vysvětleny.
• V zemích jako je Velká Británie nebo
Austrálie, 1 ze 4 dětí do věku 14 let má
astma a 1 z 5 dětí ekzém.
Nature , 402: b2-b4, 1999
The epidemic of allergy and asthma
Stephen T. Holgate
Proč synantropní členovci?
ALLERGEN
NOMENCLATURE
IUIS Allergen Nomenclature
Sub-Committee
Arthorpoda
28%
Magnoliopsida
34%
http://www.allergen.org/
This website is the official
site for the systematic
allergen nomenclature that is
approved by the World
Health Organization and
International Union of
Immunological Societies
(WHO/IUIS) .
Chordata
8%
Cnidaria
0%
Liliopsida
11% Coniferopsida
2%
Basidiomycota
3%
Ascomycota
12%
Mollusca
0%
Nemata
2%
Proč synantropní členovci?
Thysanura
Siphonaptera
Pscoptera
Lepidoptera
Ixodida
Hymenoptera
Hemiptera
Diptera
Decapoda
Coleptera
Blattaria
Astigmata
0
10
20
30
40
50
60
70
Anafylaktický šok
• Anafylaxe – prudká imunitní reakce způsobená vniknutím
cizorodé bílkoviny (alergenu) do organizmu.
• Anafylaktický šok – okamžitá reakce, pacient zbledne a
ztrácí vědomí, zvracení, k úmrtí dochází nejčastěji v první
hodině po reakci; oslabená reakce vede ke kašli a dušnosti,
případně průjmu.
Druh
D. farinae
T. putrescentiae
D. farinae
T. entomophagus
D. farinae
D. pteronyssinus
Suidasia spp.
A. ovatus
T.putrescentiae
D.pteronyssinus
D. farinae
D. farinae
D. farinae
Počet /g
??
11,000-14,000
5,000-50,000
Potravina
Beignets
Hot-cake powder
pšen.mouka
Původ
USA
Japan
Spain
Citace
Erben et al. 1993
Matsumoto et al. 1996
Blanco et al. 1997
up to 5,000
pšen. mouka
Venezuela Sanchez-Borges et al. 1997
Brazil
Guerra-Bernd et al. 2001
5,000
7,115
Kukuřičná
mouka
(tepelně upravená)
pšen. mouka
Beihnets
USA
Castillio et al. 1995
Spiegel et al. 1995
Přehled alergenů, biochemická funkce, lokalizace
Skupina
MW kDa
Druhy roztočů
1
2
3
4
5
6
7
8
25
14-18
30
60
14
25
22-28
26
Bt, Df, Dm,Dp, Em
Bt, Df, Dp,Em, Gl, Ld, Tp
Bt, Df, Dp, Em, Tp
Bt, Dp, Em,As
Bt, Dp, Ld
Bt, Df, Dp,
Df, Dp, Ld,
Dp
Skupina proteinů/odhadovaná
biochemická funkce
cysteinová proteáza
NPC2 rodina proteinů
trypsin
amyláza
???
chymotrypsín
???
glutathion-S-transferáza
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
24
36
98
14
15
80-100
98
53
53
60
7
???
???
???
14
18
Dp
Bt,Df, Dp, Ld, Tp
Bt, Df, Dp,
Bt,
As, Bt, Df, Ld, Tp
Df, Dp, Em
Df,
Df,
Df,
Df,
Bt,
Dp,
Bt, Dp
Df,
Dp
Tp
kolegenolytická serinová proteáza
tropomyozin
paramyozin
???
tukové kyseliny vážící protein
apolipophorin
chitináza
gelsolin/villin
vápník vázající protein
chtináza
antibakteriální protein
arginin kináza
strukturální protein
???
???
Troponin C
Lokalizace
střevo/exkrementy
parenychmální tkáň
střevo/exkrementy
střevo/exkrementy
střevo/exkrementy
střevo/exkrementy
parenychmální tkáň
střevo/exkrementy
svaly
svaly
parenychmální tkáň
parenychmální tkáň
parenychmální tkáň
parenychmální tkáň
parenychmální tkáň
parenychmální tkáň
parenychmální tkáň
střevo/exkrementy
parenychmální tkáň
střevo/exkrementy
Střevo –místo produkce alergenů
Od střeva k exkrementu
Enzymy a tedy alergeny jsou v exkrementech
•
Rozpadem exkrementů a nebo přímo s
exkrementy, se alergeny dostávají do
respirabilní frakce vzduchu a jsou vdechovány.
• Bronchiální astma – záchvatovitá dušnost
způsobená křečí průduškových svalů.
• Exogenní alergická alveolitis – zánět plicních
sklípků, viditelných na RTG, hypoxie, nemoc
farmářů a chovatelů.
Tropomyozin a paramyozin (grp 10 a 11)
Tropomyozin a paramyozin:
odpovědné za vznik alergií na
mořské bezobratlé (korýši: garnáti,
humři, atd..).
Tyto alergeny jsou konzervativní
proteiny, které se vyskytují u
bezobratlých.
Existují křížové reakce, tj. nemocní
pacienti, kteří jsou citliví na korýše
jsou citliví na roztoče.
Izolace těchto proteinů může vést k
detekčním nebo immunomodulačním
nástrojům.
Izolace provedená na skladištních
roztočích (Erban 2011).
Degradace alergenů v exkrementech
Jaká je stabilita vybraných proteinů? Existuje vliv mikroorganismů na degradaci
alergenů?
Exkrementy
po defekaci
(kontrola)
Expozice v bytě
(alternativně
potravinářský
provoz)
Odběr
po 3, 6 a 9
měsících
Celkové proteiny
Bla g 1 (ELISA)
Bla g 2 (ELISA)
specifické proteázy
Exkrementy Blattella germanica v různých
stadiích degradace SEM
Start
Kontrolovaná teplota 15oC, 3
měsíce, konídia (šipky)
9 měsíců, 15oC
3 měsíce, 15oC
9 měsíců, 30oC
Exkrementy švábů obsahují extrémně
stabilní alergeny
Degradace %
100
Celkové proteiny
Bla g 1
75
Bla g 2
50
Bla g 1 není ovlivněn během 9
měsíců expozice v bytě, Bla g 2
klesá cca na 70%.
25
0
0
90
183
Doba expozice (dny)
276
Jestliže odstraníme členovce,
nemusíme zlikvidovat rizika
spojená s jejich alergeny, které se
vyskytují v exkrementech.
Transport a ovlivnění
mikroorganismů
Proč roztoči vstupují do interakcí s
mikroorganismy
Lysozym a proteázy – trávení bakterií G+ A G-
v
ca
pc
Bakterie a kvasinky
Mohou bakterie zabíjet roztoče?
Bacillus thuringiensis var. tenebrionis, produkující Cry3A
toxín komerčně dostupný jako přípravek Novodor FC
(Valent Biosciences, Libertyville, IL, USA).
tN
tN
50
50
40
Acarus siro
30
30
20
20
10
10
0
0
-10
0
20
40
60
80
100
-
tN
50
-10
0
20
40
60
80
100
tN
Dermatophagoides
farinae
30
Lepidoglyphus
destructor
40
Tyrophagus
putrescentiae
40
20
30
10
20
10
0
0
-10
0
20
40
60
80
100
-10
-1
0
20
Koncentrace Bt mg g-1 diety
40
60
80
100
-
houba
Ascomycetes
Produkce čpavku
The adaptive function of ammonia
and guanine in the biocoenotic
association between ascomycetes
and flour mites (Acarus siro L.)
H. Z. Levinson, A. R. Levinson and K.
Müller
Naturwissenschaften
Volume 78, Number 4, 174-176,
roztoč
Acarus siro
Atraktivní pro samce,
samice
Konzumace,
ascospór,
konídí
Exkrece
guaninu
(feromón)
Agregace, páření
Disperze
reprodukce
Rozšiřování kultury
Rozšiřování spór
Mohou ovlivnit výskyt toxigenních plísní?
•
Houby asociované s roztoči v silně infestovaných
skladech obilí
Species
Allergen-hazards
Mycotoxin-hazards
Alternaria alternata
(9) Alt a 1-4, Alt a 6-7, Alt a 10-12
tenuazonic acid, alternariol, altertoxins
Aspergillus flavus
(1) Asp fl 13
aflatoxin B1, cyclopiazonic acid, kojic
acid, 3-nitropropionic acid
Aspergillus fumigatus
Aspergillus niger
Aspergillus versicolor
Cladosporium herbarum
Epicoccum nigrum
Eurotium spp.
Penicillium aurantiogriseum
(19) Asp f 1-18, Asp f 22w
(3) Asp n 14, Asp n 18, Asp n?
Penicillium brevicompactum
(1) Pen b 13
malformins, naphtopyrones
sterigmatocystin, nidulotoxin
(7) Cla h1 -6, Cla h12
(1) Epi p 1
physcion, echinulin
penicillic acid, verrucosidin, viomellein,
nephrotoxic glycopeptides
botryodiploidin, mycophenolic acid
Penicillium crustosum
penitrem A, roquefortine C, terrestric acid
Penicillium griseofulvum
cyclopiazonic acid, patulin, roquefortine C,
griseofulvin
roquefortine C, meleagrin, penicillin
ochratoxin A, citrinin
Penicillium chrysogenum
Penicillium verrucosum
(3) Pen ch 13, Pen ch 18, Pen ch20
vnitřní rychlost růstu
Houby rodu Fusarium potrava pro roztoče Tyrophagus putrescentiae
0.60
b
bc
bc
c
bc
0.00
-0.60
-1.00
Acarus
siro
e
a
p
u
ů
s
lo
h
c
itříry
n
V
a
Lepidoglyphus
destructor
Mikroskopické
houby rodu
Fusarium
Pro růst populace T.
putrescentiae je Fusarium spp.
stejně vhodná potrava jako
kontrolní dieta používaná k
chovu tohoto roztoče.
Tyrophagus
putrescentiae
Kontrolní
potrava
Mohou ovlivnit výskyt toxigenních plísní?
Roztoč
Tyrophagus
putrescentiae
Fusarium
Vyčištěný
ječmen
Kontaminovaný
ječmen
Fusarium
Detekce
Fusarium
PCR
DON -ELISA
Úspěšnost přenosu hub rodu Fusarium pomocí roztočů
5.0
b
c
a
průměr
DON mikrog na g
4.0
3.0
medián
2.0
1.0
kontrola
T. putrescentiae
A.siro
0.0
Přenos Fusarium poa a F. culmorum pomocí roztočů do
klíčícího ječmene je úspěšný, jak ukazuje nárůst
koncentrace DON.
Problematika s
infestací roztoči
Proč roztoče příliš neřešíme?
Detekční metody
Většinou vyvíjeno pro detekci roztočů v
obilí (konveční fyzikálně chemické) nebo
prachu (ELISA) obtížně aplikovatelné do
potravin.
http://www.inbio.com/EU/
Závěr
• Infestace potravin roztoči představuje
rizika spojená s kontaminací alergeny a
přenosem mikroorganismů
• Tato rizika by měla být zkoumána a
kvantifikována.
• Chybí detekční nástroje, nebo jejich
optimalizace pro využití v potravinách