Природно-очаговые инфекции шестого континента: ретроспективный взгляд в будущее Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

Эпидемиология, экология, специфическая диагностика, профилактика

т

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

1. Porwancher RB, Hagerty CG, Fan J, et al. Multiplex immunoassay for Lyme disease using VlsE1-IgG and pepC10-IgM antibodies: improving test performance through bioinformatics. Clin Vaccine Immunol, 2011; 18: 851-859.

2. Помелова В.Г., Коренберг Э.И., Осин Н.С. и др. Применение фосфоресцентных иммуночипов для серологической диагностики иксодовых клещевых борре-

HH030B. Эпнflемопогнн h BaKn,HHonpo^nnaKTHKa, 2010; 1: 22-29.

3. Osin NS, Pomelova VG. Multi-array immunophosphorescence technology for the detection of pathogens. In: Georgiev VS, Western KA, McGowan JJ (eds). Frontiers in research. National Institute of Allergy and Infectious Diseases, NIH. Vol 1. Totowa, NJ: Humana Press; 2008: 233-240.

Помелова Вера Гавриловна - доктор биологических наук, руководитель лаборатории молекулярных методов диагностики ФГУП «Государственный научно-исследовательский институт биологического приборостроения» Федерального медико-биологического агентства России, Москва.

Быченкова татьяна Александровна - кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярных методов диагностики.

Бекман наталья игоревна - кандидат химических наук, старший научный сотрудник лаборатории молекулярных методов диагностики.

Канаева Татьяна Анатольевна - научный сотрудник лаборатории молекулярных методов диагностики.

Коренберг Эдуард исаевич - доктор биологических наук, профессор, руководитель отдела природноочаговых инфекций ФГБУ «Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи» Минздрава РФ, Москва. Кузнецова татьяна игоревна - врач, Государственное бюджетное учреждение здравоохранения Пермского края «Пермская краевая клиническая инфекционная больница», Пермь.

Фризен Владимир иванович - главный врач, Государственное бюджетное учреждение здравоохранения Пермского края «Пермская краевая клиническая инфекционная больница», Пермь.

осин николай Сергеевич - доктор биологических наук, генеральный директор закрытого акционерного общества «ИММУ-НОСКРИН», Москва.

© Коллектив авторов, 2014 Статья поступила в редакцию 15 октября 2014 г.

УДК 616-036.21

ПРИРОДНО-ОЧАГОВЫЕ ИНФЕКЦИИ ШЕСТОГО КОНТИНЕНТА: РЕТРОСПЕКТИВНЫЙ ВЗГЛЯД В БУДУЩЕЕ

В.Б. Сбойчаков, А.Л. Панин, А.Б. Белов Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова, г. Санкт-Петербург Россия., г. Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, 6. Тел. (812) 329-71-03

В последние десятилетия в Антарктиде наблюдается заметная антропогенная трансформация внешней среды, влияющая на условия жизни микроорганизмов. Всё чаще начали выделяться условно патогенные и патогеные бактерии и микромицеты в этих экстремальных условиях. Назрела необходимость в поиске возбудителей инфекционных болезней с природной очаговостью, определению среди них завозных и автохтонных микроорганизмов для территории шестого континента. На основании микробиологического мониторинга на прибрежных территориях в районах расположения объектов Российской антарктической экспедиции к кандидатамв такие патогены можно отнести психрофильных микроорганизмов. Результаты поиска бактерий и микроскопических грибовв объектах окружающей среды показало их весьма широкое разнообразие ипредставительство. Результаты данных исследований дают объективную оценку негативных последствий антропогенного влияния на природу Антарктиды, вносят

свой вклад в изучение предикторов рисков возможности появления зоонозных и антропонозных заболеваний, которые могут «закрепиться» на полярных территориях Антарктики и Арктики.

Ключевые слова: психрофильные микроорганизмы, предикторы рисков инфекционных болезней с природной очаговостью; патогеные и условно патогенные бактерии и микромицеты Антарктиды.

NATURAL FOCAL DECEASES OF THE SIXTH CONTINENT: A RETROSPECTIVE LOOK INTO THE FUTURE V.B. Sboichakov, A.L. Panin, A.B. Belov S.M. Kirov's Military Medical Academy, St. Petersburg

There has been a significant anthropogenic transformation of the environment in Antarctica in recent decades, which affects the living conditions of microorganisms. Opportunistic and pathogenic bacteria and fungi in these extreme conditions are allocated more often. There is a need to research the natural focal infectious agents and define which of them are imported or indigenous for the territory of the sixth continent. On the basis of microbiological monitoring of coastal areas in the vicinity of objects of the Russian Antarctic Expedition we suspected psychrophilic microorganisms to be candidates to such pathogens. Research for bacteria and fungi in the environment found them to have wide variety and representation. The results of these studies provide an objective assessment of the negative effects of human impact on the environment of Antarctica, contribute to the study of predictors of risk and the possibility of the emergence of zoonotic and anthroponotic diseases which can "gain a foothold" in the polar areas of the Antarctic and the Arctic.

Keywords: psychrophilic microorganisms, predictors of risk of infectious diseases with natural foci, pathogenic and opportunistic bacteria and fungi of Antarctica.

В доступной литературе отсутствует информация о возбудителях инфекционных болезней с природной очаговостью на территории Антарктиды. Вероятными кандидатами в такие патогены являются психрофильные микроорганизмы[1, 2], хотя довольно трудно определить - какие микроорганизмы являются завозными, а какие авто-хтонными.Накопление и осмысление разрозненных данных микробиологического мониторинга, проводимого национальными научными программами изучения шестого континента даюто-бъективную оценку негативных последствийан-тропогенного влияния на природу Антарктиды, вносят вклад в изучение предикторов рисков появления инфекционных заболеваний, которые могут «закрепиться» на полярных территориях-Антарктики и Арктики. Так на опасность заноса патогенных бактерий в Антарктику указывали микробиологи из Швеции [3].

Целью настоящего исследования явилось проведение комплексного микробиологического мониторинга на объектах Российской антарктической экспедиции (РАЭ).

Задачи исследования включали:

- оценку состава микробных сообществ на территориях полярных станций, полевых баз и в окружающих их естественных биогеоценозах;

- выявление мест локализации и накопления психрофильных микроорганизмов, оценка потенциальной патогенности бактерий и микромицетов;

- визуальное обследование жилых и рабочих помещений полярных станций с целью выявления признаков биологического повреждения объектов;

- микробиологический анализ воздушной среды в районах полярных станций РАЭ.

Забор проб и микробиологические исследования осуществляли по общепринятым методикам в бактериологической лаборатории научно-экспедиционного судна «Академик Федоров», а также в стационарных условиях мест работы специалистов-микробиологов. Поиск психрофилов в подстилающем грунте, воде, в рыбах, кальмарах, помёте и погадках птиц, в циано-бактериальных матах осуществляли путем выделения на питательных средах с бромтимоловым синим (СБТС) и агаре Эндо при +26 оС в течение 24-48 ч. После выращивания микроорганизмов на этих средах изолированные колонии микроорганизмов отсевали секторами на плотные питательные среды для получения чистой культуры. Через 24-48 часов изучали тинкториальные свойства изолированных чистых культур. При наличии в мазках грамотри-цательныхпалочек ставили тест на наличие фермента оксидазы. Оксидазонегативные культуры, подвергали биохимическому типированию [4].

Треть выделенных штаммов, которые не удалось определить с помощью биохимических тестов, были изучены с помощью технологии MALDI TOF (MatrixAssistedLaserDesorption/IonisationinTime-Of-Flightmass spectrometers) на приборе «Bruker Daltonics». Метод заключается в облучении короткими лазерными импульсами образца, представляющего собой твердый раствор анализируемого соединения в органической матрице. MALDI TOF является физико-химическим методом анализа, заключающимся в переводе молекул образца

Эпидемиология, экология, специфическая диагностика, профилактика

в ионизированную форму с последующим разделением и регистрацией образующихся при этом положительных или отрицательных ионов. Масс-спектр позволяет сделать выводы о молекулярной массе соединения, его составе и структуре. При этом в эксперименте использовали ультрафиолетовый азотный лазер с длиной волны 337 нм, длиной импульса 0,5 наносекунд, мощностью лазерного излучения 107 Вт/см2 и глубоким вакуумом (давление 10-6-10-8 Торр) [5].

Для оценки содержания микроорганизмов в воздухе использовали сертифицированный пробоотборник воздушной среды ПУ-1Б, который позволил осаждать на поверхность питательной среды микроорганизмы из фиксированного объема воздуха. Для выделения, культивирования и идентификации микромицетов применяли агаризованные питательные среды Чапека, Сабуро и овощные агары. Время инкубации при +25-28 оС в течениеот нескольких суток до месяца и более [6].

Чаще всего обнаруживали психрофильных бактерий рода Pseudomonas: флуоресцирующие виды - P.putida, P.chlororaphis, P.oryzihabitans, P.fluorescens, P.luteola и нефлуоресцирующие виды - без видовой дифференциации - Pseudomonas spp. Наряду с предшествующими находкамиодиннад-цать культур Yersinia enterocolitica на территории о. Хасуэлл в 2,5 км от обсерватории Мирный [7] повторно удалось на этом острове выделить Y. enterocolitica, Y. aldovae, Y. kristensenii, а также Рhotorhabdus asymbiotica, Comamonas terrigena, Kingella denitri, Stenotrophomonas maltophilia. Из кишечника нототе-ниевых рыб изолированы Yersinia aldovae и Klebsiella pneumoniae. Достаточно часто изолировали бактерии Burkholderia cepacia, этиологические агенты как внебольничных, так и больничных инфекций, а также условно патогенные бактерии: Eikinella corroides, Kingella denitrificans, Achromobacter xylosus, Obesumbacterium proteus, Photorhabdus asymbiotica, Stenotrophomonas maltophilia. Реже изолировались другие условно патогенные микроорганизмы: Alcaligenes faecalis, Acinetobacter (A.lwoffii, A.haemolyticus), Brevundimonas vesicularis, Sutonella indologenes, Ochrobacter iumanthropi, Comamonas terrigena, Enterobacter cloaceae, Citrobacter freundii, Oligella ureolytica, Tatumella plyseos, Serratia (S.marcescens, S.ficana, S.plymuthica, S.liquefaciens), а также другие микроорганизмы не имеющиееди-цинского значения.

Процессы деградации конструкций полярных объектов были связаны с грибами-мик-ромицетами родов: Alternaria, Cladosporium, Exophiala, Trychophyton, Phoma. Особенно часто изолировали представителей рода Trychophyton, имеющие важное значение в патологии гладкой кожи и аллергизации полярников [6].

Адаптация микроорганизмов к жизни в Антарктике означает не только адаптацию к низким температурам, но и способность выживать при постоянных циклах замораживания и оттаивания. Экстремальные климатические факторы этого региона планеты оказывают воздействие также и на неорганические субстраты, на которых расселяются микробные сообщества. Разрушение коренных пород за счет изменения температурного режима и воздействия ветров приводит к образованию элювия, на котором развиваются своеобразные по составу литобионтные сообщества. Немалую роль в этих процессах играют и психрофильные бактерии, которые хорошо приспособились к существованию на каменистом субстрате в меняющихся условиях среды. Среди них главенствующую роль играют условно патогенные микроорганизмы, в условиях значительного снижения резистентности макроорганизма они способны вызвать эпидемические вспышки заболеваний. Так широко известная вспышка гастроэнтероколитовклебсиеллезной этиологии на одной из станций еще советской антарктической экспедиции произошла в результате загрязнениями помётом птиц места водозабора из ледникового озера [2]. Поэтому периодическое обнаружение иерсиний с факторами патогенности ^YV47, ail) [7] диктует необходимость расширения мест отбора проб и поиска других психрофильных микроорганизмов для проведения регулярного микробиологического мониторинга в условиях экспедиций в местах размещения организованных коллективов высокоширотных регионов [5].

Основным результатом исследований по программе микробиологи-ческого мониторинга в Антарктике, проведенного РАЭ, стало определение феномена антропогенной модификации сообществ микроорганизмов в естественных экосистемах и в изолированных средах обитания человека. Зафиксировано появление агрессивных (условно патогенных и патогенных) штаммов, а также деструкторов строительных материалов и конструкций в районах антропогенного влияния. Исследования разнообразия антарктических грибов были дополнены работами по изучению различных бактериальных сообществ, что заметно расширило существующее представление о микробиологических сообществах шестого континента [6].

С учётом данных, полученных в предшествующие годы работы РАЭ, общий список микромицетов в районах полярных станций в западной Антарктике насчитывает более 100 видов. Большинство видов зарегистрировано на различных антропогенных материалах. Полученные результаты свидетельствуют о том, что микроскопические грибы занимают заметное место в наземных сообществах на изученной территории и характеризуются значи-

тельным разнообразием. Для сравнения отметим, что количество выявленных видов грибов в районе расположения станции Беллинсгаузен (о. Кинг Джордж) сопоставимо с видовым разнообразием грибов в районах других российских антарктических станций, расположенных на территориях с более суровым климатом. В целом, микобиота районов расположения российских антарктических станций и сезонных полевых баз формируется за счет кос-мополитных видов. Они проникают на полярные станции вместе с человеком (с оборудованием, продуктами, различными материалами). Кроме того, споры грибов могут распространяться ветром и посредством птиц. Большинство выявленных грибов могут характеризоваться, как мелкоспоровыемик-ромицеты. Известно, что их споры распространяются на большие расстояния с воздушными потоками. Колонии птиц и морских млекопитающих сосредоточены в непосредственной близости от полярных станций и являются важнейшим фактором формирования микробиоты. Вместе с тем, существует группа микромицетов, которые могут считаться «местными». Они хорошо приспособлены к существованию в экосистемах Антарктики и приурочены к определенным местообитаниям. В естественных условиях обитания наибольшее разнообразие грибов выявлено в орнитофильных сообществах (образцы грунта и напочвенного покрова в местах наибольшего посещения птицами) [6].

Экспериментально показано, что большинство выявленных микромицетов характеризуются

широким спектром ферментативной активности, что можно рассматривать как важный фактор адаптации к экстремальным условиям в Антарктике. Ферментативная активность может значительно варьировать при различных температурах. Показана неоднородность популяций микромице-тов по спектрам ферментативной активности [6].

Большинство изолированных нами микроорганизмов (бактерий и грибов) относилось к условно патогенным возбудителям, вызывающим заболевания лишь у лиц с вторичным иммунодефицитом. Однако ещё в 1934 г. Е.Н. Павловский утверждал, что «нет резкой границы... между патогенными и непатогенными паразитами». Обычно, нахождение патогенных видов вне чувствительного к ним организма происходит крайне редко и практически встречается только во время эпидемий. Исключением из этого правила являются сапронозы - группа инфекций, возбудители которых обитают в объектах внешней среды (вода, подстилающий грунт, почва и др.) [8]. Список и ареал этих факультативных паразитов постоянно расширяется,что дают фактический материал в изучение предикторов рисковинфекционных болезней с природной очаговостью на полярных территориях. Данное комплексное обследование показывает актуальность продолжения работ по представленной научной тематике с целью профилактики инфекционных и аллергических заболеваний на российских объектах в Антарктике и Арктике [9].

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

1. Сомов Г.П. Психрофильность патогенных бактерий / Г.П. Сомов, Т.Н. Варвашевич, Н.Ф. Тимченко. - Новосибирск: Наука, 1991. - 204 с.

2. Белов А.Б. Вероятные перспективы развития экологической классификации инфекционных болезней человека по резервуарам возбудителей (взгляд эпидемиолога) // Эпидемиология и вакцинопрофилак-тика. - 2013. - № 1. - С. 6-14.

3. Bonnedah J., Broman T., Waldenstrom J. and al. In Search of Human associated Bacterial Pathogens in Antarctic Wildlife: Report from Six Penguin Colonies Regularly Visited by Tourists/ J. Bonnedahl, T. Broman, J. Waldenstrom and al. // AMBIO: A Journal of the Human Environment. - 2005.- Vol. 34. P. 430-432.

4. Эпидемиологический надзор и профилактика псевдотуберкулёза и кишечного иерсиниоза: методические указания МУ 3.1.1.2438-09. - М., 2009. - 61 с.

5. Микробиологический мониторинг иерсиний как основа санитарно-эпидемиологического надзо-

ра за иерсиниозами в организованных коллективах / А.Л. Панин [и др.] // Инфекция и иммунитет. - 2013. - № 3. - С. 217-228.

6. Грибы на природных и антропогенных субстратах в Западной Антарктиде / Д.Ю. Власов [и др.] // Микология и фитопатология. - 2012. - Т. 46, вып. 1. - С. 20-26.

7. Использование ПЦР для выявления иерсиний в районе размещения объекта Российской антарктической экспедиции / Ш.Б. Тешебаев [и др.] // Генодиагностика инфекционных болезней: материалы VI Всероссийской науч.-практ. конф. с междунар. участием. Т. II. - М., 2007.- С. 163-164.

8. Литвин В.Ю. Эпидемиологические аспекты экологии бактерий / В.Ю. Литвин [и др.] - М.: Фармарус-Принт, 1997 - 256 с.

9. Panin, A.L. Arctic ecology and features disease control troops (navy) Russian federation (RF) in the high latitudes / A.L. Panin., A.B. Belov// 3rd Pan European Congress of Military Medicine. -Belgrad, 2014. - P. 126-127.

Сбойчаков Виктор Борисович - доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой микробиологии военно-медицинской академии

Панин Александр Леонидович - старший преподаватель кафедры микробиологии военно-медицинской академии Белов александр Борисович - кандидат медицинских наук, доцент кафедры общей и военной эпидемиологии военно-медицинской академии

© В.Б. Сбойчаков, А.Л. Панин, А.Б. Белов, 2014

Статья поступила в редакцию 23 сентября 2014 г.