CC BY
59
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ И ИНФЕКЦИОННАЯ ЗАБОЛЕВАЕМОСТЬ
УДК 613.1:543.39:576.858
Е.В. Анганова, Е.Д. Савилов, Л.М. Мамонтова
ЗАБОЛЕВАЕМОСТЬ ОСТРЫМИ КИШЕЧНЫМИ ИНФЕКЦИЯМИ И БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИХ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ НА РАЗЛИЧНЫХ ТЕРРИТОРИЯХ ВОСТОЧНО-СИБИРСКОГО РЕГИОНА
Институт эпидемиологии и микробиологии ГУ НЦ МЭ ВСНЦ СО РАМН (Иркутск)
В статье приведены результаты анализа заболеваемости острыми кишечными инфекциями. Показано, что распределение территорий по уровню заболеваемости. ОКИ установленной этиологии и темпам, ее прироста совпадает, с их ранжированием, по степени, выраженности биологических свойств возбудителей. Установлено, что наиболее высокие уровни заболеваемости ОКИУЭ регистрируются. на территориях, где микроорганизмы, обладают, высокой резистентностью к антибиотикам, а также имеют, тенденцию к увеличению гемолитической, и. адгезивной активности. Ключевые слова: бактериальные острые кишечные инфекции установленной этиологии, условно-патогенные микроорганизмы, биологические свойства, антибиотикорезистентность
MORBIDITY OF ACUTE INTESTINAL INFECTIONS AND BIOLOGICAL PROPERTIES OF THEIR PATHOGENS IN VARIOUS TERRITORIES OF EAST SIBERIAN REGION
E.V. Anganova, E.D. Savilov, L.M. Mamontova
Institute of Epidemiology and microbiology of ME ESSC SB RAMN, Irkutsk
The authors of the article analyze morbidity of acute intestinal infections. It has been shown, that distribution of territories by morbidity level of acute intestinal infections of established, etiology and by rates of morbidity rise coincides with, ranking of these factors by degree of expressiveness of biological properties of pathogens.
It is established, that the highest levels of morbidity of acute intestinal infections of established, etiology are registered in territories where microorganisms have high resistance to antibiotics, and also tend to increase hemolytic and adhesive activity.
Key words: bacterial acute intestinal infections of established etiology, conditional pathogenic microorganisms, biological properties, antibiotic resistance
ВВЕДЕНИЕ
По данным ВОЗ в мире ежегодно регистрируется около одного миллиарда диарейных заболеваний. В России заболеваемость острыми кишечными инфекциями (ОКИ) остается на высоком уровне, устойчиво занимая 2 — 3 место среди всех инфекционных болезней [5, 7], возрастает доля острых кишечных инфекций установленной этиологии. По данным Г.Г. Онищенко [9], 87,6 % рассматриваемой группы заболеваний имеют бактериальную природу, при этом значительная часть из них вызвана условно-патогенными бактериями семейства Enterobacteriaceae. Наиболее частыми возбудителями выступают Proteus mirabilis, P. vulgaris, Klebsiella pneumoniae, Enterobacter cloacae, E. aerogenes, Citrobacter freundii, Serratia marcescens и др. [1, 4, 12]. Они широко распространены в окружающей среде, а также являются резидентными представителями нормальной микрофлоры человека. Высокая экологическая пластич-
ность этих бактерий позволяет им легко адаптироваться к различным условиям.
Одной из причин повышения роли условнопатогенных микроорганизмов в патологии человека является изменение их биологических свойств под воздействием различных факторов окружающей среды. Установлено, что в условиях экологического прессинга наблюдается увеличение доли микроорганизмов, обладающих такими факторами патогенности, как гемолитические свойства [10], адгезия [11], а также отмечается усиление ферментативной активности [3] и увеличение частоты встречаемости антибиотикорезистентных штаммов [6, 15]. Подтверждением вышесказанному, в определенной степени, является наличие корреляционных связей между индексом загрязнения среды обитания и свойствами патогенности микроорганизмов [10].
В связи с вышеизложенным выявляется необходимость совершенствования эпидемиологичес-
кого надзора за острыми кишечными инфекциями и микробиологического мониторинга их возбудителей. Особое внимание в микробиологическом мониторинге должно быть уделено тем биологическим свойствам возбудителей, которые оказывают влияние на развитие эпидемического и (или) инфекционного процессов.
Целью настоящих исследований было выявление эпидемиологических особенностей острых кишечных инфекций установленной этиологии (ОКИУЭ) и изучение биологических свойств их возбудителей на территориях с разными климатогеографическими условиями и степенью антропогенной нагрузки.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Исследования проводились на территориях юга Восточной Сибири (г.г. Иркутск, Ангарск) и Крайнего Севера (г. Якутск), отличающихся кли-мато-географическими условиями и степенью антропогенного загрязнения. Иркутск и Ангарск внесены в список городов России с наибольшим уровнем загрязнения атмосферного воздуха (выброс загрязняющих веществ в атмосферу составил в 2000 г. 77,7 и 146,9 тыс. т соответственно). При этом для Иркутска свойственно преобладание в атмосферном воздухе продуктов сгорания топлива, а для Ангарска — продуктов предприятий нефтехимии. Возрастанию потенциала загрязнения атмосферы данного региона способствуют метеорологические факторы (наличие инверсий, большой повторяемости штилей, слабых ветров, туманов и т.д.). Города Иркутск и Ангарск расположены на реке Ангаре, качество воды которой в черте Иркутска (центральный водозабор) оценено на уровне 11 — 111 класса, Ангарска — 11 — 111 (два контрольных створа) и III — IV (фон г. Ангарска) классов. Город Якутск характеризуется резко континентальным климатом со значительным годовым колебанием температур (до 100°С); относится к зоне незначительного техногенного влияния (выбросы загрязняющих веществ в атмосферу в 2000 г. составили 11,3 тыс. т). Ведущую роль в загрязнении атмосферного воздуха играет автомобильный транспорт. Основная водная артерия г. Якутска — река Лена, качество воды которой в черте города относится к II классу.
Анализ уровня, структуры и движения инфекционной заболеваемости ОКИ проводили по материалам соответствующих центров государственного санитарно-эпидемиологического надзора (уч. ф.1, 2).
Бактериальные изоляты для исследования были выделены из кала детей, находящихся на стационарном лечении в детских инфекционных больницах с диагнозом: гастроэнтериты, гастроэнтероколиты, энтероколиты.
Всего исследовано 653 штамма бактерий, в т.ч. из г. Иркутск — 218, Ангарск — 257, Якутск — 173.
Адгезивную и гемолитическую активность микроорганизмов устанавливали согласно Методическим рекомендациям № 28-6/7 от 23.02.87 г.
Антибиотикочувствительность микроорганизмов изучали в соответствии с приказом МЗ СССР № 250 от 13.03.75 г., Методическими указаниями МУК 4.2.1890-04 «Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам». Ассоциированную и перекрестную резистентность микроорганизмов выявляли согласно рекомендациям Л.С. Страчунского с соавт. [14].
Оценку разнообразия и значительности отдельных видов микроорганизмов осуществляли с помощью индексов разнообразия и доминирования Симпсона [8, 16, 17].
Статистический анализ материалов проводили с использованием параметрических и непараметрических критериев [2, 13].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Анализ заболеваемости за многолетний период (1991 —2001 гг.) показал, что наиболее высокий показатель ОКИ установленной этиологии отмечался в г. Ангарск и составил 172,4 ± 13,7 0/0000, что превышает общероссийский показатель (64,5 ± 3,1 0/0000) в 2,7 раза. В г. Иркутск уровень заболеваемости оказался значительно ниже (76,1 ± 9,9 0/0000). Самый низкий показатель на изучаемых территориях был в г. Якутск (42,8 ± 2,3 0/0000). Выявленные различия в уровнях заболеваемости (в Ангарске по сравнению с двумя другими городами, а в Иркутске — по сравнению с Якутском) носили высоко достоверный характер (p < 0,01). Многолетние показатели заболеваемости ОКИУЭ во всех городах имели однонаправленную динамику в сторону повышения (рис. 1). Наиболее высокие положительные темпы прироста отмечались в Ангарске (10,83 %), самые низкие — в Якутске (0,96 %), в Иркутске этот показатель составил 8,41 %.
На всех территориях ведущее значение из возбудителей бактериальных ОКИ имели представители семейства Enterobacteriaceae: в Иркутске — 84,2 %, Ангарске — 79,1 %, Якутске — 88,9 %. Доля аэробных неферментирующих грамотрицатель-ных бактерий и стафилококков оказалась незначительной (от 3,7 до 11,0 %).
Определение доминирующих видов ОКИУЭ показало, что в г. Якутске преобладающим этиологическим агентом являлись кишечные палочки (66,8 %), а в г.г. Иркутск и Ангарск — протеи и цит-робактеры, которые вызывали более 50 % всех острых кишечных инфекций установленной этиологии. При этом за период наблюдения в Иркутске протеозы составили 26,5 %, цитробактериозы — 21,5%; в Ангарске — 25,7 и 38,4 % соответственно. Среди прочих представителей энтеробактерий, которые вызывали более 10 % ОКИУЭ, в Иркутске следует отметить бактерии рода Klebsiella, а в Якутске — штаммы Enterobacter (табл. 1).
Особенностью микробных ассоциаций копро-культур в экологически неблагоприятной обстановке является увеличение доли микроорганизмов, обладающих факторами патогенности (адгезией и гемолитической активностью, а также устойчивостью
Рис. 1. Динамика заболеваемости ОКИУЭ в г.г. Иркутск, Ангарск, Якутск.
Таблица 1
Качественный состав возбудителей ОКИ установленной этиологии за 1997-2001 гг. (%)
Иркутск Ангарск Якутск
Escherichia 7,0 2,3 66,8
Proteus 26,5 25,7 5,7
Citrobacter 21,5 38,4 0,5
Klebsiella 12,4 5,4 5,7
Enterobacter 8,7 0 9,6
Morganella 8,1 0 0
Serratia 0 1,9 0
Providencia 0 1,6 0,3
Yersinia 0 0 0,3
Hafnia 0 3,8 0
Pseudomonas 4,8 3,7 5,2
Staphylococcus 11,0 17,2 5,9
к лекарственным препаратам). Так, в Якутске встречаемость гемолитических штаммов (22,5 ± 4,4 %) была достоверно ниже (р < 0,01) по сравнению с другими городами (Иркутск — 44,0 ± 4,7 % и Ангарск — 50,6 ±3,1 %). Аналогичная тенденция имела место и для такого показателя как адгезия. От больных детей из г. Якутск реже выделялись штаммы, обладающие адгезивными свойствами — 23,1 ± 3,1 %, а в г.г. Иркутск и Ангарск такие штаммы составили
32,1 ± 3,2 и 36,2 ± 2,9 % соответственно.
Особый интерес представляет изучение анти-биотикоустойчивости бактериальных изолятов. Полученные результаты свидетельствуют, что количество штаммов, обладающих множественной лекарственной устойчивостью (к шести и более препаратам), в Ангарске было максимальным и составило 95,7 %. В Иркутске этот показатель достигал 74,1 %. Минимальный процент резистентных культур отмечен у больных из Якутска — 48,2 %. Разница между частотой выявления указанных показателей на изучаемых территориях была высоко достоверной (p < 0,01).
Значительные различия городов выявляются также по ассоциированной и перекрестной резистентности микроорганизмов. Так, в г.г. Иркутск и Ангарск частота встречаемости копрокультур от больных ОКИУЭ, обладающих ассоциированной и перекрестной резистентностью, была достоверно выше ф < 0,01) по сравнению с Якутском (рис. 2).
Кроме того, в Иркутске и Ангарске преобладала ассоциированная резистентность микроорганизмов к антибиотикам шести (38,7 и 59,9 % соответственно) и пяти (31,5 и 30,9 % соответственно) классов. Крайне незначительной в этих городах была доля копрокультур с устойчивостью к антимикробным препаратам двух, трех и четырех классов. В Якутске, напротив, преобладали штаммы, обладающие ассоциированной устойчивостью к препаратам трех классов (29,3 %), а встречаемость резистентности к антибиотикам шести классов была достоверно ниже (p < 0,01), чем в остальных городах и составила 12,1 %.
Изучение фенотипического профиля возбудителей ОКИ показало, что культуры, полученные от
Рис. 2. Частота встречаемости копрокультур, полученных от больных ОКИУЭ с ассоциированной и перекрестной резистентностью к антибиотикам.
больных ОКИУЭ из Якутска, характеризовались преобладанием фенотипов с детерминантой устойчивости к 1—4 препаратам. В Иркутске превалировали фенотипы устойчивости к 10 — 11, а в Ангарске — к 11 — 12 антибиотикам.
Следует также отметить, что лишь в Якутске обнаружены возбудители, которые были чувствительны ко всему спектру исследуемых антибиотиков (7,7 %). В г.г. Иркутск и Ангарск подобных микроорганизмов не выявлено.
Исследование видового разнообразия изучаемых микробных сообществ позволило установить, что индекс фенотипического разнообразия был выше в городах юга Восточной Сибири и ниже — на Крайнем Севере. Так, в Ангарске индекс разнообразия штаммов по отношению к антибиотикам был наиболее высоким — 5,0; в Иркутске этот показатель составил 4,1, а в Якутске он оказался самым низким — 2,9.
Таким образом, проведенная работа позволила охарактеризовать эпидемиологическую ситуацию по заболеваемости ОКИУЭ на исследуемых территориях, показать особенности ее этиологической структуры, установить значимость условно-патогенных микроорганизмов в указанной группе заболеваний, определить доминирующие виды возбудителей. Кроме того, на изучаемых территориях были выявлены различия в биологической активности циркулирующих микроорганизмов.
Полученные результаты легли в основу ранжирования территорий по степени выраженности биологических свойств возбудителей ОКИУЭ: 1 — Ангарск, 2 — Иркутск, 3 — Якутск. Указанный ряд совпадает с распределением территорий как по уровню заболеваемости острыми кишечными инфекциями установленной этиологии, так и по степени антропогенного загрязнения окружающей среды.
Проведенные исследования позволили сделать следующие выводы:
1. Эпидемиологическая ситуация по острым кишечным инфекциям на изучаемых территориях
характеризуется ростом заболеваемости в многолетнем аспекте и выраженной неравномерностью: Ангарск — 172,4 0/0ооо, Иркутск — 76,1 0/0ооо, Якутск
— 42,8 0/0000. Темпы прироста положительные и составляют 10,83; 8,41 и 0,96 % соответственно.
2. Распределение территорий по уровню заболеваемости ОКИУЭ и темпам ее прироста совпадает с их ранжированием по степени выраженности биологических свойств возбудителей данной группы инфекций. Наиболее высокие уровни заболеваемости ОКИУЭ регистрируются на территориях, где микроорганизмы обладают высокой резистентностью к антибиотикам, а также имеют тенденцию к увеличению гемолитической и адгезивной активности.
3. Этиологическая структура бактериальных ОКИУЭ во всех городах представлена преимущественно семейством Enterobacteriaceae, однако, их видовая структура существенно различается. В городах Восточной Сибири (Иркутск, Ангарск) преобладают штаммы Proteus и Citrobacter, вызывающие более 50 % случаев заболеваний. На Крайнем Севере (г. Якутск) доминируют штаммы Esсherichia, обуславливающие более 60 % случаев.
4. Исследуемые территории различаются по степени биологической активности возбудителей ОКИУЭ. В Иркутске и Ангарске доля микроорганизмов, обладающих факторами патогенности (адгезивная активность до 36 %, гемолиз до 51 %), а также множественной лекарственной устойчивостью (до 96 %), значительно превышала аналогичные показатели для г. Якутска (23,1; 22,5 и
48,2 % соответственно).
5. Возбудители ОКИУЭ у детей из гг. Иркутска, Ангарска обладали фенотипами лекарственной устойчивости преимущественно к 10—12 антибиотикам, а также высоким уровнем ассоциированной (98,2 и 99,6 % соответственно) и перекрестной (81,4 и 98,4 % соответственно) резистентности. В Якутске преобладали фенотипы устойчивости к 1—4 антибиотикам с достоверно более низкой частотой встре-
чаемости ассоциированной (67,4 %) и перекрестной (56,9 %) лекарственной резистентности.
6. Наиболее высокий индекс фенотипического лекарственного разнообразия возбудителей ОКИ установленной этиологии получен для Ангарска — 5,0; для Иркутска этот показатель составил 4,1, а для Якутска он оказался самым низким — 2,9.
ЛИТЕРАТУРА
1. Агаева Р.А. Некоторые эпидемические данные об острых кишечных заболеваниях, сопровождающихся выделением бактерий рода Proteus / Р.А. Агаева // Журн. микробиол. —1978. — № 5.
- С. 146-147.
2. Ашмарин Н.П. Статистические методы в микробиологических исследованиях / Н.П. Ашмарин, А.А. Воробьев — Л.: Медгиз, 1962. — 180 с.
3. Бодиенкова Г.М. Гигиеническая оценка влияния атмосферного воздуха на микробный пейзаж и некоторые показатели иммунитета у детей Монголии / Г.М. Бодиенкова, Ш. Энхцэцэг, Б. Бурмаа / / Журн. инф. патологии. — 2002. — № 1. — С. 3 — 6.
4. Бондаренко В.М. Проблема патогенности клебсиелл // В.М. Бондаренко, В.Г. Петровская, Н.И. Нестерова. — Ульяновск, 1996.
5. Воробьев А.А. Возможности лабораторной диагностики инфекций, вызванных бактериями рода Campylobacter/ А.А. Воробьев, Л.А. Сичинский, С.А. Дратвин // Журн. микробиологии, эпидемиологии, иммунологии. — 2000. — № 1. — С. 95—103.
6. Инфекционная «агрессивность» окружающей среды. Концепция микробиологического мониторинга / Л.М. Мамонтова, Е.Д. Савилов, А.П. Протодьяконов, Ю.А. Маркова. — Новосибирск: Наука, 2000. — 240 с.
7. Калмыкова А.И. Пробиотики: терапия и профилактика заболеваний. Укрепление здоровья / А.И. Калмыкова / НПФ «Био-Веста», СибНИП-ТИП СО РАСХИ — Новосибирск., 2001. — 208 с.
8. Одум Ю. Экология / Ю. Одум. — М., 1986.
— 376 с.
9. Онищенко Г.Г. Эпидемиологическая обстановка в Российской Федерации и основные направления деятельности по ее стабилизации / Г.Г. Онищенко // Материалы к докладу на VIII Все-рос. съезде эпидемиологов, микробиологов и паразитологов. — М., 2002. — С. 56.
10. Подволоцкая А.Б. Функциональная характеристика аутомикрофлоры кожи детей младшего школьного возраста в условиях техногенного загрязнения среды: Автореф. дис. ... канд. мед. наук: 03.00.07. — Владивосток, 2001. — 31 с.
11. Покатилов А.Б. Колонизация и адгезия микробами кожи больных хирургических стационаров в экологически неблагополучной обстановке: Автореф. дис. ... канд. мед. наук: 03.00.07. — Волгоград, 1993. — 20 с.
12. Покровский В.И. Руководство по эпидемиологии инфекционных болезней: Частная эпидемиология / В.И. Покровский, Б.Л. Черкасский. — М.: Медицина, 1993. - Т. 2. - С. 78-85.
13. Савилов Е.Д. Применение статистических методов в эпидемиологическом анализе / Е.Д. Савилов, Л.М. Мамонтова, В.А. Астафьев, Л.В. Иванова. — Новосибирск: ВО «Наука», Сибирская издательская фирма, 1993. — 136 с.
14. Страчунский Л.С. Практическое руководство по антиинфекционной терапии / Л.С. Страчунский, Ю.Ю. Белоусов, С.Н. Козлов. — М., 2002. — 381 с.
15. Эпидемиологические и клинические особенности кишечных инфекций в регионе Курской магнитной аномалии / В.В. Бельский, П.В. Калуц-кий, В.В. Кисилева, Л.М. Закарян // Материалы VIII съезда Всерос. об-ва эпидемиологов, микробиологов, паразитологов. — М., 2002. — Т.1. — С. 8 — 9.
16. Margalef R. Information theory in ecology / R. Margalef // Gen. Syst. — 1958. — Vol. 3. — Р. 36 — 51.
17. Menhinick E.F. A comparison of some species diversity indices applied to samples of field insects / E.F. Menhinick // Ecology. — 1964. Vol. 45. — Р. 859 — 861.
