CC BY
23
АНТИБИОТИКОРЕЗИСТЕНТНОСТЬ УСЛОВНО-ПАТОГЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДОЕМОВ Г. РОСТОВА-НА-ДОНУ
Березняк Елена Александровна,
канд. биол. наук, ФКУЗ РостНИПЧИ Роспотребнадзора, старший научный сотрудник лаборатории биологической
безопасности, г. Ростов-на-Дону Тришина Алена Викторовна,
канд. биол. наук, ФКУЗ РостНИПЧИ Роспотребнадзора, старший научный сотрудник лаборатории биологической
безопасности, г. Ростов-на-Дону Веркина Людмила Михайловна
канд. мед. наук, ФКУЗ РостНИПЧИ Роспотребнадзора, зав. лабораторией биологической безопасности,
г. Ростов-на-Дону, Симонова Ирина Рафиковна
ФКУЗ РостНИПЧИ Роспотребнадзора, научный сотрудник лаборатории биологической безопасности,
г. Ростов-на-Дону
ANTIBIOTIC RESISTANCE OF OPPORTUNISTIC MICROORGANISMS FROM SURFACE WATER BODIES OF ROSTOV-ON-DON
Bereznyak E.A., Trishina A.V., Verkina L.M., Simonova I.R.
АННОТАЦИЯ
Проведено исследование условно-патогенных и патогенных микроорганизмов стационарных точек водных объектов города Ростова-на-Дону в 2014 г. Выявлена гетерогенность микробных популяций условно-патогенных микроорганизмов (УПМ) водоемов. Изучена устойчивость УПМ к антимикробным препаратам для оценки потенциальной опасности появления в водной среде поли- и панрезистентных микроорганизмов. В микробном сообществе УПМ порядка Enterobacteriales доминировали полирезистентные штаммы. В целом, за год их доля составила 49,4%, достигая в отдельные месяцы 81,5% и 85,0%. Среди бактерий порядка Pseudomonadales доля полирезистентных штаммов составила - 27,5%.
Ключевые слова: водные экосистемы, условно-патогенные микроорганизмы, патогенная микрофлора, мониторинг, антибиотикорезистентность.
ABSTRACT
The monitoring of opportunistic and pathogenic microorganisms from the stationary points of water objects of the Rostov-on-Don was carried out in 2014. The study revealed heterogeneity of opportunistic microbial populations in water bodies. Resistance of opportunistic microorganisms to antimicrobial drugs was investigated for the determination ofpotential threat of poly- and panresistant microorganisms emergence in water medium. In opportunistic microorganisms community of Enterobacteriales order the prevalence of polyresistant strains was noted. On the whole, throughout the year their proportion was estimated as 49,4%, reaching 81,5% and 85,0% in some months. Among bacteria of Pseudomonadales order the proportion of polyresistant strains comprised 27,5%.
Key words: aquatic ecosystems, opportunistic microorganisms, pathogenic microflora, monitoring, antibiotic resistance.
Интенсивное распространение антибиотикоустой-чивости микроорганизмов связано с широким применением антибактериальных препаратов (АБП) в медицине, ветеринарии, сельском хозяйстве и других отраслях деятельности человека. Применение химиопрепаратов изменяет состав и функциональные свойства микрофлоры в природных местах обитания в сторону увеличения анти-биотикоустойчивости микробного сообщества.
Вопрос о том, что природные места обитания микроорганизмов, окружающая нас среда являются богатым резервуаром разнообразной антибиотикоустойчивости, можно считать решенным окончательно [7,6 с.123-127]. Поэтому целесообразно расширить круг исследуемых проблем, связанных с распространением антибиотикоре-зистентных патогенных микроорганизмов, включив в него процессы накопления и обмена генов антибиотикорези-стентности среди бактерий в природных экосистемах [3, с. 38-40, 5].
Одним из важнейших аспектов фенотипической характеристики условно-патогенных энтеробактерий является их резистентность к АБП [7 с.2-3]. При этом массовое распространение антибиотикорезистентных штаммов в популяциях УПМ стало важной проблемой в связи с их более высокими адаптационными возможностями по сравнению с возбудителями классических инфекций [2 с. 46-48, 8]. Разнообразный микробный пейзаж возбудите-
лей УПМ, высокий уровень их антибиотикорезистентно-сти говорят о необходимости мониторинга за устойчивостью к АБП. Такой мониторинг должен включать непрерывный сбор информации о частоте выделения резистентных штаммов, анализ и публикацию результатов. Это позволит осуществлять надзор за устойчивостью к антибиотикам, а также идентифицировать специфические случаи появления генетически-модифицированных микроорганизмов с неустановленным влиянием на экосистему [8 с.222, 9].
Цель настоящего исследования - проведение активного сигнального мониторинга чувствительности/устойчивости к АБП условно-патогенных микроорганизмов порядков Enterobacteriales и Pseudomonadales, выделенных из поверхностных водоемов с мая по сентябрь 2014 г., результаты которого могли бы служить индикатором состояния антибиотикорезистентности микроорганизмов поверхностных водоемов г. Ростова-на-Дону.
Материалы и методы
Объекты исследования: условно-патогенные микроорганизмы порядков Enterobacteriales и Pseudomo-nadales, выделенные из стационарных точек поверхностных водоёмов г. Ростова-на-Дону.
Пробы воды из поверхностных водоемов отбирали батометром. Температура воды в момент забора проб составила: май - 22° С; июнь - 21°С; июль - 22-24°С; август - 25°С; сентябрь - 12°С. Для отбора проб воды применяли
стерильные стеклянные или пластмассовые прозрачные бутыли емкостью 1,5 л (ГОСТ 31861-2012 "Вода. Общие требования к отбору проб"; ГОСТ 31942-2012 «Вода. Отбор проб для микробиологического анализа»).
Идентификацию микроорганизмов начинали с изучения морфологии выросших колоний на агаре Хоттин-гера (рН 7,3±0,2) и на селективных средах: Эндо, Плоски-рева, висмут-сульфит агаре. В целях ускорения исследования и значительного сокращения объема работы использовали хромогенную питательную среду (HiCrom UTI Agar Modified, Himedia) для одноэтапного выделения и прямой идентификации наиболее частых и значимых для санитарной микробиологии энтеробактерий. Определение родовой и видовой принадлежности условно-патогенных бактерий осуществляли по результатам совокупности биохимических тестов.
Для быстрой выборочной идентификации микроорганизмов использовали программно-аппаратный комплекс MALDI Biotyper. Масс-спектрометрический анализ проводили с использованием MALDI-TOF масс-спектрометра Microflex («Bruker Daltonics», Германия). Для записи, обработки и анализа масс-спектров использовали программное обеспечение фирмы «Bruker Daltonics» (Германия): flexControl 2.4 (Build 38) и flexAnalysis 2.4 (Build 11).
Чувствительность к антимикробным препаратам определяли методом серийных разведений в агаре Мюл-лера-Хинтон (рН 7,3+0,2). В работе использовали гента-мицин, доксициклин, ампициллин, налидиксовая кислота, левомицетин, нитрофурантоин, ко-тримоксазол (препараты отечественного производства); цефтриаксон (Офра-макс, Ranbaxy, Индия); ципрофлоксацин (цифран, Ranbaxy, Индия). Интерпретацию результатов проводили в соответствии с МУ 4.12.1890-04 путем сопоставления величин минимальной подавляющей концентрации (МПК).
Внутренний контроль качества чувствительности определяли с использованием контрольных штаммов E. coli АТСС 25922 и P. aeruginosa АТСС 27853, которые тестировали параллельно с выделенными из воды изоля-тами. Статистическую обработку результатов осуществляли с помощью стандартных средств программы «Microsoft Office Excel».
При характеристике микроорганизмов использовали общепринятые показатели: «чувствительные», «уме-
ренно-резистентные» и «резистентные». «Умеренно-резистентные» и «резистентные» штаммы были объединены в категорию «резистентные».
Результаты
Всего за период исследования было выделено 225 штаммов условно-патогенных микроорганизмов, относящихся к 16 родам: Escherichia, Enterobacter, Klebsiella, Citrobacter, Salmonella, Pantoea, Proteus, Raoultella, Kluy-vera, Yersinia, Providencia, Morganella, Serratia, Rahnella, Pseudomoms, Acinetobacter.
Каждый штамм был протестирован на чувствительность/устойчивость к различным АБП. Критерии интерпретации значений минимальной подавляющей концентрации антибактериальных препаратов в отношении порядка Enterobacteriales оценивали по таблицам для энте-робактерий, а для порядка Pseudomonadales - по таблицам для неферментирующих микроорганизмов.
Порядок Enterobacteriales. За время исследования было выделено 156 штаммов порядка Enterobacteriales. Изучение влияния антимикробных препаратов на изолированные из воды микроорганизмы показало, что к гента-мицину в мае, июне и сентябре были чувствительны 100% штаммов. Высокая чувствительность к ципрофлоксацину, цефтриаксону и доксициклину регистрировалась в течение всего периода наблюдения.
Доля штаммов, чувствительных к налидиксовой кислоте варьировала от
61% в мае до 100% в сентябре. Частота встречаемости чувствительных к левомицетину микроорганизмов менялась в пределах от 56% до 92,6%. Изменения уровней чувствительности выделенных штаммов к ампициллину в разные месяцы были от 0 до 65,4%, к нитрофурантоину -18,4% до 92,6%. Уровень чувствительности к ко-тримокс-азолу в течение периода наблюдения менялся от 30% до 50%.
Анализ распространенности антибиотикорези-стентности к различным антимикробным препаратам в популяции условно-патогенных энтеробактерий, выделенных в 2014 году из поверхностных водоемов г. Ростова-на-Дону, показал высокую резистентность к ампициллину и ко-тримоксазолу. Интересно отметить, что в июне 2014 г. наблюдалось снижение уровней резистентности ко всем антибактериальным препаратам, за исключением ко-три-моксазола (рис.1).
май июнь июль август сентябрь
Рисунок 1. Динамика доли резистентных к АБП штаммов УПМ
Штаммы, чувствительные ко всем АБП, в нашем исследовании были выделены в июне (35,2%), июле (16,67%) и сентябре (42,3%). Так, в июне и сентябре такие штаммы встречались во всех исследуемых точках, среди них встречались представители родов Escherichia, Morganella, Raoultella, Salmonella, Enterobacter, Pantoea, Citrobacter, Klebsiella.
Доля монорезистентных УПМ варьировала в зависимости от месяца наблюдения (табл. 1). В июне и сентябре зарегистрирована высокая частота встречаемости таких штаммов - 46,3% и 30,8% соответственно, причем в июне монорезистентные штаммы были обнаружены во
всех точках. Среди них встречались представители родов Citrobacter, Escherichia, Providencia - в мае, представители всех родов - в июне, в июле - микроорганизмы родов Klebsiella и Proteus, в августе - Enterobacter, Escherichia, Serratia, в сентябре -Enterobacter, Klebsiella, Pantoea.
Как видно из рисунка 2, в 2014 г. чувствительными ко всем АБП были 21,2% штаммов, монорезистентными -29,5%. Следует отметить, что в микробном сообществе УПМ порядка Enterobacteriales доминировали полирезистентные штаммы. В целом, за год их доля составила 49,4%, достигая в отдельные в отдельные месяцы 81,5% и 85,0%.
Таблица 1
Распределение долей чувствительных к АБП штаммов энтеробактерий
Май n = 38 Июнь n = 54 Июль n = 18 Август n = 20 сентябрь n = 26
Чувствительные 0 35,2% 16,7% 0 42,3%
Монорезистентные 18,4% 46,3% 16,7% 15,0% 30,8%
Полирезистентные 81,5% 18,5% 66,6% 85,0% 26,9%
49,4% (п=77)
Рисунок 2. Доли штаммов порядка Enterobacteriales по чувствительности к АБП (%) в 2014 г.
Порядок Pseudomonadales. Всего в 2014 г. проанализировано по чувствительности/устойчивости к антибактериальным препаратам 69 штаммов неферментирующих бактерий родов Acinetobacter (57 штаммов) и Pseudomonas (12 штаммов). Все исследуемые штаммы показали стопроцентную чувствительность к цефтриаксону. Выделенные в мае, июне, июле и сентябре штаммы были чувствительны к ципрофлоксацину, только 36,8% изолятов, проанализированных в августе, проявили устойчивость к этому АБП. Эффективность гентамицина in vitro по отношению к исследуемым штаммам была 100% в мае, июне и сентябре. В июле и августе доля чувствительных штаммов составила 66,7% и 79% соответственно.
Резистентность к левомецитину и ко-тримоксазолу у выделенных штаммов варьировала от 16,6% до 100% в разные месяцы. Больше всего устойчивых к различным АБП штаммов неферментирующих бактерий было выделено в августе (к ципрофлоксацину - 36,8%, левомицетину - 36,8%, ко-тримоксазолу - 73,7%, гентамицину - 21%).
Род Acinetobacter показал высокую устойчивость к ко-тримоксазолу
(49,1%) и левомицетину (35,0%). Доля устойчивых к ципрофлоксацину и гентамицину штаммов Acinetobacter составила 10,5%. Среди выделенных изолятов устойчивых к цефтриаксону штаммов выделено не было.
Среди выделенных представителей рода Pseudomonas 50% штаммов были устойчивы к левомицетину и
50% к ко-тримоксазолу. Штаммов псевдомонад, устойчивых к ципрофлоксацину, цефтриаксону и гентамицину, обнаружено не было.
Представляют интерес данные, полученные при динамическом микробиологическом мониторинге нефер-ментирующих бактерий в 2014 году. Чувствительными ко всем АБП были 31,8% штаммов, монорезистентными -40,5%, полирезистентными - 27,5%.
Свойство полирезистентности было отмечено у представителей разных видов и родов условно-патогенных энтеробактерий (рис. 3).
Сто процентов бактерий родов Yersinia, Rahnella, Kluyvera, большая часть представителей родов Escherichia, Klebsiella, Enterobacter и Morganella обладали полирезистентностью, доля Citrobacter составила 42,9%, Proteus 33,3%, Acinetobacter 28,1%, Pseudomonas 25,0%.
Больше всего монорезистентных штаммов выявлено среди бактерий родов Proteus (66,6%) и Pseudomonas (58,3%), половина представителей родов Providencia и Raoultella также оказались монорезистентными.
Заключение
Проведенный микробиологический мониторинг свидетельствует о возрастающей антропогенной нагрузке и неблагоприятной экологической обстановке в исследуемых точках.
В микробном сообществе УПМ порядка Enterobacteriales доминировали полирезистентные штаммы. В целом, за год их доля составила 49,4%, достигая в отдельные
месяцы 81,5% и 85,0%. Среди бактерий порядка Pseudo-monadales доля полирезистентных штаммов составила -27,5%.
Полученные результаты могут послужить основой для создания базы данных о штаммах УПМ, циркулирую-
120%
100%
щих в водных экосистемах г. Ростова-на-Дону, для дальнейшего мониторирования водных экосистем, что могло бы способствовать переводу биологического контроля в системе обеспечения биологической безопасности из режима «устранение последствий» в режим «предупреждения».
чувствит | монорезис I полирезист.
0- S<? e-i
Рисунок 3. Распределение профилей антибиотикорезистентности по родам УПМ
Список литературы
1. Анганова Е.В. Условно-патогенные энтеробакте-рии: доминирующие популяции, биологические свойства, медико-экологическая значимость: Авто-реф. дисс. докт. мед. наук. Иркутск, 2012. - 47 с.
2. Веркина Л.М., Березняк Е.А., Титова С.В., Три-шина А.В., Симонова И.Р., Селянская Н.А., Кирилова О.Д. Мониторинг антибиотикорезистентности условно-патогенных микроорганизмов поверхностных водоемов // Медицинский альманах. - 2014.-Вып. 4(34) - С.46-48.
3. Виноградова К.А., Булгакова В.Г., Полин А.Н., Ко-жевин П.А. Устойчивость микроорганизмов к антибиотикам: резистома, ее объем, разнообразие и развитие // Антибиотики и химиотерапия. - 2013.- Вып. 5-6 (58) -С. 38-48.
4. Онищенко Г.Г. Актул. Пробл. Биол. безопасности // Вестник РАМН.- 2013.- Вып.11(2). - С.4-11.
5. Супотницкий М.В. Механизмы развития резистентности к антибиотикам у бактерий // Биопрепараты. - 2011.- Вып. 2.- С. 4-44.
6. Abdullah M., Alzahrani I., Youssuf A. Antibiotic resistance in Escherichia coli strains isolated from water springs in Al-Ahsa Region // African Journal of Microbiology Research. -2011.- Vol. 5(2).- Р. 123-130.
7. Jesse A. Port, Alison C. Cullen, Jemes C. Wallace, Marissa N. Smith, Eleine M. Faustman. Metagenomic Frameworks for Monitoring Antibiotic Resistance in Aquatic Environments // Environmental Health Perspectives. Vol. 122.-N.3.- Р.222-228.
8. 3rd Symposium on Antimicrobial Resistance in Animals and the Environment. 2009. ARAE. TourVinci, 1-3 June 118.
9. Tenover F.C. 2005. Global problem of antimicrobial resistance // Russ.Med.J. Vol. 4.- Р. 1-6.
ПСИХОЛОГИЧЕСКИЙ КРИЗИС ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СОЦИАЛЬНОЙ ФОРМЫ С ЭКОСИСТЕМНОЙ ФОРМОЙ РАЗВИТИЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ
Зубков Аркадий Федорович
Профессор, доктор биологических наук, Всероссийский НИИ зашиты растений, Санкт-Петербург
PSYCHOLOGICAL CRISIS OF INTERACTION OF SOCIAL AND ECOSYSTEM FORMS OF LIFE DEVELOPMENT ON THE EARTH
Zubkov Arkady Fedorovich, Professor, Dr.Sci.Biol., All-Russian Research Institute ofPlant Protection, St. Petersburg АННОТАЦИЯ
В представленной статье продолжено рассмотрение более общей темы «Видовая, экосистемная и социальная формы развития живого на Земле» [5,6,7], а именно - социальный уклон Человека во взаимодействии с природой, главным образом, с экосистемной формой развития жизни на Земле. ABSTRACT
The details of more general subject "Specific, Ecosystem and Social Forms ofLife Development on the Earth " [5,6,7] are presented; namely, the social bias of the Human in interaction with the nature, mainly, with an ecosystem form of life development on the Earth.
