CC BY
86
гиена и санитария. 2016; 95(12)
РРк http://dx.doi.org/10.1882/0016-9900-2016-95-12-1124-1128_
Обзорная статья
среды микроорганизмами. Преобладающими группами бактерий были грамположительные палочки, дрожжевые и плесневые грибы. Приоритетными химическими загрязнителями воздуха рабочей зоны являются сероводород, смесь природных меркаптанов, аммиак, фенол, формальдегид.
3. Комплексная оценка условий труда рабочих, обслуживающих канализационные насосные станции, позволила отнести их по показателям вредности и опасности фактора производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса к 3-му классу (вредные условия труда) 2-й и 3-й степени.
4. Профилактические мероприятия, направленные на минимизацию вредных производственных факторов, должны включать применение оборудования по очистке воздуха рабочей зоны, обладающего сочетанным одерометрическим и микро-боцидным действием. Необходимо автоматизировать трудовой процесс на КНС с целью максимального исключения ручного труда и контакта с вредными производственными факторами; провести установку дополнительного оборудования, обеспечивающего фильтрацию воздуха на рабочих местах, расположенных непосредственно в отделениях КНС, а также воздуха, выбрасываемого в атмосферу; обеспечить герметизацию оборудования с использованием шумоизолирующих материалов.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Литер ату р а
1. Рахманин Ю.А., Иванов С.И., Новиков С.М., Ревазова Ю.А., Русаков И.В. Актуальные проблемы комплексной гигиенической характеристики факторов городской среды и их воздействие на здоровье населения. Гигиена и санитария. 2006; 85 (5): 5-7.
2. Ромашов П.Г., Семенова В.В, ред. Гигиенические аспекты эксплуатации городских очистных сооружений с технологией сжигания осадка сточных вод. Учебное пособие. СПб.: СЗГМУ им. И.И. Мечникова; 2007.
3. Кармазинов Ф.В. Водоснабжение Санкт-Петербурга: 300-летию Санкт-Петербурга посвящается. СПб.: Новый журнал; 2003.
4. Рахманин Ю.А., Новиков С.М., Авалиани С.Л., Синицина О.О., Ша-шина Т. А. Современные проблемы оценки риска воздействия факторов окружающей среды на здоровье населения и пути ее совершенствования. Анализ риска здоровью. 2015; (2): 4-11.
5. Пинигин М.А. Оценка риска воздействия атмосферных загрязнений на здоровье населения. В кн.: Проблемы оценки риска здоровью на-
селения от воздействия факторов окружающей среды: материалы конференции. М.; 2004.
6. Семенова В.В., Фигуровский А.П., Аликбаева Л.А., Васильев О.Д. Исследование микробной контаминации воздуха и рабочих поверхностей в основных цехах станции биологической очистки сточных вод. В кн.: Эпидемиология, диагностика и профилактика вирусных гепатитов. Современное состояние: материалы конференции. СПб.; 2006.
7. Недачин А.Е., Дмитриева Р.А., Доскина Т. В., Долгин В.А., Чуланов В.П., Пименов Н.Н. Сточные воды как резервуар возбудителей кишечных вирусных инфекций. Гигиена и санитария. 2015; 94 (7): 37-40.
8. Перегуд Е.А. Химический анализ воздуха. Ленинград: Химия; 1976.
References
1. Rakhmanin Yu.A., Ivanov S.I., Novikov S.M., Revazova Yu.A., Rusakov I.V. Actual problems of complex hygienic characteristics of the urban environment factors and their impact on public health. Gigiena i sanitariya. 2006; 85 (5): 5-7. (in Russian)
2. Romashov P.G., Semenova V.V, eds. Hygienic Aspects of the Operation of Municipal Wastewater Treatment Plants with Wastewater Sludge Incineration Technology. Tutorial [Gigienicheskie aspekty ekspluatatsii gorodskikh ochistnykh sooruzheniy s tekhnologiey szhiganiya osadka stochnykh vod. Uchebnoe posobie]. St. Petersburg: SZGMU im. I.I. Mechnikova; 2007. (in Russian)
3. Karmazinov F.V. Water Supply of Saint-Petersburg 300-Anniversary of Saint Petersburg Dedicated [Vodosnabzhenie Sankt-Peterburga: 300-letiyu Sankt-Peterburga posvyashchaetsya]. St. Petersburg: Novyy zhurnal; 2003. (in Russian)
4. Rakhmanin Yu.A., Novikov S.M., Avaliani S.L., Sinitsina O.O., Shashina T.A. Current problems in the risk assessment of the impact of environmental factors on human health and the ways of its improvement. Analiz riska zdorov'yu. 2015; (2): 4-11. (in Russian)
5. Pinigin M.A. Risk assessment of the impact of air pollution on human health. In: Problems of Risk Assessment to Human Health from Exposure to Environmental Factors: Conference Materials [Problemy otsenki riska zdorov'yu naseleniya ot vozdeystviya faktorov okruzhayushchey sredy: materialy konferentsii]. Moscow; 2004. (in Russian)
6. Semenova V.V., Figurovskiy A.P., Alikbaeva L.A., Vasil'ev O.D. The study of microbial contamination of the air and work surfaces in the main shops of the station biological treatment of wastewater. In: Epidemiology, Diagnosis and Prevention of Viral Hepatitis. Current Status: Conference Materials. [Epidemiologiya, diagnostika i profilaktika virusnykh gepetitov. Sovremen-noe sostoyanie: materialy konferentsii]. St. Petersburg; 2006. (in Russian)
7. Nedachin A.E., Dmitrieva R.A., Doskina T.V., Dolgin V.A., Chulanov V.P., Pimenov N.N. Wastewater intestinal pathogens as a reservoir of viral infections. Gigiena i sanitariya. 2015; 94 (7): 37-40. (in Russian)
8. Peregud E.A. Chemical Analysis of Air [Khimicheskiy analiz vozdukha]. Leningrad: Khimiya; 1976. (in Russian)
Поступила 23.06.16 Принята к печати 04.10.16
О КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2016
УДК 614.777:579.842.17]-078
АнгановаЕ.В.1,3, СавченковМ.Ф.1,2, Степаненко Л.А.2, Савилов Е.Д.1, 3
МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ УСЛОВНО-ПАТОГЕННЫХ ЭНТЕРОБАКТЕРИЙ В РЕКЕ ЛЕНЕ
1ФГБНУ «Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека», 664003, Иркутск;
2ГБОУ ВПО «Иркутский государственный медицинский университет» Минздрава России, 664003, Иркутск;
3ГБОУ ДПО «Иркутская государственная медицинская академия последипломного образования» Минздрава России, 664079, Иркутск
Цель - изучение циркуляции, биологической активности, персистентного потенциала и генотипических характеристик условно-патогенных энтеробактерий (УПЭ) микробиоценоза реки Лены - одного из крупнейших источников водоснабжения России и Сибири. Показано, что грамотрицательная составляющая микробиоценоза реки Лена преимущественно представлена микроорганизмами семейства Enterobacteriaceaе (около 80%), среди которых преобладали бактерии родов Escherichia (класс доминант) и Enterobacter и Klebsiella (класс субдоминант). Установлено, что в условиях антропогенного загрязнения происходит перестройка микробиоценоза реки в сторону увеличения доли УПЭ, их видового разнообразия; наблюдается изменение биологической активности микроорганизмов, увеличивается доля антилизоцимактивных штаммов, а также изолятов, обладающих гемолитической активностью, продукцией ДНКазы, фосфатазы. Изменяются параметры системы «лизоцим-антилизоцим» в сторону увеличения частоты встречаемости антилизоцимактивных штаммов, что отражает перестройку микробиоценоза. Показано, что микроорганизмы водоемов в условиях антропогенного воздействия обладают множественной антибиотикорезистентно-стью. Содержание грамотрицательных условно-патогенных энтеробактерий в микробиоценозах водных экосистем определяет потенциальную опасность водного объекта, оказывая влияние на уровень антибио-тикорезистентности штаммов. Выявлено, что УПЭ микробного сообщества реки Лены в районе Якутска
Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016; 95(12)
_DOI: http://dx.doi.org/10.1882/0016-9900-2016-95-12-1124-11284
Original article
характеризуются наличием генетических детерминант патогенности (hlyA и sfaG), что свидетельствует об их потенциальной эпидемиологической значимости. Выявление микроорганизмов с высокой биологической активностью можно использовать в качестве маркера их эпидемиологической опасности.
Ключевые слова: мониторинг; водные объекты; антропогенное воздействие; условно-патогенные энтеробак-терии; биологические свойства; персистентный потенциал; генетические детерминанты патогенности.
Для цитирования: Анганова Е.В., Савченков М.Ф., Степаненко Л.А., Савилов Е.Д. Микробиологический мониторинг условно-патогенных энтеробактерий в реке Лене. Гигиена и санитария. 2016; 95(12): 1124-1128. D0I:http://dx.doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-12-1124-1128
Anganova E.V.13, Savchenkov M.F.12, Stepanenko L.A.2, Savilov E.D.13
MICROBIOLOGICAL MONITORING OF ОPPORTUNISTIC ENTEROBACTERIACEAE OF THE LENA RIVER
'Scientific Centre for Family Health and Human Reproduction Problems, Irkutsk, 664003, Russian Federation; 2Irkutsk State Medical University, Irkutsk, 664003, Russian Federation;
3Irkutsk State Medical Academy of Postgraduate Education, Irkutsk, 664079, Russian Federation
The aim is the study of the circulation, biological activity, persistent potential and genotypic characteristics of оpportunistic Enterobacteriaceae of microbial community of the Lena River which is the one of the largest sources of water in Russia and Siberia. Gram-negative component of microbial community in the Lena River was mainly represented by Enterobacteriaceae (80%), including dominated Escherichia (dominant class) and Enterobacter and Klebsiella (subdominant class). In conditions of anthropogenic pollution there is a reorganization of microbial community of the Lena River in the direction of the increase in the proportion of opportunistic pathogens, their species diversity; there is a change of the biological activity of microorganisms, gains of share of strains characterized by antilysozyme activity, hemolytic activity, production DNase, phosphatase. The parameters of system "lysozyme-antilysozyme" are changing, the frequency of the occurrence of bacteria with antilysozyme activity is increasing. This shows the restructurization of the microbial community of water objects. Microorganisms of water objects in territories of anthropogenic pollution are characterized by multiple antibiotic resistance. The proportion of gram-negative opportunistic Enterobacteriaceae in microbial communities of water ecosystems determines the potential danger of water objects and the impact on the level of antibiotic resistance of bacteria. Opportunistic Enterobacteriaceae of microbial community of the Lena River near the city of Yakutsk are characterized by the presence of genetic determinants of pathogenicity (hlyA and sfaG). This is indicative of their potential epidemiological relevance. Microorganisms with high biological activity are markers of their epidemiological danger.
Keywords: monitoring; water objects; anthropogenic pollution; оpportunistic Enterobacteriaceae; biological activity; persistence characteristics; genetic determinants of pathogenicity
For citation: Anganova E.V., Savchenkov M.F., Stepanenko L.A., Savilov E.D. Microbiological monitoring of оpportunistic Enterobacteriaceae of the Lena river. Gigiena i Sanitaria (Hygiene and Sanitation, Russian journal) 2016; 95(12): 1124-1128. (In Russ.). DOI: http://dx.doi. org/ 10.18821/0016-9900-2016-95-12-1124-1128
For correspondence: Elena V. Anganova, MD, PhD, DSci., senior researcher of the Laboratory of epidemiologically and socially - significant infections of the Scientific Centre for Family Health and Human Reproduction Problems, Irkutsk, 664003, Russian Federation, professor of the Department of Epidemiology and Microbiology of the Irkutsk State Medical Academy of Postgraduate Education, Irkutsk, 664079, Russian Federation. E-mail: [email protected]
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest. Acknowledgement. The study had no sponsorship. Received: 07.06.2016 Accepted: 04.10.2016
Введение
Регистрируемое повсеместно ухудшение экологического и санитарного состояния водоемов определяет повышенный интерес исследователей к углубленному изучению бактерий водных микробиоценозов [1-4], в частности представителей семейства ЕШеюЬа^епасеае, большую часть которых принято считать условно-патогенными, так как при определенных обстоятельствах они могут иметь этиологическое значение в возникновении и развитии инфекционных болезней [5, 6]. В связи с этим при мониторинге водных объектов особого внимания заслуживает изучение структуры микробиоценозов водных экосистем, биологической активности условно-патогенных энтеробакте-рий (УПЭ) [7]. Микроорганизмы, выделенные из вод в районах антропогенного загрязнения, продуцируют ДНКазу, проявляют гемолитическую, адгезивную активность [8, 9]. Наблюдается сохранение или усиление патогенных и вирулентных свойств, что
Для корреспонденции: Анганова Елена Витальевна, д-р биол. наук, ст. науч. сотр. лаб. эпидемиологических и социально-значимых инфекций ФГБНУ «Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека», проф. каф. эпидемиологии и микробиологии ГБОУ ДПО «Иркутская государственная медицинская академия последипломного образования», 664003, Иркутск. E-mail: [email protected]
подтверждает высокую потенциальную степень опасности бактерий данной группы [9].
По мнению Е.А. Селивановой [10], О.В. Бухарина [2], существенным дополнением для оценки санитарного состояния водоема является изучение персистентных свойств микроорганизмов, так как бактерии с высоким персистент-ным потенциалом могут ухудшать санитарные показатели водоемов. Исследованиями Ю.А. Макарова в водоемах, испытывающих антропогенное воздействие, выявлены энтеро-бактерии (Citrobacter, Klebsiella, E. coli, Edwardsiella), обладающие факторами персистенции [5]. Кроме того, по данным А.О. Плотникова и соавт. [11], для выживания бактерий в воде природных экосистем важное значение имеют лизоцим-анти-лизоцимные взаимодействия.
Важным информативным свойством водных изолятов условно-патогенных энтеробактерий является их отношение к антимикробным препаратам (АМП) [12]. Приобретение антибиотико-резистентности энтеробактериями отражает их эволюционную изменчивость под воздействием факторов окружающей среды. Уровень антибиотикорезистентности микроорганизмов водных экосистем является одним из показателей испытываемой ими антропогенной нагрузки [13-15].
Исходя из вышеизложенного, целью работы является изучение циркуляции, биологической активности, персистентного потенциала и генотипических характеристик условно-патогенных энтеробактерий микробиоценоза реки Лены.
гиена и санитария. 2016; 95(12)
DOI: http://dx.doi.org/10.1882/0016-9900-2016-95-12-1124-1128_
Оригинальная статья
Материал и методы
В работе представлены результаты изучения микроорганизмов, выделенных из вод одного из крупнейших водоемов России и Восточной Сибири и Севера - реки Лены от верховья (Иркутская область) до впадения в море Лаптевых (Республика Саха (Якутия) за период 1999-2008 гг. Объем выполненных исследований: идентифицировано около 3000 культур УПЭ; определено фенотипических маркеров - у 1820 изолятов; проведено моле-кулярно-генетических исследований (количество штаммов/количество исследований) - 89/623; проведено определение вирулентности микроорганизмов (количество штаммов/количество животных) - 9/27.
Отбор проб воды, выделение культур микроорганизмов, их идентификацию проводили по общепринятым методикам1, 2 [16]. Для выборочной идентификации использовали баканализатор Sceptor (Becton Dickinson, ША).Определение щелочной фосфа-тазы, продукции ДНК-азы, протеолитической, гемолитической и адгезивной активности осуществляли согласно стандартным методам [18], персистентных свойств - по методике О.В. Бухарина [17]. Показатель, характеризующий состояние системы «лизо-цим-антилизоцим», подсчитывали как соотношение числа ли-зоцимактивных и антилизоцимактивных микроорганизмов [11]. Определение антибиотикорезистентности микроорганизмов и оценку результатов осуществляли согласно МУК 4.2.1890-04.3
При проведении молекулярно-генетических исследований использовали стандартный набор «АмплиСенс-1» (производство ГУН ЦНИИЭ Роспотребнадзора), амплификатор «Mas-tercycler" (фирма "Eppendorf"). Подбор температуры отжига праймеров осуществляли экспериментальным путем, а также используя данные литературы [18]. Бактерии тестировали методом ПЦР на наличие генов вирулентности. Использовали праймеры к ряду генов, обнаруженных в составе «островков» патогенности E. coli, контролирующих адгезию S типа (sfaA-(F1) 5'-cggtgtgcgtagttcaat-3', (R1)-5'-cacccgcatggataaaaa-3'; sfaG-(F2) 5'-tgccgggaacacagaccatag-3', (R2)-5'-caatcttgataccgccagcattc-3') и 1 типа (fimA-(F3) 5'-сgacgcatcttcctcattcttct-3', (R3)-5'-attg-gttccgttattcagggttgtt-3'); продукцию гемолизинов (hlyA-(F4) 5'- cacgcgtgccgacaagtt-3', (R4)-5'-gccacatcccggaaatcaat-3'; hlyB-(F 5)-5'-cgacgtcgccttgatgata-3', (R5)-5'-tccccctgcttaatactgagat-3'); синтез железорегулируемого белка (irp-2-(F6)-5'-gttgctgtccat-caagcacg-3', (R6)-5'-gccggaaagcctggccttta-3'). Праймеры синтезирована: в НПФ «Литех» (Москва). Анализ продуктов ПЦР проводили при помощи электрофореза в 1,5% агарозном геле (камера электрофоретическая «SE-2"). Использовали агарозу производства "Sigma" (США) на трис-боратном буфере, добавляли 1% р-р бромистого этидия. Амплифицированный фрагмент идентифицировали по размеру, используя для сравнения маркер молекулярного веса ДНК GeneRuler 100 Ьр DNALadderPlus. Результаты документировали с использованием видеосистемы гель-документирования и программы «GelImager».
Оценку вирулентности in vivo проводили по способности вызывать гибель белых мышей путем введения им внутрибрю-шинно 0,5 мл суспензии, использовали три мыши для каждой бактериальной культуры, отмечая изменения через 6, 24, 48, 72 ч и 10 сут Эксперименты выполняли на беспородных белых мышах в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных»4.
Статистическую обработку результатов проводили на основе общепринятых критериев статистики [19]. Для количественной оценки степени доминирования микроорганизмов использовали шкалу Е.Л. Любарского [20] в интерпретации: класс абсолютных доминант (границы класса по доле (N) от 100 до 64%), доминант (36% < N < 64%), субдоминант (14% < N < 36%), второстепенный (6% < N < 14%) и редкий (N < 6%) классы. Для
1 Об унификации микробиологических (бактериологических) методов исследования, применяемых в клинико-диагностических лабораториях лечебно-профилактических учреждений: приказ МЗ СССР № 535 от 22.04.85.
2 Общие требования к отбору проб: ГОСТ Р 51592-2000. М.; 2000.
3 Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам: Методические указания 4.2.1890-04. М.; 2004.
4 Правила проведения работ с использованием экспериментальных животных: приказ Министерства высшего и среднего специального образования СССР № 742 от 13.11.1984.
определения разнообразия бактерий микробиоценоза реки Лены использовали индекс видового разнообразия Margalef (d) [21]. При оценке антибиотикорезистентности микроорганизмов учитывали чувствительные, моно-, умеренно- (к двум-пяти антибиотикам), поли- (к шести и более антимикробным препаратам) резистентные микроорганизмы [22].
Для определения значимости различий полученных показателей использовали критерий Стьюдента после проверки совокупностей на нормальность распределения. При сравнении связанных выборок использовали парный критерий Вилкоксона. Для выявления связи между долями условно-патогенных энте-робактерий в микробном сообществе и удельным весом поли-антибиотикорезистентных штаммов проводили корреляционно-регрессионный анализ.
Результаты и обсуждение
Проведенные исследования показали, что грамотрица-тельная составляющая микробиоценоза реки Лены преимущественно была представлена микроорганизмами семейства Enterobacteriaceae, которые составили около 80% среди грамо-трицательных бактерий других семейств. Получены данные, свидетельствующие об увеличении доли условно-патогенных микроорганизмов в местах наибольшего антропогенного воздействия (крупные населенные пункты, береговая линия реки, места сброса сточных вод). В частности, установлено, что на всей протяженности реки Лены от ее верховья (наиболее обжитые места) до низовья (малонаселенная территория) в структуре микробного сообщества водного объекта отмечалось уменьшение доли условно-патогенных грамотрицательных бактерий. Данная тенденция имеет значимый характер (r = -0,506; р < 0,01). При изучении микробиоценозов воды реки Лены в зависимости от расположения населенных пунктов выявлено, что выше населенных пунктов микробное сообщество воды представлено условно-патогенными бактериями на 5,9%, а ниже - данный показатель увеличивается в 3 раза (р < 0,05).Следует отметить увеличение в 2,6 раза (до 17,7%) доли грамотрицательных микроорганизмов в составе сообщества реки Лены в районе береговой части по сравнению с фарватером (p < 0,05).
Учитывая, что энтеробактерии составляли существенно большую часть (р < 0,05) грамотрицательной составляющей микробиоценоза водоема, а также отличались наиболее широким видовым спектром, для систематизации значимости различных представителей данного семейства проведена количественная оценка степени доминирования микроорганизмов. Выполненный анализ не выявил микроорганизмов, относящихся к классу абсолютных доминант. Все микроорганизмы относились к четырем классам (доминант, субдоминант, второстепенный и редкий классы). При этом в класс доминант вошли штаммы рода Escherichia (граница класса по доле от 64 до 100%). Субдоминантами оказались бактерии родов Enterobacter и Klebsiella. К второстепенному классу относились бактерии рода Pantoea, редкому классу - Proteus, Morganella и Citrobacter. Следует также отметить, что в течение всего периода наблюдения колебания частоты встречаемости отдельных представителей семейства Enterobacteriaceae находились в пределах указанных классов. В то же время выявлены изменения на уровне разнообразия микроорганизмов этого семейства. Изучение варьирования содержания условно-патогенных энтеробактерий в составе микробиоценозов реки Лены в зоне Якутска и прилегающих к нему территорий, испытывающих выраженный антропогенный прессинг, показало, что индекс видового разнообразия (d) микроорганизмов (по R. Margalef) микробного сообщества составил на этом участке 5,86 и был выше по сравнению с микробиоценозом реки на всей ее протяженности (4,47). Таким образом, показатели индекса видового разнообразия характеризуют изменение спектра грамотрицательных УПЭ в микробных сообществах водных экосистем и отражают направленность их трансформации.
Изучение фенотипических характеристик водных изолятов УПЭ показало, что более трети всех микроорганизмов обладали антилизоцимной активностью, способствующей их выживанию во внешней среде, и продуцировали фосфатазу. Частота встречаемости антилизоцимной активности и щелочной фосфатазы превышала (р < 0,05) наличие других фенотипических признаков (38,1 и 34,9% соответственно): адгезия и продукция ДНКазы
выявлена у 17,5 и 14,3% штаммов соответственно; гемолитическая и протеолитическая активность - у десятой части микроорганизмов.
Результаты проведенных исследований позволили установить наличие выраженной корреляционной связи между распространенностью УПЭ в структуре микробиоценозов и наличием у них таких свойств, как антилизоцимная активность (r = 0,786; p < 0,05), продукция ДНКазы (r = 0,871; p < 0,01) и адгезивная активность (r = 0,875; p < 0,01). Также установлена зависимость между значимостью условно-патогенных микроорганизмов (по шкале доминирования) и наличием у них сочетанности фено-типических проявлений. Так, микроорганизмы, обладающие несколькими фенотипическими признаками, входили по шкале доминирования в классы доминант, субдоминант и второстепенный класс. Микроорганизмы E. coli, Klebsiella spp. и Enterobacter spp. имели самый широкий спектр фенотипических свойств. Наиболее высокая частота встречаемости сочетанного проявления фенотипических признаков была характерна для Klebsiella spp. (пятая часть штаммов данного рода), а биопрофиль E. coli характеризовался наибольшим разнообразием фенотипических свойств (пять вариантов).
Следующий раздел настоящего сообщения посвящен оценке фенотипических признаков УПЭ, которые характеризуют не только биопрофиль отдельных водных изолятов, но также отражают состояние микробиоценоза водной экосистемы. Изучение вариабельности фенотипических свойств УПЭ в зависимости от точки отбора проб воды показало, что микроорганизмы, обладающие сочетанием трех и четырех фенотипических маркеров, были характерны только для микробного сообщества реки Лены в районе Якутска и прилегающих к нему территорий (2,7 и 11,1% соответственно) и не встречались на других участках реки.
Проведенные исследования показали, что у энтеробактерий, выделенных в районе Якутска, по сравнению со штаммами на всей протяженности реки Лены значимо чаще отмечалась продукция щелочной фосфатазы: 41,7 и 29,5% соответственно (p < 0,05), ДНК-азы: 25,0 и 3,7% соответственно (p < 0,01), и адгезивная активность: 22,2 и 11,2% соответственно (p < 0,01). Практически все штаммы, обладающие гемолитической активностью, были выявлены на участке в районе Якутска (p < 0,05). Для микробного сообщества данного района был характерен и значимо более высокий уровень распространенности пер-систентных свойств УПЭ (p < 0,01). По критерию Вилкоксона частота встречаемости фенотипических признаков у бактерий микробиоценоза реки Лены в районе Якутска по сравнению с другими участками реки Лены носила статистически значимый характер (p < 0,05).
Как уже было указано выше, из исследованных фенотипиче-ских признаков у водных штаммов энтеробактерий наиболее часто отмечалось свойство персистенции (антилизоцимная активность), способствующее выживанию на популяционном уровне и накоплению микроорганизмов в объектах внешней среды. Соотношение штаммов, продуцирующих лизоцим и обладающих антилизоцимной активностью в целом по реке Лене (без учета Якутска) составило 6,87. В районе Якутска данное соотношение уменьшилось до 1,73, что отражает перестройку микробиоценоза в связи с повышением доли антилизоцимактивных штаммов. Согласно данным литературы, если указанное соотношение больше или равно 2, прогнозируется благополучное состояние биоценоза, если менее 2 - неблагополучное [11].
Выявление у УПЭ, выделенных из вод поверхностных водоемов, особенно в районах антропогенного загрязнения, изменения биологических свойств, в частности персистентного потенциала, способности продуцировать ДНКазу, фосфатазу, проявлять гемолитическую, адгезивную и протеолитическую активность, характеризует состояние микробиоценоза водной экосистемы и свидетельствует о потенциальной опасности бактерий данной группы.
В связи с этим одним из аспектов оценки эколого-эпиде-миологической значимости водных изолятов УПЭ является изучение наличия и распространенности среди них генетических детерминант патогенности. Однако в настоящее время в России данные исследования единичны. В частности, А.В. Загайновой [8] выявлены генетические детерминанты «островов» патогенно-сти (cnf-1, fimA, ehx) у клебсиелл, выделенных из вод различного
Hygiene & Sanitation (Russian Journal). 2016; 95(12)
_DOI: http://dx.doi.org/10.1882/0016-9900-2016-95-12-1124-1128
Original article
вида водопользования. Проведенные нами исследования показали, что УПЭ микробного сообщества реки Лены в районе Якутска и прилегающих территорий характеризовались наличием генетических маркеров патогенности, что свидетельствует об их потенциальной эпидемиологической значимости. Частота их обнаружения составила 7,8%; у микроорганизмов отмечена встречаемость двух генов (hlyA и sfaG), набор генетических детерминант у одного микроорганизма не превышал одного маркера.
Оценка вирулентности водных штаммов энтеробактерий in vivo показала, что при тестировании четырех культур (12 лабораторных животных), характеризующихся наличием генетических детерминант патогенности, гибель мышей наступала через 24 ч (75%) и через 48 ч (25%). Штаммы энтеробактерий (количество культур - 5, количество животных - 15), характеризующиеся отсутствием генетических маркеров патогенности, не вызывали гибели лабораторных животных.
Изучение антибиотикорезистентности микроорганизмов выявило, что УПЭ в 4,3% случаев проявили чувствительность ко всем использованным в работе антимикробным препаратам. При этом в районе Якутска изолятов, чувствительных ко всем АМП, не обнаружено. Количество монорезистентных штаммов микробной популяции реки Лены в районе Якутска и в микробном сообществе реки на всей ее протяженности статистически не различалось (6,1 и 7,6% соответственно). В микробном сообществе в районе Якутска и реки в целом преобладали умеренно-резистентные изоляты (53,5 и 68,3% соответственно). В то же время частота встречаемости полиантибиотикоустойчивых штаммов энтеробактерий в целом по реке Лене составила 19,8%, а в районе Якутска удельный вес бактерий с данным свойством оказался в два раза выше (40,4%; р < 0,01).
Корреляционный анализ между долей УПЭ в микробном сообществе и удельным весом штаммов, обладающих множественной антибиотикорезистентностью, выявило сильную, с высоким уровнем достоверности связь (r = 0,73; p < 0,01). Проведение регрессионного анализа показало, что повышение доли УПЭ (х) на 1% приводит к увеличению содержания полианти-биотикорезистентных штаммов (y) на 1,6% (Rx/y = 1,6%).
Заключение
Проведенные исследования показали, что грамотрицательная составляющая микробного сообщества реки Лены преимущественно представлена бактериями семейства Enterobacteriaceae (около 80%). По степени доминирования основными представителями УПЭ оказались E. coli (класс доминант), бактерии родов Enterobacter и Klebsiella (класс субдоминант), Pan-toea (второстепенный класс), Proteus, Citrobacter и Morganella (редкий класс). В условиях усиливающегося антропогенного воздействия на окружающую среду происходят структурные изменения сложившихся биоценозов водных объектов, характеризующиеся увеличением доли грамотрицательных УПЭ и расширением их видового разнообразия. Биопрофиль водных штаммов УПЭ характеризуется преобладанием персистентных свойств, способствующих их выживанию в окружающей среде. В районах антропогенного воздействия наблюдается выраженное усиление биологической активности УПЭ, увеличивается доля полиантибиотикорезистентных штаммов бактерий, имеет место детекция у них генетических маркеров патогенности, что в совокупности свидетельствует об их потенциальной эпидемиологической опасности. Полученные данные свидетельствуют о целесообразности комплексного изучения микробных сообществ водных экосистем. Это обстоятельство особенно важно, принимая во внимание тот факт, что в последнее время антропогенная нагрузка на водные объекты увеличивается, а список возбудителей инфекционных заболеваний постоянно расширяется за счет условно-патогенных микроорганизмов.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Литература (п. 21 см. References)
1. Рахманин Ю.А., Доронина О.Д. Стратегические подходы управления рисками для снижения уязвимости человека вследствие изменения водного фактора. Гигиена и санитария. 2010; 89 (2): 8-13.
гиена и санитария. 2016; 95(12)
DOI: http://dx.doi.org/10.1882/0016-9900-2016-95-12-1124-1128_
Оригинальная статья
2. Бухарин О.В., Немцева Н.ВМикробиология биоценозов природных водоемов. Екатеринбург: УрО РАН; 2008.
3. Березняк Е.А., Тришина А.В., Веркина Л.М., Симонова И.Р., Бареева А.Е., Сагакянц М.М. Мониторинг условно-патогенной микрофлоры водоемов г. Ростова-на Дону. Здоровье населения и среда обитания. 2016; (2): 40-3.
4. Мамонтова Л.М., Кондратьева А.М., Марков А.В., Анганова Е.В. Принципы организации микробиологического мониторинга. Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2001; 4 (18): 50-5.
5. Макаров Ю.А., Горковенко Н.Е., Пономарева О.С. Микробиологическая оценка воды природных водоемов Зейско-Буреинской равнины. Водоочистка. 2008; (2): 15-9.
6. Недачин А.Е., Артемова Т.З., Дмитриева Р.А., Доскина Т.В., Та-лаева Ю.Г., Иванова Л.В. и др. Проблемы эпидемической безопасности питьевого водопользования населения России. Гигиена и санитария. 2005; 84 (6): 14-8.
7. Савилов Е.Д., Анганова Е.В. Микробиологический мониторинг водных экосистем. Гигиена и санитария. 2010; 89 (5): 56-8.
8. Загайнова А.В. Разработка подхода к оценке риска возникновения бактериальных кишечныгх инфекций, распространяемых водным путем: Автореф. дисс. ... канд. биол. наук. М.; 2010.
9. Анганова Е.В. Биологические свойства условно-патогенных бактерий водных экосистем. Гигиена и санитария. 2010; 89 (5): 67-8.
10. Селиванова Е.А., Немцева Н.В. Персистентные свойства микроорганизмов, обитающих в высокоминерализованных водоемах. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2012; (4): 62-6.
11. Плотников А.О., Шабанов С.В., Мисетов И.А., Немцева Н.В. Видовое разнообразие планктонный: сообществ и их значение для экологии водоема. Биосфера и человечество. Екатеринбург: Изд-во «Екатеринбург»; 2000.
12. Журавлев П.В., Панасовец О.П., Алешня В.В., Казачок И.П., Черногорова Т.Н., Деревякина Е.И. Антибиотикорезистентность бактерий, выделенных из воды открытых водоемов. Здоровье населения и среда обитания. 2015; (5): 24-6.
13. Анганова Е.В., Курносов А.Д., Самойлова И.Ю., Савилов Е.Д. Антибиотикорезистентность бактерий микробиоценозов водных объектов как показатель антропотехногенной нагрузки на водоем (на примере реки Лены). Сибирский медицинский журнал (Иркутск). 2008; 76 (1): 75-7.
14. Никитина А.А., Калининский В.Б., Дармов И.В. Исследование антибиотикорезистентности бактерий, выделенных из сточных вод г. Кирова. Дезинфекция. Антисептика. 2015; 6 (1): 36-43.
15. Обухова О.В., Ларцева Л.В. Особенности антибиотикорези-стентности энтеробактерий в дельте р. Волги. Гигиена и санитария. 2014; 93 (3): 21-3.
16. Лабинская А.С., Блинкова Л.П., Ещина А.С., ред. Частная медицинская микробиология с техникой микробиологических исследований: Учебное пособие. М.: Медицина; 2005.
17. Бухарин О.В. Метод определения антилизоцимной активности микроорганизмов. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 1984; (2): 27-8.
18. Бондаренко В.М. Генетические маркеры вирулентности условно-патогенных бактерий. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2011; (3): 94-9.
19. Гланц С. Медико-биологическая статистика: Пер. с англ. М.: Практика; 1999.
20. Баканов А.И. Количественная оценка доминирования в экологических сообществах. Количественные методы экологии и гидробиологии. Тольятти: СамНЦ; 2005.
22. Анганова Е.В., Савилов Е.Д., Савченков М.Ф., Чемезова Н.Н. Гетерогенность микробных сообществ поверхностных водоемов по показателям антибиотикорезистентности бактерий. Гигиена и санитария. 2014; 93 (4): 19-22.
References
1. Rakhmanin Yu.A., Doronina O.D. Strategic risk management approaches to reduce human vulnerability to water factor changes. Gi-gienaisanitariya.2010; 89 (2): 8-13. (in Russian)
2. Bukharin O.V., Nemtseva N.V. Microbiology of Biocoenoses of Natural Reservoirs [Mikrobiologiya biotsenozovprirodnykh vodoemov]. Ekaterinburg: UrO RAN; 2008. (in Russian)
3. Bereznyak E.A., Trishina A.V., Verkina L.M., Simonova I.R., Ba-reeva A.E., Sagakyants M.M. Monitoring conditionally pathogenic reservoirs of Rostov-on-Don. Zdorov'e naseleniya i sreda obitaniya. 2016; (2): 40-3. (in Russian)
4. Mamontova L.M., Kondrat'eva A.M., Markov A.V., Anganova E.V. Principles of organization of microbiological monitoring. Byulleten' VSNTs SO RAMN. 2001; 4 (18): 50-5. (in Russian)
5. Makarov Yu.A., Gorkovenko N.E., Ponomareva O.S. The microbiological evaluation of water natural reservoirs Zeya-Bureya Plain. Vo-doochistka. 2008; (2): 15-9. (in Russian)
6. Nedachin A.E., Artemova T.Z., Dmitrieva R.A., Doskina T.V., Ta-laeva Yu.G., Ivanova L.V. et al. The problems of epidemic safety of drinking water the population of Russia. Gigiena i sanitariya. 2005; 84 (6): 14-8. (in Russian)
7. Savilov E.D., Anganova E.V. Microbiological monitoring of aquatic ecosystems. Gigiena i sanitariya. 2010; 89 (5): 56-8. (in Russian)
8. Zagaynova A.V. Developing approach to the assessment of the risk of bacterial intestinal infections, disseminated by water: Diss. Moscow; 2010. (in Russian)
9. Anganova E.V. Biological properties of conditionally pathogenic bacteria of aquatic ecosystems. Gigiena i sanitariya. 2010; 89 (5): 67-8. (in Russian)
10. Selivanova E.A., Nemtseva N.V. Persistent properties of microorganisms that live in highly mineralized waters. Zhurnal mikrobiolo-gii, epidemiologii i immunobiologii. 2012; (4): 62-6. (in Russian)
11. Plotnikov A.O., Shabanov S.V., Misetov I.A., Nemtseva N.V. Species Diversity of Plankton Communities and Their Relevance to Ecology of the Reservoir. The Biosphere and Humanity [Vidovoe raznoobrazie planktonnykh soobshchestv i ikh znachenie dlya ekolo-gii vodoema. Biosfera i chelovechestvo]. Ekaterinburg: Publishing house "Ekaterinburg"; 2000. (in Russian)
12. Zhuravlev P.V., Panasovets O.P., Aleshnya V.V., Kazachok I.P., Chernogorova T.N., Derevyakina E.I. Antibiotic resistance of bacteria isolated from the water of open reservoirs. Zdorov'e naseleniya i sreda obitaniya. 2015; (5): 24-6. (in Russian)
13. Anganova E.V., Kurnosov A.D., Samoylova I.Yu., Savilov E.D. Antibiotic resistance in bacteria of microbiocenoses of the water as an indicator of anthropotechnogenic load on the reservoir (on the example of the Lena river). Sibirskiy meditsinskiy zhurnal (Irkutsk). 2008; 76 (1): 75-7. (in Russian)
14. Nikitina A.A., Kalininskiy V.B., Darmov I.V. Study of antibiotic resistance of bacteria isolated from the wastewater of Kirov. Dez-infektsiya. Antiseptika. 2015; 6 (1): 36-43. (in Russian)
15. Obukhova O.V., Lartseva L.V. Characteristics of antibiotic resistance of enterobacteria in the Volga river Delta. Gigiena i sanitariya. 2014; 93 (3): 21-3. (in Russian)
16. Labinskaya A.S., Blinkova L.P., Eshchina A.S., eds. Private Medical Microbiology with Technique of Microbiological Studies: Textbook [Chastnaya meditsinskaya mikrobiologiya s tekhnikoy mikrobio-logicheskikh issledovaniy: Uchebnoe posobie]. Moscow: Meditsina; 2005. (in Russian)
17. Bukharin O.V. Method for determination of anti-lysozyme activity of microorganisms. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immuno-biologii. 1984; (2): 27-8. (in Russian)
18. Bondarenko V.M. Genetic markers of virulence of opportunistic bacteria. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii. 2011; (3): 94-9. (in Russian)
19. Glantz S.A. Primer of Biostatistics. New-York: McGraw-Hill; 1994.
20. Bakanov A.I. Quantitative Assessment of Dominance in Ecological Communities. Quantitative Methods of Ecology and Hydrobiol-ogy [Kolichestvennaya otsenka dominirovaniya v ekologicheskikh soobshchestvakh. Kolichestvennye metody ekologii i gidrobiologii]. Tol'yatti: SamNTs; 2005. (in Russian)
21. Margalef R. Information theory in ecology. Trans. Soc. Gen. Syst. Res. 1958; (3): 36-71.
22. Anganova E.V., Savilov E.D., Savchenkov M.F., Chemezova N.N. Heterogeneity of microbial communities of surface water bodies in terms of antibiotic resistance of bacteria. Gigiena i sanitariya. 2014; 93 (4): 19-22. (in Russian)
Поступила 7.06.16 Принята к печати 04.10.16
