CC BY
116
УДК 579.61
УСЛОВНО-ПАТОГЕННЫЕ ГРИБЫ КАК ПОКАЗАТЕЛЬ САНИТАРНОГО СОСТОЯНИЯ ГОРОДСКОЙ СРЕДЫ
©2009 Н.Г. Куимова1, 2, Л.П. Шумилова2 1 Амурский филиал Ботанического сада-института ДВО РАН, г. Благовещенск 2 Институт геологии и природопользования ДВО РАН, г. Благовещенск Статья получена 08.10.2009 г.
Выполнены микологические исследования снегового покрова, воздушной среды, тополиного пуха, почв г. Благовещенска. Результаты показали, что состав микобиоты изменяется по сезонам и формируется в зависимости от уровня загрязнения среды тяжелыми металлами. В зимне-весенний период в приземном слое воздуха в промышленных районах преобладали условно-патогенные виды (А. niger). В почвах с высоким уровнем загрязнения и низким содержанием органического вещества микроскопические грибы проявляли максимальную токсичность и подавляли всхожесть семян и развитие проростков на 30-100%. Более 50% выделенных грибов проявили выраженную липазную и протеазную активности, способность расти при 37оС. При ослабленном иммунном статусе они могут быть потенциально опасными для человека. Для оценки санитарного состояния городских экосистем и предупреждения микотических осложнений в группах высокого риска необходимо проводить микологический мониторинг токсикогенных и условно-патогенных видов в почвах и воздушной среде не только крупных, но и малых городов и техногенных территорий.
Ключевые слова: условно-патогенные грибы, городская среда, санитарное состояние, тяжелые металлы
В современном мире интенсивная деятельность человека сопровождается негативными последствиями для природной среды. Сильный антропогенный прессинг, особенно в городах, приводит к постоянному ухудшению ее состояния, что неизбежно отражается на здоровье человека. В настоящее время ведется активное исследование структуры комплекса микромицетов почв и воздушной среды в условиях города. Показано, что на урбанизированных территориях наблюдается сужение видового разнообразия и возрастает присутствие условно патогенных видов микроскопических грибов [2, 3, 6]. Присутствуя в почве и в воздухе, они служат потенциально опасным источником различных заболеваний человека (вторичные микозы, аллергические реакции и т.д.), особенно у людей с пониженным иммунитетом и склонных к аллергическим заболеваниям [8]. В последние годы особый интерес вызывает изучение факторов вирулентности у сапротрофных грибов, обитателей почв и воздушной среды. В условиях города, где деятельность человека сопровождается выбросами большого количества различных токсикантов, микроскопические грибы, адаптируются к постоянному прессингу. Условия обитания и выработка приспособительных реакций грибов обуславливают развитие их вирулентности [1].
Целью выполненных исследований явилось изучение структуры комплекса микроми-цетов в различных компонентах городской среды, определение токсичности и факторов вирулентности у сапротрофных грибов как показателей экологического состояния среды обитания человека.
Куимова Наталья Григорьевна, кандидат биологических наук, доцент. E-mail: ngkuimova@mail.ru Шумилова Людмила Павловна, аспирант
Город Благовещенск (Амурская область) расположен в лесостепной зоне. Основными источниками загрязнения в городе являются ТЭЦ, выбросы которой составляют в среднем 18,8 тысяч т загрязняющих веществ в год, стационарные предприятия жилищно-коммунального хозяйства и автомобильный транспорт. В период сильных юго-западных ветров в зимне-весенний период (февраль-март) со стороны Китая и Монголии приносится огромное количество пыли и различных поллютантов, а также споры грибов, обрывки мицелия, клетки бактерий. Авторами проведено зонирование территории по степени загрязнения тяжелыми металлами [5]: район ТЭЦ; кольцевая автомагистраль; зоны рекреационного комплекса -Городской и Первомайский парки. На указанных территориях изучены микробные сообщества в составе различных компонентов - почвы, снегового покрова, приземного слоя воздуха, тополиного пуха.
Оценка химического и микробиологического состава снегового покрова является одним из показателей степени ежегодного переноса токсичных веществ воздушными потоками и осаждения их в пределах городской территории. Исследование состава комплекса микроскопических грибов и подсчет обилия видов в снеговом покрове города показали, что в районе ТЭЦ преобладали представители р. Aspergillus (A. niger) - 58% (рис. 1). Далее по степени доминирования следуют Pénicillium sp. (20%). Mycelia sterilia (8%). Cladosporium sp., Alternaria sp. отмечены в минорном количестве. Такое аномальное содержание условно-патогенных грибов обусловлено, по-видимому, токсичными выбросами ТЭЦ, здесь установлено наибольшее содержание хрома, высокое содержание кадмия [4].
□ Aspergillus sp.
□ Pénicillium sp. s Mucor sp.
Рис. 1. Состав микромицетов в снеговом покрове городской территорий (район ТЭЦ).
В районе кольцевой автомагистрали в снеговом покрове преобладали С. cladosporoides, A. Alternate - 41% (рис. 2). Доминирование темноокрашенных форм микромицетов в снегу на загрязненных территориях объясняется их большей резистентностью к токсичным выбросам автотранспорта, содержащим тяжелые металлы (свинец, медь, цинк), за счет присутствия у них меланиновых пигментов, оказывающих радиопротекторное и антиоксидантное действие. В районе автомагистрали присутствуют A. niger, A. fumigatus, хотя доля их в составе комплекса значительно снизилась. В зонах отдыха на городской территории доминируют представители родов Trichoderma, Mucor, встречаются представители р. Aspergillus, что свидетельствует о загрязнении приземного слоя воздуха на территории парков.
Выполненные исследования показали доминирование представителей р. Aspergillus в воздушной среде города в районах ТЭЦ и автомагистрали в зимне-весенний период, подобные данные получены при анализе сезонной динамики воздушной микрофлоры г. Самары [7]. Присутствие A. niger в снеговом покрове практически на всей территории города
объясняется техногенными выбросами (ТЭЦ, котельные, печное отопление деревянного жилого сектора) и дополнительным приносом спор с пылевыми потоками со стороны Монголии.
Исследование комплекса микромицетов в приземном слое воздуха и городских почвах в летний период показали преобладание представителей р. Pénicillium (рис. 2), темноокра-шенные и условно патогенные грибы были обнаружены только на техногенно напряженных участках города (расположены по степени доминирования): район ТЭЦ - Pénicillium sp, Trichoderma sp, Cladosporium sp; район автомагистрали - Alternaria alternata, Cladosporium sp., Pénicillium sp.; в парковой зоне - Trichoderma sp., Pénicillium sp., Mucor sp. В составе почвенных микробных сообществ группа условно-патогенных микромицетов немногочисленна, что объясняется значительным пулом почвенных микроорганизмов, обеспечивающих возможность самовосстановления почв; неполной мощностью работы топливно-энергетического комплекса в летний период, а также влиянием зеленых насаждений на самоочищение городских экосистем.
□ Alternaria sp., 17,4%
□ Trichoderm
a sp., 8,7% ^ m Mucor sp, E3 Cladosporiu 4,3% m sp., 8,7%
□ Penicilliu m sp., 52%
Рис. 2. Состав комплекса микромицетов городских почв
Доминирующей древесной растительностью в городе являются тополя, во время цветения которых пух переносится воздушными массами по всей территории г. Благовещенска. Анализ тополиного пуха показал, что из микромицетов доминировали А. alternatа и Миеог
5р. Известно, что А. alternatа относится к видам с выраженными аллергенными свойствами [10], которые, подобно пыльце растений, могут вызывать аллергические риниты, поэтому присутствие их может усиливать аллергические реакции у жителей города во время цветения
тополей. Изучение удельного веса микогенной сенсибилизации среди больных аллергическим ринитом и атопической бронхиальной астмой среди жителей г. Благовещенска [9] показало, что микогенная сенсибилизация занимает ведущую роль, наряду с бытовой и пыльцевой, в развитии симптомов респираторной аллергии.
В условиях высокого уровня загрязнения почв тяжелыми металлами, когда показатели суммарного загрязнения (Zc) в корнеобитае-мом слое почв (0-20 см) Zc>32, микроскопические грибы проявляли максимальную токсичность и подавляли всхожесть семян и развитие проростков на 30-100%. Наибольшую агрессивность проявляли представители родов Penîcîllîum, Aspergillus. Увеличение агрессивности микромицетов в зоне воздействия промышленных выбросов и автотранспорта проявляется в выделении большого количества токсинов, и, как следствие, приводит к развитию вторичного токсикоза городских почв.
Увеличение содержания условно патогенных грибов в городской среде является причиной повышенного интереса к изучению факторов их вирулентности. Определение степени вирулентности сапротрофных грибов необходимо для установления их потенциальной опасности для человека. К основным факторам патогенности относятся: повышенная способность к адгезии, рост при 37оС, меланизация клеток, способность к экстраклеточной секреции аспаргиновых протеиназ и фосфолипаз и ряд других свойств. От выраженности указанных признаков зависит степень патогенности микромицетов [1]. Авторами установлена активность внеклеточных ферментов (липаз, протеаз) у штаммов, выделенных из городской среды, а также способность их к росту при 37оС. Способность расщеплять лецитин и образовывать зоны просветления вокруг колоний проявили 84% выделенных штаммов, из них представители рода Pénicillium составили 86%, Cladosporîum spp. - 14%. Протеазной активностью обладали 45%, среди них преобладали Pénicillium sp., присутствовали штаммы Al ternaria alternata. Способность к росту при повышенной температуре выявлена у 30% штаммов - это представители родов Pénicillium, Trichoderma, Cladosporium, Mucor. Результаты исследований показали разную степень ферментной активности у почвенных сапротроф-ных грибов. Выводы о степени вирулентности микромицетов предложено проводить по суммарному анализу факторов патогенности [1], исходя из этого, более 50% от общего числа исследуемых штаммов являются наиболее опасными и представляют реальную угрозу для здоровья городского населения. Эти штаммы выделены как в зоне воздействия автомагистрали, так и на территории парков, что свидетельствует о повсеместном распространении потенциально опасных видов.
Выводы: исследования комплекса микромицетов в различных компонентах городской среды показали, что состав микобиоты изменяется по сезонам и формируется в зависимости от уровня загрязнения среды тяжелыми металлами. В зимне-весенний период в приземном слое воздуха в промышленных районах преобладал A. niger, часто входящий в комплекс микромицетов, вызывающих микозы и аллергические реакции у людей с ослабленным иммунитетом. Микроскопические грибы, выделенные из почв с высоким уровнем загрязнения и низким содержанием органического вещества, проявляли максимальную токсичность и подавляли всхожесть семян и развитие проростков на 30-100%. Более 50% выделенных грибов проявили выраженную липазную и протеазную активности, способность расти при 37оС, такие штаммы могут быть потенциально опасными для здоровья человека. В связи с этим для оценки санитарного состояния городских экосистем и предупреждения микотиче-ских осложнений в группах высокого риска необходимо проводить микологический мониторинг токсикогенных и условно-патогенных видов в почвах и воздушной среде не только крупных, но и малых городов и техногенных территорий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Богомолова, Е.В. Потенциальная вирулентность микромицетов, изолированных из музейных помещений / Е.В. Богомолова, Е.А. Мищенко, И.Ю. Кирцидели // Микология и фитопатология. -
2007. - № 2. - С. 113-119.
2. Иванова, А.М. Комплекс микроскопических грибов в воздухе Санкт Петербурга / А.М. Иванова, И.Ю. Кирцидели // Микология и фитопатология. - 2007. - № 5. - С. 40-47.
3. Козловский, А.Г. Микотоксины микроскопических грибов р. Pénicillium, выделенных из почв естественных и антропогенно нарушенных экосистем / А.Г. Козловский, О.Е. Марфенина, Н.Г. Винокурова и др. // Микробиология. -1997. - № 2. - С. 206-210.
4. Куимова, Н.Г. Особенности химического и микробиологического состава снежного покрова г. Благовещенска / Н.Г. Куимова, В.И. Радомская, Л.М. Павлова и др. // Экология и промышленность России. - 2007. - №2 (февраль). - С. 30-34.
5. Куимова, Н.Г. Оценка экологического состояния почв г. Благовещенска / Н.Г. Куимова, Л.П. Шумилова, Л.М. Павлова // Вестник РУДН. Сер. «Экология и безопасность жизнедеятельности». -
2008. - № 3. - С. 42-53.
6. Марфенина, О.Е. Антропогенная экология почвенных грибов. - М.: Медицина для всех, 2005. - 196 с.
7. Овчинникова, Т.А. Сезонная динамика воздушной микрофлоры г. Самара / Т.А. Овчинникова, Е.В. Серендеева, Н.А. Чаплашкина // Успехи медицинской микологии. М.: Национальная академия микологии. - 2007. - Т. IX. - С. 68-69.
8. Свистова, И.Д. Накопление токсичных видов микроскопических грибов в городских почвах / И.Д. Свистова, А.П. Щербаков, И.И. Корецкая, Н.Н. Талалайко // Гигиена и санитария. - 2003. -№ 5. - С. 22-25.
9. Чапленко, Т.Н. Роль микогенной сенсибслсзации в развитии респираторной аллергии / Т.Н. Чапленко, Ю.С. Ландышев, Е.Л. Лазуткина // Успехи медицинской микологии. М.: Национальная академия микологии. - 2006. - Т. VII. - С. 88-90.
10. Larsen, L. Fungal allergens // Health implication of fungi in indoor environments. Air quality monographs. V. 2. Elsevier. - Amsterdam. 1994. - P. 215220.
OPPORTUNISTIC PATHOGENIC MUSHROOMS AS THE PARAMETER OF CITY MEDIUM SANITARY STATE
© 2009 N.G. Kuimova1,2, L.P. Shumilova2 1 Amur Branch of Botanical Garden-Institute FEB RAS, Blagoveshchensk 2 Institute of Geology and Natural Management FEB RAS, Blagoveshchensk Article is received 2009/10/08
Are executed mycological researches of a snow cover, the air environment, poplar down, soils in Blagoveshchensk. Results have shown, that the mycobiota structure changes on seasons and is formed depending on a level of pollution of environment by heavy metals. During winter-spring period in air surface layer in industrial regions is opportunistic-pathogenic kinds (A. niger) prevailed. In soils with a high level of pollution and the low maintenance of organic substance microscopicmushrooms showed the maximal toxicity and suppressed seeds germination and development of sprouts on 30-100%. More than 50% of the allocated mushrooms have shown expressed lipase and protease activity, ability to grow at 370C. At the weakened immune status they can be potentially dangerous to the person. For an estimation of a sanitary state of city ecosystems and preventions mycotic complications in groups of high risk it is necessary to spend mycotic monitoring of toxigeneous and opportunistic-pathogenic kinds in soils and the air environment not only large, but also small cities and technogenic territories.
Key words: opportunistic-pathogenic mushrooms, city medium, sanitary state, heavy metals
Nataliya Kuimova, Candidate of Biology, Associate Professor.
E-mail: ngkuimova@mail.ru
Lyudmila Shumilova, Graduate Student
