Vaccinium forest berries as potential vehicles for taeniid eggs : detection and dispersal

Certain members of the Taeniidae family, including Echinococcus spp., pose a significant zoonotic threat to humans. Among these, Echinococcus multilocularis is particularly worrisome due to its high mortality rate and subtle disease progression. Recent research has honed in on the potential contamination risk of food items, notably fruits, berries, and vegetables, by these parasites. There is speculation that parasite eggs could adhere to the surface of these food items, especially berries, potentially infecting humans who consume them raw. Plants growing close to the ground have been identified as potential carriers since they can become contaminated from animal droppings and are challenging to wash thoroughly. Eggs can spread from definitive hosts' feces directly to berries or be transported by insects, wind, or water droplets. This study specifically focused on lingonberries (Vaccinium vitis-idaea) and bilberries (Vaccinium myrtillus), both economically significant and widely consumed wild forest berries. In a first study, a new SYBR Green based qPCR method was created to specifically detect E. multilocularis and Echinococcus canadensis DNA in bilberries. This method allowed reliable detection of 50 E. multilocularis eggs in 250 grams of bilberries. Commercial berry samples (n = 42) from Finland and Estonia were also tested, with no discoveries of Echinococcus DNA. To investigate the berry contamination risk in natural environment, a non-zoonotic Taenia laticollis tapeworm was used as a model parasite for egg contamination, representing more dangerous and zoonotic Taeniidae like Echinococcus spp. Taenia laticollis primarily infects lynxes (Lynx lynx), and adult parasites were obtained from these animals for egg extraction. In a second study, two methods were employed to detect these eggs in berries. Firstly, a washing and sieving method to collect microscopic taeniid eggs from the berries, which were then visualized using Calcofluor White stain under a fluorescent microscope. This stain binds to chitin in the eggshell, making it easier to detect among debris. Secondly, T. laticollis specific SYBR Green qPCR was used to detect egg DNA. To assess whether forest berries can serve as adhesion surfaces for taeniid eggs, controlled experiments were conducted in managed forests. Plots measuring 1 square meter each were evenly sprayed with 30,000 or 60,000 T. laticollis eggs suspended in water. Berries were then collected from these plots after 24 hours. All samples tested positive for T. laticollis DNA through qPCR, and only one sample was negative in microscopic examination. Control samples were consistently negative. These findings indicate that bilberries and lingonberries contained both T. laticollis eggs and DNA, suggesting that berries can act as carriers for taeniid eggs, at least temporarily, posing a potential risk to humans. The study also explored the dispersion of taeniid eggs in natural forests. Fox feces spiked with T. laticollis eggs were placed in areas with robust berry growth. Berries were collected at various distances from the initial contamination site after 41-42 days. Taeniid DNA was detected in the berry samples through qPCR. Interestingly, while bilberries showed evidence of parasite egg dispersion, lingonberries remained negative, despite higher egg quantities used in the study. Given that both lingonberries and bilberries can serve as short-term carriers and bilberries as long-term carriers for taeniid eggs, it becomes crucial to assess control measures should zoonotic tapeworms become more prevalent in Finland. Currently, only E. canadensis is endemic in Finland, with infections in intermediate or definitive hosts being rare. The focus should be on bilberries since they are often consumed raw, have a shorter shelf life, and possess less cuticle wax compared to lingonberries. Additionally, the role of various fresh products in the transmission of Echinococcus spp. should be evaluated in future research.

Metsissä kasvavilla marjoilla, erityisesti mustikalla ja puolukalla, on Suomessa suuri terveydellinen ja taloudellinen merkitys. Väitöskirja käsittelee heisimadon munien DNA:n toteamiseen perustuvaa menetelmää mustikka- ja puolukkanäytteistä ja heisimadon munien tarttumista ja leviämistä marjojen pintaan. Tutkimuksessa tarkastellaan Taeniidae-heimoon kuuluvia loismatoja, johon myös ihmiselle vaaralliset ekinokokit kuuluvat. Myyräekinokokki (Echinococcus multilocularis) voi johtaa hitaasti etenevään, mutta tappavaan tautiin. Suomessa myyräekinokokkia ei ole todettu, mutta sitä esiintyy lähialueilla. Suomessa esiintyy Fennoskandian hirviekinokokkia (Echinococcus canadensis), joka voi tarttua ihmiseen, mutta aiheuttaa lievemmän taudin kuin myyräekinokokki. Viime aikoina ekinokokki-tutkimus on keskittynyt ruoan saastumisriskiin, erityisesti hedelmiin, marjoihin ja vihanneksiin. Tutkimuksessa kehitettiin menetelmiä mikroskooppisten heisimadon munien ja DNA:n toteamiseksi. Suomen kannalta merkittävät myyräekinokokki ja hirviekinokokki voidaan erottaa toisistaan sulamiskäyräanalyysissa PCR:ssa. Kokeellisessa kontaminaatiossa luotettava havaitseminen saavutettiin viidelläkymmenellä myyräekinokokin munalla 250 grammaa mustikoita kohti. Suomen ja Viron toreilta hankituista mustikkanäytteistä ei löytynyt ekinokokki-DNA:ta. Heisimadon munien tarttumista marjoihin luonnossa tutkittiin suihkuttamalla malliloisena toimivan, ihmiselle vaarattoman, ilveksen heisimadon (Taenia laticollis) munia koealueille marjametsään. Marjat poimittiin vuorokauden kuluttua. Marjanäytteistä eristetty sakka tutkittiin spesifisellä kyseisen loisen DNA:n havaitsemiseen kehitetyllä kvantitatiivisella PCR-menetelmällä sekä mikroskopoimalla osa sakasta fluoresoivan väriaineen (Calcofluor White) avulla munien toteamista varten. Heisimadon DNA:ta todettiin kaikissa näytteissä, ja vain yhdessä puolukkanäytteessä ei todettu munia mikroskopointimenetelmällä. Lisäksi tutkimme heisimadon munien leviämistä luonnonmetsissä. Tätä varten ketun ulostetta kontaminoitiin T. laticollis -munilla. Kontaminoidut ulosteet sijoitettiin tutkimusalueille hyville mustikan ja puolukan kasvupaikoille. Marjat kerättiin eri etäisyyksiltä (0–15 m) 41–42 päivän kuluttua. Loisen DNA tutkittiin marjanäytteistä PCR-menetelmällä. Loismunien todettiin levinneen mustikoihin, mutta ei puolukoihin. Koska sekä puolukat että mustikat toimivat lyhytaikaisina ja mustikat pitkäaikaisina tartuntavälineinä heisimadon munille, on tärkeää arvioida tarvittavia torjuntatoimenpiteitä, jos vaaralliset heisimadot yleistyvät Suomessa.

ei saavutettava