The Journal of Farm Animal in Infectious Disease
Vol.5 No.4 2016

総BOVINE PROTOTHECA MASTITIS

説

牛のプロトテカ乳房炎
加納塁

日本大学生物資源科学部
獣医臨床病理学研究室（〒 252-0880［要神奈川県藤沢市亀井野 1866）

約］

プロトテカ（Prototheca）は、藻類の 1 種であるが、牛舎環境中に偏在していることが知られている。Prototheca zopfii は牛の主なプロトテカ乳房炎の原因藻類で、乳汁の質の低下および体細胞数の増加、乳量の減少の原因となる。国内のプロトテカ乳房炎の多くは、潜在性乳房炎または慢性乳房炎が多い。P. zopfii は、生化学的あるいは分子生物学的に少なくとも 2 つの遺伝子型（genotype 1 およびgenotype 2）に分類される。本邦においては、プロトテカ性乳房炎の乳汁から分離された株のほとんどが、genotype 2 であることから、同遺伝子型が乳房炎の主要原因藻類であると考えられている。プロ
トテカ乳房炎の診断は、主に乳汁からの分離培養によって行われる。また genotype 2 はゲンタマイシ、カナマイシン、イトラコナゾールに対して genotype 1 よりも感受性が低い。一方、genotype 2 株の全てで、塩酸アルキルジアミノエチルグリシンおよびクロルヘキシジンは等しく次亜塩素酸、ポピドンヨードよりも強い感受性を示した。そのため現状では、感染源や汚染源の消毒・洗浄と感染牛の隔離・淘汰しか対策が無い。
キーワード：遺伝子型、牛乳房炎、分子疫学、プロトテカ

直径約 6.5μm 胞子嚢胞子を放出する。これら〔はじめに〕
プロトテカ（Prototheca）は、藻類の 1 種でが娘細胞へと成長する発育環によって増殖する（図 1）。この単純な増殖様式は、自然界およびあるが、二次的に葉緑体を退化させているため宿主体内においても同様である。

光合成を行わない。そのため外部からエネル〔プロトテカ乳房炎の概要〕

ギー源を摂取する必要があるので、腐生性または寄生性に栄養を得ている。世界中の土壌、植牛のプロトテカ乳房炎は、プロトテカが乳房物表面、動物の消化管内、湖沼や汚水中など湿内へ感染して炎症を引き起こすため、乳汁の質潤な環境下に生息しているが、ヒトや動物に感の低下および人獣共通感染症の原因となり、酪染する人獣共通病原体でもある。一方で、動物農業の経済的損失および動物性タンパク質の安の消化管にも常在していることから、日和見感定供給にとって深刻な問題となる。臨床症状は、染症も引き起こす［1］。

病態の進行によって、乳質が低下するだけで、発育様式は、直径約 10.5μm の娘細胞が成

他に臨床所見の乏しい潜在型乳房炎、乳房に熱長すると、細胞内で多数の胞子嚢胞子を含む直感や腫れを認める場合や、時には脳や脊髄にま径約 25μm の胞子嚢となり、やがて破裂してで感染して神経症状を発症するまで重篤になることもある。多くの場合は、抗生剤などの治療に反応しない慢性の乳房炎から見つかることが受理：2016年11月11日－ 139 －家畜感染症学会誌
5 巻 4 号 2016

牛のプロトテカ乳房炎多い。近年、欧米型の酪農業を営む国々を中心れている。に発症が報告され、増加傾向にあるため問題視

そこで国内のプロトテカ乳房炎発症牛舎につされている。

いて、乳汁、バルク乳、糞便、飲料水、体液（第診断は、乳汁からの分離培養によって行う。

一胃液、血液、尿）および牛舎環境試料（牛床、ドイツの報告や我々の調査では、プロトテカに飼糧、敷料等）からプロトテカを分離後、遺伝対する乳汁中または血清中の特異抗体を測定

子型を特定し、感染源、伝播経路について検討する、ELISA 法も診断に有効であるが［2-4］、した。

コマーシャルラボまでは普及されていない。

採材期間は 2004 年 10 月から 2014 年 6 月の治療は、乳汁へ薬剤が移行してしまうため、10 年間とし、愛知・愛媛・静岡・千葉・富山・投薬による治療は行えない。感染源や汚染源の奈良・三重・北海道内各農家における感染乳消毒・洗浄と感染牛の隔離・淘汰しか対策が無160 検体（89 頭 /44 戸）、バルク 285（260 戸）、いのが現状である。そのため、一度牛舎内でプ

糞便 821 検体（18 戸）飲料水 478 検体（10 戸）

ロトテカ乳房炎が蔓延すると、清浄化するのが体液および環境由来各試料 105 検体からプロト難しく、酪農家にとって経済的打撃となる。

テカの分離を試みた。分離株毎に、18S rDNA領域遺伝子の塩基配列の相同性検索により、〔プロトテカ乳房炎の分子疫学〕種および遺伝子型を特定した。供試検体毎の牛のプロトテカ乳房炎の主な原因藻種である

分離率および遺伝子型比率は、感染乳：100%

Prototheca zopfii は、生化学的あるいは分子生（genotype 1：2 ＝ 0.6%：99.4% 以下同順）、バ

物学的に少なくとも 2 つの遺伝子型（P. zopfii

ル ク：11.2%（0：100）、 糞 便：16.1%（68.2：genotype 1 および genotype 2）に分類される。

31.1）、 飲 料 水：5.9%（71.4：28.6）、 牛 床、 牛

genotype 1 は湖沼、汚水、地下水、土壌、植舎周辺：13.7%（40：60）、他動物糞便：25%（100：0）

物の表面などの自然環境中から分離される。一であった。飼料、牛の体液サンプルでは、プロ方、本邦および欧米においては、プロトテカ性トテカを認めなかった。

乳房炎の乳汁から分離された株のほとんどが、感染乳およびバルク由来株では 1 株を除き、genotype 2 でることから［5-9］、世界的に同遺全て genotype 2 と同定し、同遺伝子型の牛病伝子型が乳房炎の主要原因藻類であると考えら原性を確認した。糞便および飲料水由来株で

図1 Prototheca zopfii genotype 2の鏡検像。中央の大きい細胞が胞子嚢で、その中で多数の胞子嚢胞子が生育している。胞子嚢胞子が成長すると、胞子嚢の細胞壁が壊れ中から胞子嚢胞子を放出させる。胞子嚢の周囲に有る小型の細胞が、放出された胞子嚢胞子と娘細胞である。

－ 140 －

The Journal of Farm Animal in Infectious Disease
Vol.5 No.4 2016

BOVINE PROTOTHECA MASTITIS

は、何れも genotype 1 が優位に存在したが、た。

genotype 2 も確認した。糞便は、環境試料中乳房炎を引き起こすプロトテカは、牛の消化最も高い分離率を示した。すなわち、感染の有管内に生息し、排泄された糞便は感染源となる無に関わらず全ての牛糞より genotype 2 を検可能性が高い。また糞便に汚染した床や飲水も出し、感染源としての糞便の可能性が強く示牛への二次感染原となると考えられる。このこ唆された。また生後１ヶ月齢の仔牛糞便中かとからこれら感染原から乳頭への汚染が感染経ら genotype 2 を検出したことから、初乳／母路の一つだと考えられる。

乳による経口感染の可能性も併せて考えられ〔各遺伝子型における薬剤およびた。一方、飲料水からの分離率は低く、採材位消毒薬感受性の比較〕

置と感染牛との間に位置的関連性も認め得ず、飲料水分離株は、感染乳汁の落下および糞便飛本邦分離株について、遺伝子型と薬剤感受沫の汚染に基づくと推察された。また、牛床性との関連については、明らかでない。そこも genotype 2 が分離されたことから、汚染源で、プロトテカ性牛乳房炎治療で、感受性報としての可能性を認めた。他動物種由来では、告のある治療用 4 薬剤（カナマイシン（KM）、ネズミ一検体からの genotype 1 検出に留まり、

ゲ ン タ マ イ シ ン（GM）、 ア ム ホ テ リ シ ン -B

出入り動物からの伝播可能性は低いと考えられ（AMP-B）、イトラコナゾール（ITZ））に対する、

図2 近隣接合を用いたプロトテカ属および近縁藻類のリボゾーム18S領域解析による系統樹。プロト
テカ乳房炎分離株は、全てgenotype 2に属した。一方、牛舎環境からの分離株は全てgenotype 1に属した。

－ 141 －

家畜感染症学会誌
5 巻 4 号 2016

牛のプロトテカ乳房炎

プロトテカ乳房炎分離株および牛舎環境各分離殺藻効果について検討した。

株の感受性を調べ、遺伝子型と薬剤感受性とのその結果、プロトテカ乳房炎由来 genotype関連を中心に検討した。

2 株の全てで、塩酸アルキルジアミノエチルグ

上記で解析した環境分離株 genotype1 およ

リシンおよびクロルヘキシジンは等しく次亜塩

び乳房炎分離株 2 からそれぞれ 10 株を用いて、素酸、ポピドンヨードよりも強い感受性を示し

P. zopfii に対して感受性が報告されているゲン

た［11］。また、二酸化塩素には感受性を示さ

タマイシン（GM）、カナマイシン（KM）、イなかった［11］。プロトテカ乳房炎の防除には、トラコナゾール（ITZ）に対して E-Test によ

塩酸アルキルジアミノエチルグリシンおよびクる簡易ディスク拡散法による各型の薬剤感受性ロルヘキシジンが最も有用性があり、次いでポを測定し、最終発育阻止濃度（MIC90）と遺伝ピドンヨードも有効であると思われた。

子型との関連について、ｔ - 検定で有意差を検〔現在考えられる防除法〕定した。
Genotype 1 の 平 均 MIC90 と 株 ご と の MIC

以上、得られた結果から、プロトテカはヨーの 範 囲 は、GM に 2.2μg/ml（1 ～ 4μg/ml）、ド剤、クロルヘキシジン、塩素などの消毒剤にKM に 4μg/ml（2 ～ 32μg/ml）、ITZ に＞よって死滅する［11］。そのため、感染源や汚14.4μg/ml（1 ～＞32μg/ml）を示した（図 3）。

染源の消毒・洗浄を行うとともに、感染牛の隔Genotype 2 の平均 MIC90 と株ごとの MIC の範離・淘汰を行う。また感染牛の乳汁中に排泄さ囲 は、GM に 10μg/ml（4 ～ 16μg/ml）、KMれることから、搾乳は健康牛よりも最後に行う。に 127.6μg/ml（24 ～ 256μg/ml）、ITZ に＞

また次世代牛への伝搬を防ぐため、子牛へは凍32μg/ml であった（図 3）。

結保存をするか、56℃以上 30 分非動化処理を

このことから Genotype 2 は Genotype 1 にしてプロトテカを死滅させた乳汁を供給すべき比べていずれも薬剤感受性が低く、とくに ITZである。には感受性が認められなかった［10］。

一方、海外の報告では、細菌性の乳房炎に対乳房炎の原因菌である Genotype 2 は、薬剤感して、抗生剤やステロイドを漫然的に乳房内へ受性が低いことから、乳房炎の治療を困難にし注入治療を続けていると発症しやすいとされてている原因の一つだと考えられる。

いる。［8］。おそらく汚染した薬剤とともに物

次に、一般的な消毒剤である塩酸アルキルジ

理的に乳頭内に注入してしまい、さらに抗生剤アミノエチルグリシン、クロルヘキシジン、二による菌交代症やステロイドによる易感染性が酸化塩素、ポピドンヨード、次亜塩素酸ナトリ

感染原因だと考えられる。そのため、人為的なウムに対する、液体培地微小希釈法による罹患感染拡大にも注意する。

牛および牛舎環境各分離株の感受性を調べ、乳乳汁中へプロトテカを排出するが、あまり臨房炎分離株における遺伝子型と消毒剤に対する床症状を示さない感染牛も多いことから、プロ

図3 抗真菌剤に対する 両遺伝子型の感受性の比較。AMB：アムホテリシンB、KM：カナマイシン、GM：ゲンタマイシン、ITZ：イトラコナゾール。

－ 142 －

The Journal of Farm Animal in Infectious Disease
Vol.5 No.4 2016

BOVINE PROTOTHECA MASTITIS

トテカ乳房炎の発見が遅れてしまい、気が付いた時には牛舎内で感染が広がってしまい清浄化

7.

が困難となる場合がある。我々の調査でも、発症牛舎において健常牛も含めて全頭から乳汁を分離培養すると、約 10 ～ 20％の牛から分離されることがある。他の乳房炎と比較しても、高い感染率である。その中には乳質の異常がほと8.

んど認めない潜伏感染をしている個体も多く見つかるため、バルク乳検査でプロトテカ陽性の場合は、面倒でも全頭検査が必要である。
9.

〔謝辞〕
これらの研究を遂行するにあたって、共同研究者である愛知県農業共済組合連合会家畜メディカルセンター岡崎分室長の伊藤隆晶先生、酪農学園大学獣医学群の鈴木一由先生へ深謝い

10.

たします。
また、本研究を行うにあたって文部科学省私立大学戦略的研究基盤形成支援事業「グローバ11.

ル化社会における動物由来感染症制御のための国際共同研究と若手研究者育成」からの助成研究費を用いました。
〔引用文献〕
1.

2.

3.

4.

5.

6.

Pressler, B. M. 2012. Protothecosis and chlorellosis.
In: Green, C. E (ed) Infectious diseases of the dog
and cat. 4th ed. pp. 696-701. Elsevier, London.
Roesler, U., Scholz, H. and Hensel, A. 2001.
Immunodiagnostic identification of dairy cows
infected with Prototheca zopfii at various clinicalstages and discrimination between infected anduninfected cows. J. Clin. Microbiol. 39 : 539-543.
Roesler, U. and Hensel, A. 2003. Longitudinal
analysis of Prototheca zopfii-specific immune
responses: correlation with disease progression andcarriage in dairy cows. J. Clin. Microbiol. 41 : 11811186.
Kano, R., Sato, A., Sobukawa, H., Sato, Y., Ito, T.,
Suzuki, K., Hasegawa, A. and Kamata, H. 2016.
Short communication: ELISA system for screeningof bovine mastitis caused by Prototheca zopfii. J.
Dairy. Sci. 99 : 6590-6593.
Möller, A., Truyen, U., Roesler, U. 2007. Prototheca
zopfii genotype 2 -the causative agent of bovine
protothecal mastitis ?. Vet. Microbiol. 120 : 370–374.
Marques, S., Silva, E., Kraft, C., Carvalheira,J., Videira, A., Huss, V. A. and Thompson, G.

－ 143 －2008. Bovine mastitis associated with Protothecablaschkeae. J. Clin. Microbiol. 46 : 1941-1945.
Ricchi, M., Goretti, M., Branda, E., Cammi, G.,
Garbarino, C. A., Turchetti, B., Moroni, P., Arrigoni,
N. and Buzzini, P. 2010. Molecular characterizationof Prototheca strains isolated from Italian dairy
herds. J. Dairy. Sci. 93 : 4625-4631.
Pieper, L., Godkin, A., Roesler, U., Polleichtner,A., Slavic, D., Leslie, K. E. and Kelton, D. F. 2012.
Herd characteristics and cow-level factors associatedwith Prototheca mastitis on dairy farms in Ontario,Canada. J. Dairy. Sci. 95 : 5635-5644.
Sobukawa, H., Yamaguchi, S., Kano, R. Ito, T.,
Suzuki, K., Onozaki, M., Hasegawa, A. and Kamata,H. 2012. Short communication: Molecular typing ofPrototheca zopfii from bovine mastitis in Japan. J.
Dairy. Sci. 95 : 4442-4446.
Sobukawa, H., Kano, R., Ito, T., Onozaki, M.,
Makimura, K., Hasegawa, A., Kamata, H. 2011. In
vitro susceptibility of Prototheca zopfii genotypes 1and 2. Med. Mycol. 49 : 222-224.
Sobukawa, H., Watanabe, M., Kano, R., Ito, T.,
Onozaki, M., Hasegawa, A., and Kamata, H.
2011. In vitro algaecide effect of disinfectants onPrototheca zopfii genotypes 1 and 2. J. Vet. Med Sci.
15 : 1527-1529.

家畜感染症学会誌
5 巻 4 号 2016

牛のプロトテカ乳房炎

Bovine Prototheca Mastitis
Rui Kano
Department of Veterinary Pathobiology,
Nihon University College of Bioresouce Sciences
1866, Kameino, Fujisawa, Kanagawa, 252-0880, Japan【Abstract】
Prototheca are achlorophyllic algae that are ubiquitous in cow-barn environments. Prototheca
zopfii is associated with bovine mastitis, which causes secretion of thin, watery milk with whiteflakes, reducing milk production. Most cases of bovine protothecal mastitis in Japan are chronic andsubclinical. P. zopfii has been biochemically and molecularly divided into at least two genotypes,
genotype 1 and genotype 2. All isolates from bovine mastitis have been identified as genotype
2, suggesting that this genotype is the main causative agent of bovine protothecal mastitis inJapan. Typically, the identification of protothecal mastitis as the causative agent of mastitis has
been depending on a positive result in culture tests of milk samples. P. zopfii genotype 2 was not
susceptible to itraconazole, gentamicin and kanamycin than P. zopfii var. zopfii genotype 1. Genotype
2 was susceptive to alkyldiaminoethylglycine hydrochloride, chlorhexidine, povidone iodine andsodium hypochlorous acid, but not dioxide chlorine, are effective against both genotype 2.
Keywords: b ovin mastitis, genotype 2, prototheca－ 144 －