CC BY-ND
34
40
ЗНиСО
ФЕВРАЛЬ №2 (275)
УДК614.7: 616.34-008.87:470.6157.084/.085
МОНИТОРИНГ УСЛОВНО-ПАТОГЕННОЙ МИКРОФЛОРЫ ВОДОЕМОВ ГОРОДА РОСТОВА-НА-ДОНУ
Е.А. Березняк, А.В. Тришина, Л.М. Веркина, И.Р. Симонова, А.Е. Бареева, М.М. Сагакянц, С.В. Титова
ФКУЗ «Ростовский-на-Дону научно-исследовательский противочумный институт» Роспотребнадзора, г. Ростов-на-Дону, Россия
Проведено исследование условно-патогенных и патогенных микроорганизмов водных объектов г. Ростова-на-Дону в 2014 г. для совершенствования системы биологической безопасности региона. Выявлена гетерогенность микробных популяций условно-патогенных микроорганизмов водоемов города. Наибольшее видовое разнообразие наблюдалось в июне и сентябре. Ключевые слова: мониторинг, условно-патогенные микроорганизмы, патогенная микрофлора, водные экосистемы.
E.A. Bereznyak, A.V. Trishina, L.M. Verkina, I.R. Simonova, A.E. Bareeva, M.M. Sagakyants, S.V. Titova □ THE MONITORING OF CONDITIONALLY PATHOGENIC MICROFLORA OF RESERVOIRS OF ROSTOV-ON-DON CITY □ Rostov-on-Don Plague Control Research Institute of Rospotrebnadzor, Rostov-on-Don, Russia.
A study was conducted of conditionally pathogenic and pathogenic microorganisms of water bodies of Rostov-on-don city in 2014 to improve the system of the regional biological safety. It was revealed heterogeneity of microbial populations of opportunistic pathogens in city reservoirs. The greatest species variety was observed in June and September.
Key words: monitoring, conditionally pathogenic microorganisms, pathogenic microflora, water ecosystems.
Ц
Исследование биологических систем с анализом распространения новых и измененных видов живых организмов, в том числе микроорганизмов, и разработка соответствующих методов контроля за природными процессами в целях снижения негативных последствий этих процессов и обеспечения биологической безопасности общества являются
основными задачами экологической доктрины Российской Федерации [10].
Вода является естественной средой обитания разнообразных микроорганизмов. Состав и количество микроорганизмов в воде того или иного открытого водоема зависят от времени года, погоды и заселенности прибрежных участков [6].
Рис. 1. Спектр выделенных условно-патогенных и патогенных микроорганизмов в 2014г.
ФЕВРАЛЬ №2 (275) ЗНиСО
41
■ ОМЧ КОЕ/мл 5000
10КБ КОЕ/мл
Ц
/ ^ /X
Рис. 2. Соотношение доли ОКБ и ОМЧ в точке 1
Рис. 3. Соотношение доли ОКБ и ОМЧ в точке 2
Исследование микробиологических характеристик воды имеет важное информационное значение. В водных экосистемах микрофлора является интегрирующим функциональным звеном, обладает высокой скоростью реагирования на изменение условий среды и служит индикатором качества воды и состояния экосистемы [2, 7].
На фоне сведений о роли условно-патогенных микроорганизмов в инфекционной патологии человека недостаточно изученной остается проблема их циркуляции в природных, в частности водных, экосистемах. Особое значение имеет изучение циркуляции бактерий данной группы в водных объектах, оказывающих существенное влияние на жизнедеятельность человеческой популяции [1, 3].
Цель исследования — получить информацию о составе и разнообразии патогенных и условно-патогенных микроорганизмов водных объектов г. Ростова-на-Дону для совершенствования системы биологической безопасности региона; определение доминирующей условно-патогенной микрофлоры (УПМ) биотопов и ее сезонных колебаний.
Материалы и методы. Объектами исследования являются условно-патогенные микроорганизмы порядков ЕШегоЬа^епае и Р$еийотопайа1в$, выделенные из стационарных точек поверхностных водоемов г. Ростова-на-Дону.
Отбор проб проводился с мая по сентябрь 2014 г. в следующих точках:
— правый берег реки Дон — 200 м ниже впадения реки Темерник (точка 1);
— приток реки Мертвый Донец — левый берег (точка 2);
— реки Дон — правый берег в районе Кировского спуска (точка 3).
Пробы воды из поверхностных водоемов отбирались батометром. Температура воды в момент забора проб составила: в мае — 22 'С, июне — 21, июле — 22—24, августе — 25 и сентябре — 12 'С. Для отбора проб воды применялись стерильные стеклянные или пластмассовые прозрачные бутыли емкостью 1,5 л [4].
Определение общего микробного числа (ОМЧ), общих колиформных бактерий (ОКБ) и патогенных бактерий проводилось в соответствии с методическими указаниями [9].
Идентификацию микроорганизмов начинали с изучения морфологии выросших колоний на агаре Хоттингера (рН±7,2) и селективных средах: Эндо, Плоскирева, 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 основывалось на изучении совокупности биохимических тестов.
Для быстрой выборочной идентификации микроорганизмов использовался программно-аппаратный комплекс MALDI Biotyper. Масс-спектрометрический анализ проводили с использованием MALDI-TOF масс-спектрометра Microflex. Для записи, обработки и анализа масс-спектров использовалось программное обеспечение flexControl 2.4 (Build 38) и flexAnalysis 2.4 (Build 11).
Статистическая обработка результатов осуществлялась с помощью стандартных средств программы Microsoft Office Excel.
Результаты исследования. В Ростовском-на-Дону НИИ противочумном институте ежегодно
Рис. 4. Соотношение доли ОКБ и ОМЧ в точке 3
42
ЗНиСО ФЕВРАЛЬ №2 (27t)
осуществляется мониторинг патогенных микроорганизмов (холерных вибрионов) в водных объектах окружающей среды г. Ростова-на-Дону [8]. Все они относятся к водоемам II категории, используемым для купания, спорта и отдыха населения. Однако условно-патогенные микроорганизмы и особенности их сезонной циркуляции в указанных водных объектах до настоящего времени не являлись предметом изучения.
Проведенные исследования показали, что из водных объектов за период наблюдения были выделены представители 16 родов, относящихся к группам условно-патогенных и патогенных микробов, идентифицировано 40 видов микроорганизмов (рис. 1).
Порядок Enterobacteriales представлен семейством Enterobacteriaceae. В нашем исследовании было идентифицировано 14 родов, которые составили: р. Escherichia —30,2 %; р. Enterobacter — 14,6; р. Klebsiella — 10,9; р. Citrobacter — 7,3; р. Salmonella —5,7; р. Pantoea — 4,7; р. Proteus — 1,6; р. Kluyvera — 1,0; р. Morganella — 1,0; р. Providencia — 1,0; р. Raoultella — 1,0; р. Yersinia — 1,0; р. Rahnella —0,5; р. Serratia — 0,5 %.
Энтеробактерии являются причиной большого числа различных заболеваний человека, среди которых наиболее значимыми для человека являются возбудители кишечных инфекций, относящихся к родам Escherichia, Salmonella и Yersinia, которые были выделены нами во всех анализируемых точках.
Начиная с июня в точках 1 и 2 выделялись патогенные микроорганизмы р. Salmonella — возбудители острых кишечных инфекций, которые могут размножаться в воде водоемов, почве, пищевых продуктах и являются прямыми показателями эпидемической опасности объекта.
В процессе идентификации микроорганизмов были выделены два рода из порядка Pseudomonadales: р. Pseudomonas (4,7 %) и р. Acinetobacter (14,1 %). Представители р. Pseudomonas вызывают различные заболевания у людей. В нашем исследовании было выделено 9 видов этого рода. Наиболее важное значение, с медицинской точки зрения, имеет вид Pseudomonas aeruginosa (синегнойная палочка), выделявшийся нами начиная с июля во всех исследуемых объектах.
В результате исследований обнаружено 27 видов микроорганизмов, относящихся к р. Acinetobacter. Этот возбудитель может быть причиной различных заболеваний человека. Также р. Acinetobacter характеризуется поливалентной резистентностью к антибиотикам. Клинически значимым видом является Acinetobacter baumannii, который вызывает от 2 до 10 % заболеваний в Европе и США и до 1 % всех нозокомиальных инфекций [5]. Этот штамм был выделен нами на правом берегу реки Дон около Кировского спуска в июне.
Во всех пробах воды определяли ОКБ. Эта группа включает в себя достаточно большое число родов семейства Enterobacteriacea, представители которых способны сбраживать лактозу: Citrobacter, Enterobacter, Klebsiella, Serratia, Pantoea, Rahnella и др., которые являются санитарно-показательными микроорганизмами (СПМ), свидетельствующими о возможном фекальном
загрязнении водоисточника, которое создает потенциальную угрозу развития и распространения i— кишечных заболеваний.
Поскольку микроорганизмы находятся в ^э природных водоемах в непрерывно меняющихся условиях, для нас представляла интерес оценка i-^ сезонных колебаний доли УПМ в общем коли- -^з честве микроорганизмов. Так, в точке 1 макси- е мальное значение ОМЧ наблюдалось в июне и августе (5х103 КОЕ/мл), при этом доля общих колиформных бактерий составила 9,2 и 22 % соответственно. Наибольшее количество ОКБ в этой точке наблюдалось в июле и составило 55 % от ОМЧ. В сентябре доля колиформных бактерий снизилась до 1,3 % (рис. 2).
В точке 1 в изучаемой нами группе УПМ в период с июня по сентябрь доминировали представители р. Acinetobacter: 34 % от ОКБ в июне; 29,5 — в июле; 40 — в августе; 61 % — в сентябре. Однако следует отметить, что ни одного представителя вида Acinetobacter baumannii в этой точке нами обнаружено не было. В сентябре 28 % от ОКБ составили представители р. Klebsiella.
Наибольшее разнообразие видового состава УПМ наблюдалось в июне. Доминировали в этой точке представители р. Acinetobacter (34 %), а доли микроорганизмов составили: р. Escherichia —21 %; р. Enterobacter — 17; р. Klebsiella — 6,3; р. Citrobacter — 4,2 %.
На рисунке 3 показано соотношение изучаемой микрофлоры в точке 2. Наибольшее общее микробное число нами наблюдалось в мае (6х103) и июне (7х103). Однако процентное соотношение ОКБ и ОМЧ составило в мае 7,6 и июне 6,5 %; в июле оно выросло до 15 %, августе и сентябре — до 2,3 и 10,6 % соответственно.
Самый разнообразный видовой состав УПМ в этой точке наблюдался нами в мае. Так, доли представителей родов составили: р. Escherichia — 29 %; р. Providencia — 21; р. Acinetobacter — 19,2; р. Klebsiella — 13,5; р. Citrobacter — 9,6 %. В июле в точке 2 наблюдалось небольшое видовое разнообразие, однако нами был выделен вид Pseudomonas aeruginosa, относящийся к группе СПМ. Род Klebsiella в небольших количествах был выделен также июне и сентябре.
Соотношение ОКБ и ОМЧ в точке 3 показано на рисунке 4. В мае, июне и июле значения ОМЧ составили 3х103, 4х103 и 2х103 КОЕ/мл соответственно. Самое высокое ОМЧ наблюдалось в августе и составило 6х103 КОЕ/мл. При понижении температуры воды до12 'С в сентябре общее число микроорганизмов снизилось до 1 х103.
Процентное соотношение ОКБ и ОМЧ составило: в мае — 15,3 %; июне — 2,3; июле —23 %, в августе оно снизилось до 2,5 %, а в сентябре составило 9,3 %.
Среди выделенных в мае шести видов УПМ наибольший интерес вызывает Yersinia enterocolitica. Из всего семейства Yersinia только бактерии Yersinia enterocolitica способны распространяться через воду. Этот микроорганизм вызывает у человека иерсиниоз — острое инфекционное заболевание с фекально-оральным механизмом передачи возбудителя, характеризующееся поражением желудочно-кишечного тракта и общей интоксикацией.
ФЕВРАЛЬ №2 (27t) ЗНиСО
43
r-Ь
Наибольшее видовое разнообразие в точке 3 наблюдалось в июне и сентябре. В июне было идентифицировано 14 видов относящихся к группе условно-патогенных бактерий, при этом доминировали представители р. Escherichia (31 %). В сентябре доминирующей культурой был р. Acinetobacter (63 %), доля р. Pseudomonas составила 14 %, при этом в половине случаев обнаруживался вид Pseudomonas aeruginosa. Также встречались и другие представители УПМ: р. Escherichia —10 %; р. Klebsiella — 7; р. Enterobacter —7 %.
Выводы. Определена доля условно-патогенной и патогенной микрофлоры в изученных в 2014 г. водных экосистемах г. Ростова-на-Дону.
Выявлена гетерогенность микробных популяций условно-патогенных микроорганизмов водоемов г. Ростова-на-Дону.
Показано, что в точке 1 доминировали представители р. Acinetobacter. В двух других точках в зависимости от месяца наблюдения произошла смена доминирующих микроорганизмов: в июне преобладали представители р. Escherichia, а в сентябре — р. Acinetobacter.
Результаты микробиологического мониторинга УПМ — в целом, в динамике по месяцам и по родам могут служить основой для прогнозирования эпидемиологической ситуации в исследованных точках.
Проведение дальнейшего динамического наблюдения за циркуляцией УПМ позволит перевести биологический контроль в системе обеспечения биологической безопасности из режима «устранение последствий» в режим «предупреждение».
ЛИТЕРАТУРА
1. Анганова Е.В. Биологические свойства условно-патогенных бактерий водных экосистем // Гигиена и санитария. 2010. № 5. С. 67—68.
2. Арсентьева Н.Ю. и др. Микробиологическая характеристика экологического состояния реки Миасс и ее водохранилищ / Н.Ю. Арсентьева, Д.Ю. Нохрин,
Ю.Г. Грибовский // Вестник Челябин. гос. ун-та. 2010. № 8 (189). С. 52—58.
3. Веркина Л.М. и др. Мониторинг антибиотикорези-стентности условно-патогенных микроорганизмов поверхностных водоемов / Л.М. Веркина, Е.А. Березняк, С.В. Титова [и др.] // Медицинский альманах. 2014. № 4 (34). С. 46—48.
4. Вода. Общие требования к отбору проб: ГОСТ 31861—2012 (введен в действие приказом Ростехре-гулирования от 29.11.2013 № 1413-ст).
5. Горбич Ю.Л. и др. Инфекции, вызванные Acinetobacterbaumannii: факторы риска, диагностика, лечение, подходы к профилактике / Ю.Л. Горбич, И.А. Карпов, О.И. Кречикова // Медицинские новости. 2011. № 5. С. 31—39.
6. Деминов П.А. и др. Анализ микрофлоры реки Яуза в черте города Мытищи / П.А. Деминов, И.В. Медведева // Вестник МГОУ. 2014. № 1. С. 53—56. (Серия «Естественные науки»).
7. Максимова Э.А. и др. Микробиология вод Байкала / Э.А. Максимов,В.Н. Максимов // Иркутск: Изд-во Иркут.ун-та, 1989. 168 с.
8. Москвитина Э.А. и др. Эпидемиологическая обстановка по холере в мире в 2013 г., прогноз на 2014 г. / Э.А. Москвитина, О.Л. Адаменко, И.В. Дворцова [и др.] // Проблемы особо опасных инфекций. 2013. Вып. 2. С. 19-26.
9. Санитарно-микробиологический и санитарно-паразитологический анализ воды поверхностных водных объектов: МУК 4.2.1884—04 (утв. Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации 03.03.2004).
10. Экологическая доктрина Российской Федерации: одобрена распоряжением Правительства Российской Федерации от 31.08.2002 № 1225-р // Российская газета. 2002. 18 сент.
Контактная информация:
Березняк Елена Александровна, тел.: +7 (863) 234-23-11, e-mail: [email protected]
Contact information: Bereznyak Elena, phone: +7 (863) 234-23-11, e-mail: [email protected]
