Produkce alergenů a přenos mikroorganismů skladištními roztoči riziko pro spotřebitele

Transkript

1 Tel: 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.

2 Roztoči 45,000 druhů popsáno; 540,000-1,132,000 odhadováno Astigmata 28 miliónů let, příbuznost Oribatida ( mil.) Synantropní roztoči (skladištní a prachoví) nadčeledi Glycipahgoidea (asociovaný se savci), Acaroidea (asociovaný savci/ptáci) a Analgoidea (ptáci).

3 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

4 Prachoví versus skladištní Glycyphagoidea Chortoglyphidae Chortoglyphus Acaroidea Echimyopodida Glycyphagidae Lardoglyphidae Blomia Goiheria, Glycyphagus, Lepidoglyphus Lardoglyphus Suidasiidae Suidasia Acaridae Acarus, Tyrophagus, Aleuroglyphus, Sancassania Hemisarcoptoidea Carpoglyphidae Carpoglyphus Analgoidea Pyroglyphidae Dermatophagoides, Euroglyphus

5 Sušené ovoce Sušené ovoce n Kontam. (%) N (jedinci) N (jedinci.g-1) Prů. Max. Min. Meruňky , Datle 30 0 nd. nd. nd. nd. Fíky , Švestky , Ananas nd. nd. Hrozinky Konzumujeme roztoče v rozporu s legislativou Codex Alimentarius

6 Laboratorní pokus s růstem roztočů na sušeném ovoci v optimálních podmínkách 1,000,000 log N (jedinci) 100,000 10,000 Fíky Sušený ananas Datle Švestky Meruňky Hrozinky 1, Doba růstu roztočů (dny)

7 Pronikání roztočů do nenapadeného a zabaleného sušeného ovoce Počet napadených balení plastikový obal polypropylénový obal celofánový obal polypropylénový obal s hliníkovou folií Doba experimentu (měsíce)

8

9

10 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).

11 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?

12 Sušené ryby Lardoglyphus konoi Prokázáno v Polsku, v ČR?

13 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 N(30) Tyrophagus putrerscentiae 2 Dermatophagoides fariane 2 Suidasia nesbiti 1 Ascidae spp. 1 Pochází napadení ze zpracovatelského průmyslu nebo je mouka napadena v domácnostech?

14 Potrava domácích mazlíčků

15 Růst Tyrophagus putrescentiae na krmivu pro domácí mazlíčky velikost populace (jedinci) 100,000,000 10,000,000 1,000, ,000 10,000 1, chovná dieta krmivo Čas (dny) krmivo pro domácí mazlíčky může být zdrojem roztočů

16 Alergeny a alergie na roztoče

17 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

18 Proč synantropní členovci? ALLERGEN NOMENCLATURE IUIS Allergen Nomenclature Sub-Committee Magnoliopsida 34% Arthorpoda 28% 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). Liliopsida 11% Coniferopsida 2% Basidiomycota 3% Ascomycota 12% Chordata 8% Cnidaria 0% Mollusca 0% Nemata 2%

19 Proč synantropní členovci? Thysanura Siphonaptera Pscoptera Lepidoptera Ixodida Hymenoptera Hemiptera Diptera Decapoda Coleptera Blattaria Astigmata

20 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 Počet /g Potravina Původ Citace D. farinae?? Beignets USA Erben et al T. putrescentiae 11,000-14,000 Hot-cake powder Japan Matsumoto et al D. farinae 5,000-50,000 pšen.mouka Spain Blanco et al T. entomophagus D. farinae up to 5,000 pšen. mouka Venezuela Sanchez-Borges et al D. pteronyssinus Suidasia spp. A. ovatus T.putrescentiae D.pteronyssinus D. farinae Kukuřičná mouka (tepelně upravená) Brazil Guerra-Bernd et al D. farinae 5,000 pšen. mouka Castillio et al D. farinae 7,115 Beihnets USA Spiegel et al. 1995

21 9 24 Dp kolegenolytická serinová proteáza střevo/exkrementy Bt,Df, Dp, Ld, Tp tropomyozin svaly Bt, Df, Dp, paramyozin svaly Bt,??? parenychmální tkáň As, Bt, Df, Ld, Tp tukové kyseliny vážící protein parenychmální tkáň Df, Dp, Em apolipophorin parenychmální tkáň Df, chitináza parenychmální tkáň Df, gelsolin/villin parenychmální tkáň Df, vápník vázající protein parenychmální tkáň Df, chtináza parenychmální tkáň 19 7 Bt, antibakteriální protein střevo/exkrementy 20??? Dp, arginin kináza parenychmální tkáň 21??? Bt, Dp strukturální protein střevo/exkrementy 22??? Df,??? Dp??? Tp Troponin C Přehled alergenů, biochemická funkce, lokalizace Skupina MW kda Druhy roztočů Skupina proteinů/odhadovaná Lokalizace biochemická funkce 1 25 Bt, Df, Dm,Dp, Em cysteinová proteáza střevo/exkrementy Bt, Df, Dp,Em, Gl, Ld, Tp NPC2 rodina proteinů parenychmální tkáň 3 30 Bt, Df, Dp, Em, Tp trypsin střevo/exkrementy 4 60 Bt, Dp, Em,As amyláza střevo/exkrementy 5 14 Bt, Dp, Ld??? střevo/exkrementy 6 25 Bt, Df, Dp, chymotrypsín střevo/exkrementy Df, Dp, Ld,??? 8 26 Dp glutathion-s-transferáza parenychmální tkáň

22 Střevo místo produkce alergenů

23 Od střeva k exkrementu

24 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.

25 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).

26 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

27 Exkrementy Blattella germanica v různých stadiích degradace SEM Start Kontrolovaná teplota 15 o C, 3 měsíce, konídia (šipky)

28 9 měsíců, 15oC 3 měsíce, 15oC 9 měsíců, 30oC

29 Exkrementy švábů obsahují extrémně stabilní alergeny 100 Celkové proteiny Degradace % Bla g 1 Bla g 2 Bla g 1 není ovlivněn během 9 měsíců expozice v bytě, Bla g 2 klesá cca na 70%. Jestliže odstraníme členovce, nemusíme zlikvidovat rizika spojená s jejich alergeny, které se vyskytují v exkrementech. Doba expozice (dny)

30 Transport a ovlivnění mikroorganismů

31 Proč roztoči vstupují do interakcí s mikroorganismy

32 Lysozym a proteázy trávení bakterií G + A G - v ca pc

33 Bakterie a kvasinky

34 tn Mohou bakterie zabíjet roztoče? Bacillus thuringiensis var. tenebrionis, produkující Cry3A toxín komerčně dostupný jako přípravek Novodor FC (Valent Biosciences, Libertyville, IL, USA). tn Acarus siro Lepidoglyphus destructor - tn tn Tyrophagus putrescentiae Dermatophagoides farinae Koncentrace Bt mg g-1 diety

35 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, , Atraktivní pro samce, samice Konzumace, ascospór, konídí Agregace, páření roztoč Acarus siro Exkrece guaninu (feromón) Disperze reprodukce Rozšiřování kultury Rozšiřování spór

36 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 tenuazonic acid, alternariol, altertoxins Aspergillus flavus (1) Asp fl 13 aflatoxin B1, cyclopiazonic acid, kojic acid, 3-nitropropionic acid Aspergillus fumigatus (19) Asp f 1-18, Asp f 22w Aspergillus niger (3) Asp n 14, Asp n 18, Asp n? malformins, naphtopyrones Aspergillus versicolor sterigmatocystin, nidulotoxin Cladosporium herbarum (7) Cla h1-6, Cla h12 Epicoccum nigrum (1) Epi p 1 Eurotium spp. physcion, echinulin Penicillium aurantiogriseum penicillic acid, verrucosidin, viomellein, nephrotoxic glycopeptides Penicillium brevicompactum (1) Pen b 13 botryodiploidin, mycophenolic acid Penicillium crustosum penitrem A, roquefortine C, terrestric acid Penicillium griseofulvum cyclopiazonic acid, patulin, roquefortine C, griseofulvin Penicillium chrysogenum (3) Pen ch 13, Pen ch 18, Pen ch20 roquefortine C, meleagrin, penicillin Penicillium verrucosum ochratoxin A, citrinin

37 Vnitřnírychlostrůstupopulace Houby rodu Fusarium potrava pro roztoče Tyrophagus putrescentiae vnitřní rychlost růstu b bc a bc c bc Acarus siro Lepidoglyphus destructor Tyrophagus putrescentiae Mikroskopické houby rodu Fusarium Pro růst populace T. putrescentiae je Fusarium spp. stejně vhodná potrava jako kontrolní dieta používaná k chovu tohoto roztoče. Kontrolní potrava

38 Mohou ovlivnit výskyt toxigenních plísní? Roztoč Tyrophagus putrescentiae Fusarium Vyčištěný ječmen Kontaminovaný ječmen Fusarium Detekce Fusarium PCR DON -ELISA

39 Úspěšnost přenosu hub rodu Fusarium pomocí roztočů 5.0 b c a 4.0 průměr DON mikrog na g A.siro T. putrescentiae kontrola medián Přenos Fusarium poa a F. culmorum pomocí roztočů do klíčícího ječmene je úspěšný, jak ukazuje nárůst koncentrace DON.

40 Problematika s infestací roztoči

41 Proč roztoče příliš neřešíme?

42

43 Detekční metody Většinou vyvíjeno pro detekci roztočů v obilí (konveční fyzikálně chemické) nebo prachu (ELISA) obtížně aplikovatelné do potravin.

44 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