Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 10
1.1. Неблагоприятные факторы комбикормового завода 10
1.2. Микробиоценоз кожи в норме и при патологии 19
1.3. Микромицеты рода Aspergillus и их влияние на организм человека 27
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования 35
ГЛАВА 3. Микрофлора кожи рабочих комбикормового завода 51
3.1. Характеристика микрофлоры кожи рабочих комбикормового завода 51
3.2. Бактериальная обсемененность биотопов кожи рабочих 59
3.3. Микопейзаж кожи рабочих 72
3.4. Изменение микрофлоры кожи в зависимости от стажа работы на комбикормовом заводе 83
3.5. Экологические-.параметры микробиоценоза кожи рабочих комбикормового завода 97
3.6. Показатели заболеваемости рабочих комбикормового завода 106
ГЛАВА 4. Влияние грибов рода Aspergillus на биологические свойства бактерий-ассоциантов микробиоценоза кожи 115
4.1. Характеристика изолятов Corynebacterium pseudodiphthericum, выделенных из организма людей, работающих на комбикормовом заводе 115
4.2. Гемолитическая активность Corynebacterium pseudodiphthericum 117
4.3. Влияние фильтрата Aspergillus flavus на способность вызывать патологический процесс в легких 119
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 123
ВЫВОДЫ 140
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУРНЫХ
ИСТОЧНИКОВ 141
ПРИЛОЖЕНИЯ 165
- Неблагоприятные факторы комбикормового завода
- Материалы и методы исследования
- Характеристика микрофлоры кожи рабочих комбикормового завода
Введение к работе
Актуальность проблемы. В последние годы профессиональная патология выходит за пределы промышленного производства, приобретая широкое экологическое значение (Федоров и др., 2001, Онищенко, 2003). Увеличение техногенной нагрузки на организм человека, повышение интенсивности антропогенных факторов при неблагоприятной, подчас аварийной экологической обстановке, обусловливают проявление неблагоприятных воздействий промышленно-экологической среды на организм человека, ухудшение состояния здоровья работающих (Шляхецкий, Петрук, 2000; Измеров, 2002).
Пищеперерабатывающая промышленность относится к числу таких отраслей промышленности, где эта проблема имеет наибольшее значение. Именно здесь наблюдается значительное влияние вредных факторов производственной среды на показатели здоровья (Рыжков, 2000).
Особенностью труда работников производства сельскохозяйственных кормов является комбинированное, комплексное воздействие физических, химических и биологических факторов, каждый из которых может усиливать суммарный патогенный эффект на организм (Малишевская и др., 1999; Глушко, 2000). Например, постоянное воздействие физических факторов, оказывающих многокомпонентное опосредованное отрицательное воздействие на различные системы, органы и ткани организма или прямое действие на кожу, приводит к изменению физиологических характеристик и морфологических структур кожи, формируя латентную или клинически выраженную патологию кожи (Федоров и др., 2001; Измеров, 2002). Химические вещества в виде органических и неорганических соединений, сложных композиций, с которыми контактируют работающие на предприятии, обладают сенсибилизирующими свойствами и вызывают аллергические заболевания (Измеров, Лебедева 1993; Артамонова, Радивилов, 1988). Основным критерием вредности биологических факторов является развитие инфекционных заболеваний (Артамонова, Шаталов, 1988).
Ведущим вредным фактором комбикормового производства является зерновая и мучная пыль (Кучук, Российская, Басанец, 1999; Ползик и др., 1999). Существует ряд работ, посвященных отдельным аспектам действия основного вредного фактора на этих заводах. Так, работы Е.А.Мавриной (1970), М. Ляпиной (1975), К.Р. Дадиани и др. (1992), М.Р. Зайкирова и др. (1992) посвящены изучению состояния здоровья работающих с зерном. Исследования М.А. Пинигина и др. (1998) показали, что зерновая и мучная пыль представляют серьезную опасность в плане возможного развития заболеваний верхних дыхательных путей, бронхов и легких. Представляет интерес изучение возможных последствий для здоровья рабочих производства сельскохозяйственных кормов, находящихся в постоянном контакте с зерновой и мучной пылью. Известно важное значение нормальной микрофлоры кожи в поддержании гомеостаза организма (Иванов, 1989; Крамарь, 2003; Ришко, 2004). Однако до настоящего момента отсутствуют работы, содержащие оценку микробиоценоза кожи у работающих на комбикормовом производстве.
Характеристика микробиоценоза кожи является весьма чувствительным индикатором иммунореактивного состояния макроорганизма. При воздействии вредных факторов окружающей среды происходит уменьшение количества нормальных симбионтов и рост условно-патогенных микроорганизмов, которые способны проявлять свою патогенность при снижении резистентности макрорганизма (Сытник, 1989; Акрут, 2003). В связи с этим в последние годы наблюдается нарастание удельного веса заболеваний, вызванных условно-патогенными микроорганизмами, в частности плесневыми грибами рода Aspergillus.
В настоящее время проблема контаминации микроскопическими грибами организма человека является одной из актуальных (Потекаев, Шерина, 2004; Клясова, Петрова, Галстян, 2003). Большую опасность для человека представляют токсические метаболиты - микотоксины,
7 продуцируемые микромицетами (Кириленко, Егорова, 1985; Moser et al.,
1994). Установлено, что микотоксины обладают широким спектром действия на макроорганизм. Токсические метаболиты оказывают тератогенное, канцерогенное и гепатотропное воздействие (Крыстев, Васильев, Борисов,
1984; Потатуркина-Нестерова, Гладинец, 2003; Bolton, De Matos, Groopman,
1991; Creppy, Derheimer, 1991). Грибы рода Aspergillus вызывают три основных группы заболеваний: микозы, токсикозы и аллергии (Билай, 1978; Hoog et al., 2000). Микромицеты являются этиологическими агентами микотических поражений организма при иммунодефицитах. Однако несмотря на большое количество публикаций, многие аспекты данной проблемы до сих пор мало изучены. Так, в литературе отсутствуют данные о роли микромицетов в формировании микробиоценоза кожи человека, о влиянии их на бактерии-ассоцианты.
Цель исследования:
Комплексная оценка микробиоценоза кожи людей в условиях воздействия зерновой и мучной пыли.
Задачи исследования:
Изучить состояние бактериальной микрофлоры кожи у людей, работающих в условиях комбикормового завода.
Определить микопейзаж кожи рабочих данного предприятия.
Дать экологическую оценку микрофлоры кожи рабочих, находящихся в условиях воздействия зерновой и мучной пыли.
Изучить заболеваемость сотрудников завода в зависимости от продолжительности контакта с зерном и продуктами его переработки.
Выявить влияние грибов рода Aspergillus на биологические свойства симбионтов микробиоценоза кожи.
Научная новизна. Впервые дана комплексная характеристика изменения микробиоценоза кожи людей, работающих в неблагоприятных условиях комбикормового производства.
8 Охарактеризован видовой состав бактериально-грибковых ассоциаций кожи сотрудников данного завода. Выделены наиболее часто встречающиеся таксоны бактерий (Corynebacterium pseudodiphthericum) и плесневых грибов (Aspergillus flavus) на поверхности кожи у рабочих.
Выявлено снижение доминирования основных симбионтов на фоне количественного увеличения представителей добавочной и транзиторной групп, что свидетельствует о выраженных нарушениях биоценотических связей в изученном биотопе.
Изучено влияние грибов рода Aspergillus на Corynebacterium pseudodiphthericum, проявляющееся в усилении их патогенного потенциала. Симбионты микромицетов приобретают способность в эксперименте вызывать развитие инфекционного процесса с более выраженными проявлениями и патоморфологическими изменениями тканей дыхательных путей животных.
Теоретическая и практическая значимость. Полученные в работе данные расширяют теоретические представления о характере межмикробных взаимодействий, определяющих формирование и поддержание микробиоценоза кожи человека.
По результатам исследований оформлены методические рекомендации «Особенности микробиоценоза кожи рабочих комбикормового завода» (Ульяновск, 2006).
Материалы исследований используются в процессе преподавания по курсу «Экология микроорганизмов», «Микробиология». Применение и использование материалов подтверждены соответствующими актами.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Под действием неблагоприятных факторов комбикормового завода происходит структурная перестройка микробиоценоза кожи рабочих, сопровождающаяся сменой абсолютных доминант и увеличением видового разнообразия. Указанные изменения находятся в прямой зависимости от стажа работы на предприятии.
2. Изменение состава микробиоценоза кожи сотрудников производства сопровождается высокой частотой встречаемости микромицетов рода Aspergillus и появлением ассоцианта - Corynebacterium pseudodiphthericum.
Высокий показатель заболеваемости органов дыхания у рабочих комбикормового завода находится в прямой зависимости от стажа работы и непосредственного контакта с зерном и продуктами его переработки, являющимися основными источниками контаминации.
Грибы рода Aspergillus способны изменять биологические свойства бактерий-ассоциантов, вызывающих более тяжелое течение инфекционных заболеваний.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на 3-й Международной научно-практической конференции «Медицинская экология» (Пенза, 2004); 2-й Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы экологии и охраны природы» (Ульяновск, 2004); 14-ой ежегодной научно-практической конференции молодых ученых УлГУ (Ульяновск, 2004); заочной электронной конференции «Фундаментальные исследования» (2005); 2-й Всероссийской научной конференции «Актуальные вопросы здоровья и среды обитания современного человека» (Ульяновск, 2005); научно-практической конференции «Актуальные вопросы клиники и профилактики профессиональных заболеваний» (Киров, 2005).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, 2 глав собственных исследований, обсуждения, выводов и списка используемой литературы. Диссертация изложена на 167 страницах. Список литературы содержит 262 наименования, в том числе 77 зарубежных. Работа иллюстрирована 20 таблицами, 20 рисунками, 2 приложениями.
Неблагоприятные факторы комбикормового завода
Генетические факторы, качество жизни и условия среды обитания являются факторами, определяющими здоровье человека. Вклад каждого из них в этиологию развития заболеваний очень изменчив и зависит от анализируемого вида заболеваний, состояния здравоохранения и социально-экономического статуса общества. По мнению А.С. Васильева, Б.А. Баландо-вича (1999), Г.Г. Онищенко (2003), в среднем до 20 % всех заболеваний обусловлено воздействием факторов окружающей среды.
Критериями оценки отрицательного влияния факторов среды на организм человека является интегральные показатели здоровья, заболеваемости, установления причинно-следственных связей между действием факторов и реакцией организма (Онищенко, 1999; Гильденскиольд, Винокур, 2002).
Негативные воздействия окружающей среды проявляются в ухудшении демографических показателей, снижении функциональных возможностей и защитных сил организма, росте заболеваемости различных групп населения (Капцов, Панкова, 2001; Беляев, Халитов, 1998; Потапов, Гильденскиольд, Винокур, 2002).
По данным Н.Ф. Измерова (2002), в формировании и сохранении здоровья населения как настоящего, так и последующих поколений играют важную роль факторы производственной среды. Они являются частью экологической системы для работающего населения и вносят за счет профессиональных заболеваний существенный вклад в снижение продолжительности жизни (Нехорошев, Захаров, Шибаев, 2003).
К вредным производственным факторам относят такие воздействия, которые в определенных условиях приводят к заболеванию работающих или снижению их трудоспособности. Заболевания, возникающие под влиянием вредных производственных факторов, рассматривают как профессиональные (Муравей, 2002). Профессиональные болезни являются прямым отражением неблагополучных условий труда (Селисский, 1992; Ретнев, Шляхецкий, Пет-рук, 2000).
Все вредные производственные факторы в соответствии с ГОСТ 12.0.003-74 подразделяют на физические, химические, биологические и психофизиологические (Белова, 1999).
К физическим факторам относят температуру, влажность, кинетическую энергию движущихся машин и оборудования или их частей, электрический ток, недопустимые уровни шума, вибрации, недостаточную освещенность и др. Химические факторы представляют собой вредные для организма человека вещества в различных состояниях. Биологические факторы - это воздействие различных микроорганизмов, а также растений и животных. Психофизиологические факторы - физические и эмоциональные перегрузки, умственное перенапряжение, монотонность (Артамонова, Шаталов, 1988; Измеров, 2002).
Технологический процесс производства муки, состоящий из очистки, размола, упаковки зерна и складирование готовой продукции, может вызывать нарушения здоровья работающего населения (Рыжков, 2000; Захаров, 2001). На производстве применяются комплексы технологического оборудования, которые являются источником производственных факторов риска (Глушко, 2000).
Главными неблагоприятными факторами на комбикормовом заводе считаются зерновая и мучная пыль, вибрация, шум, охлажденный микроклимат, недостаточная освещенность. Данные воздействия являются основной причиной профессиональных заболеваний, среди которых удельный вес занимают пылевые заболевания легких, желудочно-кишечного тракта, а также вибрационная болезнь, тугоухость и другие (Гладкова, 1990; Носов, 1994; Величковский, 1989). Следует учесть, что вредные факторы труда могут не только являться причиной формирования профессиональных заболеваний, но и быть патогенетическим механизмом развития и прогрессирования общих патологий, не относящихся к категории профессиональных (Измеров, 2002).
Практически все производственные операции по очистке и размолу зерна на заводе, а также по упаковке продукции сопровождаются генерацией производственного шума. Это наиболее распространенный вредный фактор. Для производственных помещений характерно наличие постоянного широкополосного шума, генерируемого работающим оборудованием. Допустимый уровень шума на рабочих местах зерноочистительного отделения в соответствии с гигиеническими нормативами ГН 2.2.4/2.1.8.562-96 составляет 80 дБА. Однако при работе элеватора на мельнице ржаного пшеничного помола наблюдается значительное превышение уровня шума (Глушко, 2000; Черкесов, 1998; Ettema, Kalsbeek, 1973).
Влияние производственного шума на организм всесторонне отражено в отечественной и зарубежной литературе (Карпова, Малышев, 1981; Kroak, 1983; Melnik, 1984). Описаны специфические и неспецифические нарушения со стороны таких систем, как сердечно-сосудистая, центральная и вегетативная нервные системы, дыхательная и пищеварительная, эндокринная, страдают функции вестибулярного и зрительного анализаторов, репродуктивная функция (Андреева - Галанина Лебедева, 1967, Андреева-Галанина и др., 1972; Зверева, Ратнер, 1982).
Материалы и методы исследования
При выполнении работы обследовали 122 рабочих Чердаклинского комбикормового завода (ЧКЗ), расположенного на территории Ульяновской области (Чердаклинский район, рабочий поселок Чердаклы) в возрасте от 17 до 65 лет, работающих в зерноочистительном (39 человек), размольном (32 человека), выбойном (30 человек) цехах и на пекарне (11 человек). Среди обследованных рабочие от 20 до 30 лет составили 14,75 % (18 человек), от 30 до 40 лет - 14,75 % (18 человек), от 40 до 50 лет - 44, 27 % (54 человека) и старше 50 лет - 26,23 % (32 человека). Среди всех рабочих 57,38 % (70 человек) приходилось на лица женского пола и 42,62 % (52 человека) -мужского (табл.1). Показатели заболеваемости сотрудников ЧКЗ изучали по медицинской документации Чердаклинской центральной районной больницы, отражающей результаты медицинских осмотров. В качестве контрольной группы обследовали 80 лиц обоего пола соответствующего возраста, не подвергавшихся воздействию вредных производственных факторов. Все наблюдаемые лица этой группы до начала обследования проходили клинический осмотр и анкетирование. Критериями отбора послужило отсутствие контакта с неблагоприятными условиями труда, острых заболеваний на момент обследования, длительность проживания в данном населенном пункте не менее 10 лет. Культуры A. flavus выделяли из материала, полученного с поверхности кожи обследованных. Характерными признаками вида Aspergillus flavus являются: цвет колонии от оливкового до зеленого, конидии - шаровидные, гладкие - 3-6 мкм, шероховатые конидиеносцы, гифы бесцветные (Тутельян, Кравченко, 1985; Саттон, Фотергилл, Ринальди, 2001). Выделение и идентификацию аспергилл из биологического материала проводили на базе клинико-диагностической лаборатории ГУЗ УОКБ (Государственное учреждение здравоохранения Ульяновская областная клиническая больница №1, зав. лабораторией - Бурганова Р.Ф.) и биологической лаборатории городской клинической больницы №1 (зав. лаборатории - Волгина Т.И.). В экспериментальных исследованиях был использован также типовой штамм A. flavus 120/BKMF-1118, вырабатывающий афлатоксин Bi, полученный из музея живых культур микологического центра СПб МАПО (г. Санкт-Петербург). Для получения культур микроскопических грибов использовали среду Сабуро (жидкую и плотную), содержащую микробиологический агар (1,5-1,8 %), мальтозу (глюкозу) (4 %), пептонную воду (1 %). Перед употреблением в среду добавляли антибиотики (стрептомицин - 40, пенициллин - 20, левомицетин - 20-50 мкг/мл) для подавления роста бактериальной флоры (Аленушкина, 2003).
Характеристика микрофлоры кожи рабочих комбикормового завода
Известно, что в поддержании гомеостаза организма огромное значение играет микрофлора кожи (Шукюров, Керимова, 1991; Янчевская, 2001). При этом до настоящего момента отсутствуют работы, содержащие оценку влияния неблагоприятных факторов комбикормового производства на микробиоценоз кожи человека.
В связи с этим объектом изучения был выбран поверхностный слой микрофлоры кожи, так как именно он является важным барьером, защищающим ее от заселения патогенными, условно-патогенными микроорганизмами. Выделение и идентификацию культур проводили в период с 2002 по 2005 гг.
В ходе исследования выделено и подвергнуто изучению 1872 культуры микроорганизмов. Их идентификация позволила отнести полученные штаммы к видам, входящим в 13 родов, 8 семейств (табл. 4).
Из таблицы 4 видно, что микрофлора кожи сотрудников ЧКЗ характеризовалась широким спектром видового состава. Наибольшее видовое разнообразие было обнаружено у грибов рода Aspergillus, а также бактерий рода Staphylococcus и Corynebacterium.TaK, у стафилококков идентифицировали 5 видов (19,23 %), у коринебактерий - 3 вида (11,54 %) и у аспергилл - 4 вида (15,37 %). В контрольной группе обнаружено 5 видов стафилококков, 2 вид коринебактерий и 1 вид аспергилл.
На коже сотрудников производства у выделенных бактерий семейства ВасШасеае идентифицировали один род Bacillus, включающий 2 вида (7,69 %), в контрольной группе - 2 вида (10,53 %) (табл. 4). Среди микроорганизмов, выделенных с поверхности кожи рабочих
комбикормового завода, было идентифицировано 3 рода, относящиеся к семейству Enterobacteriaceae: Escherichia, Proteus, Providencia, включающие 2 (7,69 %), 1 (3,85 %) и 1 (3,85 %) виды соответственно. В контрольной группе выделены 2 рода: Escherichia и Proteus, включающие по одному виду (5,26 %) (табл. 4).
Видовой состав дрожжеподобных грибов рода Candida у рабочих представлен 2 (7,69 %) видами, тогда как в контрольной группе - 1 (5,26 %) вид.
Значительных различий в количестве семейств и родов, составляющих микрофлору кожи рабочих и у лиц контрольной группы, не установлено. Однако изученные биотопы кожи сотрудников комбикормового производства характеризовались более выраженным видовым разнообразием, так этот показатель у рабочих составил 26 видов (в контрольной группе 19 видов).
В связи с этим далее нами был подробно изучен видовой состав микробиоценоза кожи рабочих. Результаты, представленные в таблице 5, свидетельствуют о том, что среди облигатной флоры у рабочих наиболее часто встречающимися микроорганизмами были представители семейства Micro-соссасеае. Так, Staphylococcus epidermidis в начале рабочего дня встречался у 103 рабочих (84,43 %), Staphylococcus capitis - у 43 обследованных (35,25 %), Staphylococcus aureus - у 24 человек (19,67 %). В конце трудового дня аналогичные показатели обсемененности изменились незначительно: 104 (85,25 %), 46 (37,70 %) и 29 (23,38 %) человек соответственно. В контрольной группе эти показатели составили 54 человека (67,50 %), 27 человек (33,75 %) и 9 человек (11,25 %) соответственно (табл. 5).
Показатель частоты встречаемости других представителей семейства Місгососсасеае у рабочих был значительно меньше, чем в контрольной группе. Например, в начале смены Staphylococcus hominis отмечался у 54,10 % (66 человек), Staphylococcus haemolyticus - у 49,18 % (60 человек), Micrococcus luteus - у 43,44 % (53 человека) случаев.
В конце рабочего дня данные показатели у этих видов изменились незначительно: 55,74 % (68 рабочих), 49,18 % (60 рабочих) и 50,82 % (62 рабочих) соответственно. В контрольной группе обсемененность кожи бактериями составила 58,75 % (47 обследованных), 51,25 % (41 обследованных), 63,75 % (51 обследованных) соответственно (рис. 1 а).
Анализ частоты встречаемости грамположительной палочковидной флоры (сем. Corynebacteriaceae и сем. ВасШасеаё) показал, что у рабочих в течение трудового дня происходит изменение показателя встречаемости видов, относящихся к нормофлоре. Так, вид Bacillus subtilis в начале рабочего дня встречался в 41,88 % (51 человек), Corynebacterium xerosis - 17,21 % (21 человек), Corynebacterium minitissimum - 16,39 % (20 человек) обследованных. В конце трудового дня показатели обсемененности составили 45,9 % (56 рабочих), 27,05 % (33 рабочих) и 13,93 % (17 рабочих) соответственно. В контрольной группе - 51,25% (41 человек), 51,25 % (41 человек), 15 % (12 человек) соответственно (рис. 1 б).
