Biotecnologie Agro-Alimentari

Le biotecnologie al servizio della qualità del latte

La mastite è uno dei principali problemi da affrontare in un allevamento di vacche da latte sia per l’elevata frequenza con cui si presenta sia per le perdite produttive che provoca. La gravità e la persistenza delle infezioni derivano da una serie di complesse interrelazioni che riguardano sia gli aspetti ambientali e gestionali dell’allevamento, sia le caratteristiche di resistenza degli animali e l’azione dei patogeni responsabili della patologia.

La patologia mastitica

La mastite clinica causa svariati sintomi quali febbre, dolore e gonfiore della mammella ed evidenti alterazioni del latte con comparsa di coaguli.

Nella mastite sub-clinica, invece, non si osservano particolari manifestazioni della malattia sebbene si possa notare sia un’alterazione della composizione del latte (che presenta un’elevata carica microbica) sia una riduzione della produzione. Anche se meno visibile, la mastite sub-clinica può quindi causare gravi danni economici soprattutto a causa delle difficoltà che si riscontrano nell’individuarla e curarla in tempo utile [1]. Pertanto, una diagnosi tempestiva della mastite sub-clinica è fondamentale anche perché i capi malati sono contagiosi e la maggior parte dei casi di mastite clinica ha inizio da casi subclinici.

Nonostante siano stati identificati oltre 130 agenti eziologici – tra batteri, micoplasmi, lieviti e alghe – l’80% dei casi di mastite è causato da cinque soli batteri: Escherichia coli, Streptococcus uberis, Staphylococcus aureus, Streptococcus dysgalactiae e Streptococcus agalactiae [2].

La diagnosi della mastite

Il metodo più comune per la diagnosi della mastite subclinica è la conta delle cellule somatiche nel latte. Dal punto di vista operativo questo metodo è di semplice applicazione ma presenta un’elevata variabilità dovuta a diversi fattori tra i quali l’epoca del prelievo e lo stadio di lattazione. Inoltre, la conta delle cellule somatiche non fornisce nessuna informazione sul tipo di infezione in corso.

Un’altra possibilità è la diagnosi attraverso metodi microbiologici che, a partire da una popolazione microbica, permettono l’identificazione del patogeno in campioni di latte attraverso procedure di arricchimento con terreni di coltura selettivi che sfruttano i parametri fenotipici della colonia batterica. A differenza della conta delle cellule somatiche, questa tecnica richiede molto tempo – da diversi giorni ad alcune settimane in funzione del tipo di microrganismo da identificare – e presenta numerosi aspetti critici legati alle differenze fenotipiche dei diversi ceppi appartenenti alla stessa specie [3].

Negli ultimi anni si sta affermando una nuova tecnica per l’identificazione e la caratterizzazione dei microrganismi, conosciuta come spettrometria di massa Maldi-Tof (per approfondire leggi “Spettrometria di massa“). Questa tecnica permette di ottenere un fingerprint per ogni campione analizzato: in altri termini si ricava un profilo di proteine e peptidi, caratteristico del campione, che può essere utilizzato come una vera e propria impronta digitale (una tecnica simile è stata descritta nell’articolo “Biotecnologie DOP“). Applicata a un campione batterico, previa estrazione proteica in solvente organico, la spettrometria di massa Maldi-Tof è in grado di individuare la specie del batterio nell’arco di pochi minuti. Questo è possibile solo a partire da una base di dati contenente le “impronte digitali” di un consistente numero di batteri: dal confronto tra i risultati delle analisi del campione incognito e i dati presenti in archivio è possibile identificare il batterio in questione. A titolo esemplificativo, si consideri che, grazie a questa tecnologia, un gruppo di ricercatori francesi è riuscito a isolare e catalogare correttamente oltre 150 campioni batterici appartenenti al genere Staphylococcus – batteri che provocano numerose patologie negli esseri umani e negli animali – sulla base del confronto dei loro profili proteici [4].

Grazie alla spettrometria Seldi-Tof – una variante della tecnologia Maldi-Tof – un gruppo di ricercatori di Lodi è andato oltre alla mera identificazione della specie batterica. I ricercatori hanno concentrato la loro attenzione su Staphylococcus aureus, una delle principali cause della mastite bovina. In particolare, la ricerca era volta a sviluppare un metodo capace di identificare un ceppo particolarmente infettivo di S. aureus: il cosiddetto genotipo B [5].

Nel corso della ricerca sono stati analizzati 42 ceppi di S. aureus isolati da campioni di latte prelevati da bovine con infezione intra-mammaria in corso. Come illustrato dallo spettro riportato in figura, l’analisi ha permesso di identificare una proteina con un rapporto massa/carica pari a 7664 che si ritiene possa essere una variante della proteina 7648 m/z, espressa unicamente nei ceppi S. aureus più virulenti. Se confermata, la scoperta sarà la prova che con la tecnologia Seldi-Tof è possibile identificare rapidamente, non sono la specie, ma anche i ceppi più virulenti di S. aureus [6].

Il progetto Mastfield

Il progetto Mastfield, finanziato anche da Regione Lombardia, si propone di sviluppare nuovi sistemi diagnostici per identificare i sottotipi genetici di S. aureus associabili alle forme mastitiche più gravi e infettive. Per il raggiungimento di questo obiettivo sono stati analizzati diversi ceppi di S. aureus isolati da due gruppi di aziende lombarde identificate come aziende “caso” (ossia aziende storicamente caratterizzate da una elevata prevalenza di mastiti da S. aureus) e aziende “controllo” (a bassa prevalenza di mastiti da S. aureus).

Sono stati analizzati 23 campioni provenienti da aziende “controllo” (denominate A, B, C, D) e aziende “caso” (E, F, G, H). Sono stati aggiunti anche due campioni di controllo: il genotipo B, patogeno e altamente infettivo, e il genotipo C, patogeno ma scarsamente infettivo. I risultati preliminari del progetto dimostrano come le tecnologie Maldi/Seldi-Tof riescano a riconoscere i campioni di S. aureus provenienti dalla stessa azienda. Il dendrogramma riportato in figura raggruppa i campioni analizzati, identificati arbitrariamente con numerazione da 1 a 25. Nella medesima immagine si nota come il campione controllo genotipo B (patogeno altamente infettivo) sia “clasterizzato” (ossia raggruppato e, quindi, considerato analogo) insieme ai campioni dalle aziende “caso” G e H. Al contrario, il ceppo patogeno ma scarsamente infettivo (genotipo C) sembra poco somigliante con gli altri ceppi analizzati con l’eccezione del ceppo della azienda A [7].

L’articolo è stato tratto da: ” Beretta R., Masotto L., Latte e biotecnologie, Intersezioni, 22, novembre 2012″

Riferimenti bibliografici

[1] Conington J. et al, 2005. Towards a better understanding of using breeding to control mastitis in sheep and cattle, Sac.

[2] Bradley A.J., 2002. Bovine mastitis: an evolving disease, The veterinary journal, 163, 1-13.

[3] Delmas J. et al, 2008. Evaluation of the Vitek 2 system with a variety of Staphylococcus species. Journal of clinical microbiology, 46, 311–313.

[4] Dubois D. et al, 2010. Identification of a variety of Staphylococcus species by matrix-assisted laser desorption ionization–time of flight mass spectrometry, Journal of clinical microbiology, 48, 3, 941–945.

[5] Fournier C. et al, 2008. Bovine Staphylococcus aureus: association of virulence genes, genotypes and clinical outcome, Research in veterinary science, 2008, 85, 3, 439-448.

[6] Rossini S. et al, 2010. Analisi genomica e proteomica su ceppi di S. aureus isolati da mastiti bovine, XII Congresso nazionale della Società italiana di diagnostica di laboratorio veterinaria.

[7] Raschetti M. et al, 2012. Monitoraggio di mastiti contagiose da S. aureus mediante sistemi molecolari innovativi: risultati preliminari del progetto MASTFIELD, XIV Congresso nazionale della Società italiana di diagnostica di laboratorio veterinaria.

 

Riccardo Beretta

About Riccardo Beretta

Laureato presso l’università di Milano Bicocca in biotecnologie industriali nell’ottobre del 2007. Fino al 2013 ricercatore in azienda biotech nel campo della proteomica differenziale con spettrometria di massa, nei settori alimentare, veterinario e farmaceutico. Attualmentre responsabile della R&D in un'azienda biotech altamente innvovativa, nel settore della produzione di biogas e recupero-nutrienti. Scarica il Curriculum

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