 |
Раздел II. Учение о санитарно-показательных микроорганизмах
|
|
|
|
ФГОУ ВПО Казанская государственная академия ветеринарной
Медицины им. Н.Э.Баумана
Р.Г.ГОСМАНОВ, А.И.Ибрагимова
Ветеринарная
САНИТАРНАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ
Учебное пособие для студентов высших учебных заведений
по специальности - 111201 «Ветеринария»
Казань 2006
Учебное пособие по курсу «Ветеринарная санитарная микробиология» по специальности 111201 «Ветеринария», составлено проф. Р.Г.Госмановым и доц. А.И.Ибрагимовой.
Печатается по решению Ученого совета факультета
ветеринарной медицины Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э.Баумана от 28. 02. 2006 г., протокол № 3
Рецензенты:
Профессор, доктор биологических наук Фролов В.П.
Профессор, доктор ветеринарных наук Сафин М.А.
Введение
Для успешного решения задач, связанных с повышением качества и биологической ценности продуктов питания, необходима система мероприятий, улучшающая санитарно-гигиеническое состояние производства, а также условия окружающей среды.
Государственный контроль санитарно-гигиенических условий производства осуществляется органами санитарного надзора. Проблемы санитарной охраны воздуха и воды имеют государственное значение. Качество воды, пищевых продуктов обеспечивается государственными стандартами, комплексными методами проверки, в том числе санитарно-микробиологическими исследованиями.
Санитарная микробиология изучает микроорганизмы, содержащиеся в окружающей среде и способные поражать животных, а также вызывать порчу пищевых продуктов.
В нашей стране санитарная микробиология, как самостоятельная отрасль естественных наук, сформировалась сравнительно недавно, но роль ее непрерывно возрастает, достижения ее широко используются специалистами других отраслей науки и практики.
|
|
|
Санитарная микробиология базируется на основных положениях общей микробиологии, на достижениях медицинской, ветеринарной, технической и сельскохозяйственной микробиологии, а также эпидемиологии, эпизоотологии, гигиены, зоогигиены и иммунологии.
Следует отметить, что в санитарной, медицинской, ветеринарной микробиологии объект изучения один и тот же. Различие же состоит в подходе к его изучению, так как жизнедеятельность патогенных микробов в организме хозяина резко отличается от их существования в окружающей среде, где в сложных условиях многообразных биоценозов постоянно изменяются физические и химические воздействия на них.
Знание вопросов, изучаемых санитарной микробиологией, необходимо в практической деятельности не только санитарных врачей, осуществляющих контроль качества продуктов животного происхождения, но и технологов, производящих эти продукты и биологически активные препараты, получаемые из эндокринно-ферментативного сырья убойных животных.
Авторы будут благодарны за критические замечания, советы по содержанию учебного пособия.
Раздел 1. Предмет, краткая история и задачи
Санитарной микробиологии
Санитарная микробиология – наука, изучающая микрофлору окружающей среды и вызываемые ее жизнедеятельностью процессы, которые могут непосредственно или косвенно оказывать неблагоприятное влияние на здоровье людей и окружающую среду. Санитарная микробиология разрабатывает методы контроля за санитарным состоянием воды, воздуха, почвы, пищевых продуктов и предметов обихода.
Началом развития санитарной микробиологии можно считать 1888 г., когда впервые французский врач Е. Массе предложил считать кишечнуюпалочку показателем фекального загрязнения воды.
|
|
|
В настоящее время существуют научно-исследовательские специализированные институты, санитарно-гигиенические факультеты в медицинских вузах.
Основная деятельность санитарной службы направлена на создание научно-обоснованных нормативов предельно допустимых уровней воздействия различных факторов окружающей среды на здоровье человека. В настоящее время имеется более 2000 гигиенических нормативов, в которых регламентируется неблагоприятное воздействиена здоровье человека биологических, а также химических и физических факторов.
Формирование санитарной микробиологии как науки произошло главным образом в середине 30-х годов 20 века.
Первоначально санитарная микробиология имела чисто созерцательный характер и все ее выводы и предложения являлись констатацией существующего положения в области общих гигиенических норм. На ранних этапах своего развития санитарная микробиология являясь частью медицинской микробиологии, выполняла роль прикладной дисциплины, разрешая задачи общей гигиены и эпидемиологии.
В настоящее время санитарная микробиология – самостоятельная наука, стоящая на стыке трех дисциплин: микробиологии, гигиены и эпидемиологии (эпизоотологии), в равной степени необходимая специалистам разных профилей. Выделение санитарной микробиологии в самостоятельную дисциплину связано с особенностями разрабатываемых ее проблем, своеобразием используемых методических приемов и особыми задачами, которые она призвана решать. Развитие отечественной санитарно-микробиологической науки связано с именами А.А.Миллера, а.С.Разумова, Г.Н.Чистовича и др.
Первый учебник по санитарной микробиологии, написанный А.А.Миллером, в нашей стране вышел в 1935 г.
В середине 20-го века в недрах микробиологии и вирусологии сформировалась новая отрасль медицинской науки – санитарная вирусология. Ее возникновение и развитие обусловлено требованиями времени: количество вирусных болезней растет, поэтому нахождение вирусов в окружающей среде, поведение в ней, а также их индикация и идентификация, разработка методов профилактики стали насущной проблемой сегодняшнего дня.
В 1963 году в нашей стране было утверждено «Положение о государственном надзоре», в котором были указаны основные задачи по организации работы санитарно-эпидемиологической службы, подчеркнуты комплексность ее работы, определены пути дальнейшего совершенствования санитарно-правового законодательства, организация структуры его органов и учреждений, повышение уровня и специализации государственного санитарного надзора.
|
|
|
Упомянутое «Положение» в дальнейшем было пересмотрено. В нем указано, что основной задачей государственного санитарного надзора является наблюдение за проведением санитарно-гигиенических и санитарно-противоэпидемических мероприятий, направленных на предупреждение и ликвидацию загрязнения окружающей среды, а также повышения уровня и качества государственного санитарного надзора с учетом научно-технических достижений в целях обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия страны.
Основная роль в совершенствовании санитарно-гигиенических нормативов, правил и ГОСТов, а также контроля за правильным их практическим использованием принадлежит санитарно-эпидемиологической службе - различным подразделениям СЭС, осуществляющих государственный санитарный надзор на подведомственных территориях.
В 1982 году в нашей стране отмечался 60-летний юбилей санитарной службы, которая внесла большой вклад в дело ликвидации некоторых инфекционных болезней, а также в снижение заболеваемости, благодаря проведению санитарно-гигиенических мероприятий, успехи в области охраны окружающей среды.
Государственная санитарная служба осуществляет санитарный предупредительный, текущий надзор и контроль за соблюдением санитарных норм и правил в интересах охраны здоровья народа, обеспечения оптимальных условий труда и отдыха трудящихся.
Перед современнойсанитарной микробиологией стоят следующие задачи:
1. Разработка, совершенствование и оценка микробиологических методов исследования объектов окружающей среды – воды, воздуха, почвы, пищевых продуктов, предметов обихода и т.д. При разработке методов, базируясь на классических основных приемах общей микробиологии, широко используются последние достижения медицинской, ветеринарной микробиологии, гигиены, эпидемиологии, иммунологии, химии и других естественных наук, а также компьютерной техники.
|
|
|
2. Оценка путей воздействия человека и животных на окружающую среду. Эта проблема интересует санитарных микробиологов, прежде всего потому, что и человек и животные являются источниками загрязнения окружающей среды, как патогенными микроорганизмами, так и другой разнообразной флорой, которая может оказывать неблагоприятное воздействие на объекты внешней среды. Постоянное попадание микробов в окружающую среду привело к созданию так называемого нормального взаимообмена микрофлорой человека и животных и окружающего мира. В результате общественной и индивидуальной деятельности людей так же возможны биологическая контаминация объектов окружающей среды патогенными микроорганизмами. При оценке путей воздействия человека особое внимание уделяется изучению нарушения процессов естественного самоочищения воды, почвы, вызванных производственной деятельностью человека или неправильной очисткой и обеззараживанием отходов и сточных вод. Поэтому одной из главных задач современной санитарной микробиологии является изучение природных процессов регуляции микробного населения почвы, воды, воздуха. Это направление санитарной микробиологии в настоящее время активно развивается, что объясняется возрастающей урбанизацией, развитием промышленности, приводящей к загрязнению окружающей среды и ухудшению условий жизни на Земле. Заботясь о сохранении человечества, цивилизации, человек нуждается в абсолютных знаниях об окружающей среде, и возможностях ее к самоочищению.
3. Разработка ГОСТов и методических указаний, определяющих соответствие микрофлоры объектов окружающей среды гигиеническим требованиям, включая микробиологические показатели. Предлагаемые санитарной микробиологией нормативы обязательно должны быть согласованы с общегигиеническими требованиями, так как микроорганизмы находятся в неразрывном единстве со всеми другими факторами окружающей среды.
4. Разработка рекомендаций и мероприятий по оздоровлению объектов окружающей среды и контроль за их выполнением. Врачи-гигиенисты активно участвуют в проведении предупредительного и текущего санитарного надзора. Предупредительный санитарный надзор необходим при проектировании и строительстве различных предприятий, населенных пунктов, при выборе источника водоснабжения и т.д. текущий санитарный надзор составляет повседневную работу врача-гигиениста, который проводит постоянный контроль за качеством водоснабжения, работой пищевой и торговой сети, за правильным и эффективным обеззараживанием сточных вод и отбросов.
|
|
|
5. Охрана окружающей среды. Эта задача санитарной микробиологии вытекает из предыдущих и является одной из главных, волнующей в настоящее время специалистов всех отраслей народного хозяйства и науки. Она вылилась в новое направление в гигиене – гигиену окружающей среды, которая призвана всесторонне изучать закономерности взаимодействия человека с факторами окружающей среды и разрабатывать научно обоснованные рекомендации по сохранению здоровья человека.
Охрана окружающей среды является общегосударственной проблемой. Учеными разрабатываются научно-технические прогнозы возможных изменений в биосфере вперед на 20 – 30 лет в результате активного вмешательства в нее человека.
Экология микроорганизмов
Одной из задач современной санитарной микробиологии является изучение экологии микроорганизмов и связанной с ней проблемы охраны окружающей среды.
Слово «экология» образовано от греческого «oikos», что означает дом, родина и «logos» - учение. Человек с самых древних времен, с начала истории своего развития интересовался экологией с практических позиций. Чтобы выжить, нужно было знать окружающую среду, особенности природных условий, все о растениях и животных, которые находятся около человека. Можно считать, что цивилизация возникла тогда, когда человек научился использовать и изменять окружающую среду.
Под экологией, т.е. экологической системой, подразумевается совместное функционирование биоценозов («биотического» сообщества, включающего все популяции, занимающие данную изучаемую площадь) и неживой окружающей среды (биотоп). Термин «экосистема» используют в основном английские ученые, у нас был принят термин «биогеоценоз», включающий в себя понятие биоценоза и биотопа. Изучение отдельных биогеоценозов необходимо, например, при выявлении природных очагов болезней. Основатель учения о природной очаговости некоторых инфекционных болезней Е.Н.Павловский писал: «То, что теперь называют болезнями с природной очаговостью, в своей основе, прежде всего, подведомственно методам эколого-паразитологических и биоценотических исследований».
Как и биология в целом, экология может быть подразделена на таксономические ветви: экология растений, насекомых, животных, микроорганизмов. С экологических позиций следует рассматривать сложный процесс паразитоценоза - взаимоотношения между различными микроорганизмами, обитающими в организме человека и животных, а также между микроорганизмами и макроорганизмом. Становится очевидным, что экологические принципы, применяемые для животных и растений, в равной степени справедливы для мира микроорганизмов и простейших. С этой точки зрения микробные сообщества следует рассматривать как комплекс видов, находящихся вместе не случайно, а в результате постоянного действия каких-то детерминирующих факторов.
Микроорганизмы являются частью биоценоза всех экологических процессов, которые наблюдаются в естественных условиях. В процессе
эволюционного развития, адаптации к существованию между определенными видами и группами микроорганизмов и других форм жизни установились сложные взаимоотношения. В естественных условиях обитания (в почве, воде, организме животных, в погибших растениях) чистые культуры микробов, как правило, не встречаются, а находятся в тесной ассоциации в сложных сообществах – микробиоценозах, состоящих из разнообразных видов бактерий, грибов, актиномицетов, простейших и т.д. Биологическое явление, заключающееся в совместном существовании разнообразных видов в едином процессе, независимо от того, приносит это пользу или вред друг другу, получило название «симбиоз». Формы и исход симбиотических взаимоотношений, определившихся в результате длительного эволюционного развития, могут подвергаться изменениям в силу смены условий окружающей среды. Иногда трудно определить, пользу или вред приносит тот или иной симбиоз.
В настоящее время установлены следующие типы взаимоотношений между микроорганизмами.
Нейтрализм (лат. neutralis- не принадлежащий ни тому, ни другому) - взаимоотношения, при которых микроорганизмы, развиваясь в составе одного ценоза, не оказывают друг на друга непосредственного влияния. Косвенная взаимозависимость организмов при этом неизбежна, поскольку они являются элементами одного сообщества.
Конкуренция (лат. сoncurrere – сталкиваться) – взаимоотношения между организмами одного или разных видов, соревнующихся за одни и те же ресурсы внешней среды при недостатке последних.
Симбиоз (греч. symbiosis – совместная жизнь) – различные формы совместного существования различных организмов, составляющих симбиотическую систему. В этих системах один из партнеров или оба в
определенной степени возлагают на другого задачу регуляции своих отношений с внешней средой, в результате чего приобретают возможность выигрыша в борьбе за существование.
По характеру взаимоотношений между партнерами (симбионтами) выделяют: мутуализм, комменсализм и паразитизм.
Мутуализм – (лат. mutuus – взаимный) – форма симбиоза, при которой отношения между партнерами характеризуются взаимовыгодностью и ни один из них не может существовать без другого.
Комменсализм (лат. соm – с, вместе и mensa – стол, трапеза), т.е. сотрапезничество, форма симбиоза, при которой один из партнеров (комменсал) возлагает на другого (хозяин) регуляцию своих отношений с внешней средой. Основой для комменсальных отношений могут быть общее пространство, субстрат, пища.
Паразитизм (греч. рarasitos – нахлебник) - форма антагонистических взаимоотношений двух различных организмов, при которой один из них (паразит) использует другого (хозяина) в качестве среды обитания. Однако даже в самых стабильных системах «паразит–хозяин» отношения между партнерами построены по принципу неустойчивого равновесия, нарушения которого могут привести к распаду системы и гибели одного или обоих партнеров. Паразиты принимают участие в регуляции численности популяции хозяев, а иногда определяют направленность микроэволюционных процессов.
Хищничество – такое отношение двух групп организмов, при котором одна использует другую в пищу. Примером может служить род Clostridium (патогенные виды), который сначала своими токсинами приводит к гибели животное, а затем использует труп в качестве источника питания.
Антагонизм (греч. аntagonisma – спор, борьба) – термин, применяемый к таким взаимоотношениям между микроорганизмами, когда один вид задерживает или полностью подавляет рост другого.
Нарушение экологического баланса между микро- и макроорганизмами, а также внутри микробных ассоциаций приводит к селекции более патогенных видов и штаммов, а также способствует более интенсивному генетическому обмену у бактерий (особенно плазмидами) в естественных условиях, а следовательно и к эволюционным сдвигам.
Биоценоз микроорганизмов – явление биологическое и характеризуется особенностями развития микробов в период их пребывания в окружающей среде и в организме хозяина. Примерами нарушения экологического баланса в мире микроорганизмов могут служить проблемы сальмонеллезных инфекций, последствия широкого использования антибиотиков и применения пестицидов. В настоящее время можно считать доказанной потенциальную опасность для человека сальмонелл всех сероваров. Сейчас, когда проблема загрязнения окружающей среды особенно актуальна, борьба с микробным загрязнением воды сальмонеллами должна быть одной из задач микробиологов, эпидемиологов и гигиенистов.
В некоторых странах принято добавлять в корм скоту антибиотики (как стимуляторы роста), что создает условия, благоприятствующие отбору устойчивых микроорганизмов благодаря формированию популяции бактерий с R-плазмидами. Распространению R-плазмид через пищевые продукты также способствует применение антибиотиков при консервировании мяса и некоторых других пищевых продуктов.
Еще один пример нарушения веками сложившихся взаимоотношений системы человек-микроорганизмы. За время всей истории человечества иммунная система не подвергалась таким мощным экологическим стрессам как в наше время: в течение последнего десятилетия ежегодно в мире иммунизируется до 1 млрд человек, многие миллионы получают различные диагностические препараты, которые приводят к аллергизации населения. Таким образом, и этот экологический баланс между человеком и окружающей его средой серьезно нарушен.
Нарушение экологических взаимоотношений связано также с загрязнением окружающей среды химическими препаратами, используемыми, в частности, в сельском хозяйстве для борьбы с грызунами и насекомыми. Они действуют на экологию почвенных микроорганизмов, обусловливающих круговорот веществ в природе, оказывают значительное влияние на биологические свойства возбудителей зооантропонозных инфекций, изменяя их морфологию и антигенную структуру.
Заботясь об охране окружающей среды, санитарные микробиологи совместно с гигиенистами призваны решать следующие задачи:
- углубленное исследование закономерностей воздействия различных вредных факторов окружающей среды на человека;
- разработка методов индикации микробного загрязнения и критериев эпидемической безопасности различных объектов окружающей среды в условиях их химического и биологического загрязнения;
- дальнейшее совершенствование методических основ нормирования разнообразного бактериального загрязнения объектов окружающей среды;
- определение особенностей распространения в объектах окружающей среды микробов-продуцентов и биологически активных веществ (продуктов их жизнедеятельности) и их значения в патологии человека;
- исследование условий процессов самоочищения объектов окружающей среды в отношении бактериального загрязнения с учетом сочетанного воздействия химических, физических и биологических факторов;
- разработка профилактических мероприятий с целью снижения бактериального загрязнения различных объектов окружающей среды;
- совершенствование санитарного законодательства, способствующего охране объектов окружающей среды от загрязнения.
Раздел II. Учение о санитарно-показательных микроорганизмах
Основными источниками распространения возбудителей большинства инфекционных болезней, поражающих человечество, являются люди и теплокровные животные. Наиболее массивное выделение ими микроорганизмов в окружающую среду происходит воздушно-капельным и фекальными путями.
Санитарно-микробиологическое исследование объектов окружающей среды обязано решить вопрос о наличии или отсутствии в них опасных для человека микроорганизмов. Непосредственное обнаружение возбудителя инфекционных болезней в объектах окружающей среды (несмотря на то, что в настоящее время разработаны методы прямого, ускоренного и количественного их определения) имеет целый ряд трудностей.
Во-первых, патогенные микроорганизмы находятся в окружающей среде постоянно – сравнительно легко их можно обнаружить в период эпидемии или иной инфекции, но очень трудно в межэпидемические периоды. Основная же деятельность санитарных микробиологов направлена на предупреждение возникновения эпидемий и поэтому вся работа ведется в межэпидемические периоды.
Во-вторых, количество патогенных микроорганизмов, попавших в окружающую среду, значительно уступает непатогенным и распространение их в загрязненных объектах неравномерно. Трудности возникают и при выделении патогенных микробов при посевах на питательные среды, даже ингибиторные, поскольку они неизбежно страдают от конкуренции сапрофитной микрофлоры. Отрицательные результаты индикации патогенных микроорганизмов в объектах окружающей среды еще не говорят с достоверностью об их отсутствии. Поэтому приходится подходить к оценке различных объектов непрямым путем, устанавливая факт загрязнения их выделениями человека или теплокровных животных. И чем обильнее это загрязнение, тем более вероятно попадание в объект патогенных микробов.
Сообщающиеся с внешним миром полости тела людей и животных обильно заселены нормальной микрофлорой довольно постоянной по качественному составу и сравнительно мало изменяющейся при инфекционных заболеваниях. Для многих видов микроорганизмов (обитателей тела здорового человека) полость рта или кишечник являются биотопами – единственной средой обитания. Поэтому находки таких микробов вне организма свидетельствуют о загрязнении соответствующими выделениями. Находя в исследуемом материале представителей микрофлоры полости рта, мы вправе думать о попадании слизи из дыхательных путей, в которой могут содержаться и возбудители скарлатины, туберкулеза и др., а, обнаруживая нормальных обитателей кишечника, мы можем делать заключение о наличии фекального загрязнения и возможной опасности присутствия брюшнотифозных, дизентерийных палочек, возбудителей кишечных инфекций.
Выделяемые в этих случаях микробы служат показателями санитарного неблагополучия, потенциальной опасности исследуемых объектов, и поэтому названы «санитарно-показательными».
Однако не все микробы, входящие в состав нормальной флоры тела человека или животных, могут быть признаны санитарно-показательными.
На основании многочисленных исследований были сформулированы требования, которым должны отвечать санитарно-показательные микроорганизмы:
1.Они должны постоянно содержаться в выделениях человека и теплокровных животных и поступать в окружающую среду в больших количествах.
2.Они не должны иметь другого природного резервуара, кроме организма человека и животных.
3.После выделения в окружающую среду они должны сохранять жизнеспособность в течение сроков, близких к срокам выживания патогенных микробов, выводимых из организма теми же путями.
4.Они не должны размножаться в окружающей среде.
5.Они не должны сколько-нибудь значительно изменять свои биологические свойства в окружающей среде.
6.Они должны быть достаточно типичными, с тем, чтобы их дифференциальная диагностика осуществлялась без особого труда.
7.Индикация, идентификация и количественный учет должны производится современными, простыми, легко доступными и экономичными микробиологическими методами.
Поскольку два первых признака считались решающими, то длительное время кишечную палочку признавали индикатором фекального загрязнения, а зеленящийся стрептококк – показателем воздушно-капельного загрязнения.
Преимущество кишечных палочек, связано с их свойствами, которые соответствуют основным требованиям, предъявляемым к санитарно-показательным микроорганизмам: они являются постоянными обитателями кишечника человека и животных, выделяются в окружающую среду с фекалиями, их выживаемость и устойчивость в окружающей среде несколько превышает подобные свойства патогенных энтеробактерий, они не обладают способностью размножаться ни в почве, ни в воде. Преимущество кишечных палочек заключается еще и в том, что в загрязненных объектах количество их превалирует над всей остальной кишечной флорой. Бактерии группы кишечных палочек (БГКП) признаются бактериологами всего мира основным показателем фекального загрязнения и, следовательно, косвенным индикатором эпидемической опасности объектов окружающей среды. Однако в ряде случаев при обнаружении превышения нормативных показателей контаминации БГКП проводятся дополнительные определения показателей свежего фекального загрязнения (кишечной палочки, энтерококков, колифагов), обнаружение энтерококков подтверждает факт свежего фекального загрязнения, так как они быстрее отмирают в окружающей среде и в то же время более устойчивы к действию пестицидов и детергентов.
В настоящее время в категорию санитарно-показательных (индикаторных) микроорганизмов включены представители кишечной микрофлоры человека: БГКИ, фекальные кишечные палочки (ФКП), к которым в основном относятся E.coli, бактерии группы протея, клостридии (C.perfringens), Е. faecalis, колифаги. Показателями биологического загрязнения воздуха помещений являются стрептококки и стафилококки.
В связи с развитием микробиологии и микробиологических методик начались исследования – поиск новых индикаторных микроорганизмов. Одним из микроорганизмов, который составляет основную анаэробную флору кишечника человека, являются бифидобактерии. Однако трудности при индикации и культивировании анаэробных бифидобактерий отдаляют их практическое использование как индикатора биологической контаминации.
Непосредственное определение патогенных микроорганизмов в окружающей среде методически не всегда доступно. Поэтому следует считать правильным, определять санитарно-показательные микроорганизмы и проводить индикацию патогенных бактерий только тогда, когда этого требует эпидемическая ситуация.
|
|
|
