Введение к работе
Актуальность проблемы. Заболеваемость населения острыми кишечными
нфекциями выходит далеко за рамки вопросов, решаемых здравоохранением, и
апрямую связана с охраной окружающей среды, улучшением экологической обстановки
, в частности, с качеством подаваемой населению питьевой воды. Одним из наиболее
начимых факторов распространения инфекционных кишечных заболеваний является
водный путь передачи, вероятность которого в современных условиях существенно
асширяется и представляет собой серьезную эпидемиологическую проблему (Рахманин
Э.А., 2006; GP Crauri and other, 2002; и др.). По данным ЮНЕСКО, более 80% болезней
человека связано с качеством воды. Экономический ущерб от использования
недоброкачественной питьевой воды составляет сотни миллиардов долларов (Онищенко
Г.Г.,2001).
Одной из актуальных проблем гигиенической науки является вероятностная оценка возникновения эпидемической опасности при изменении биологических и биохимических свойств у потенциально-патогенных микроорганизмов в результате воздействия антропогенного загрязнения.
В работах ряда авторов выявлено, что в районах с более высоким уровнем
загрязнения окружающей среды чаще выделяются возбудители инфекционных
заболеваний с атипичными признаками биохимических и генетических свойств (Гинсбург
А.Л., 2006, Бондаренко В.М., 2004; Талаева Ю.Г. 1973-2009; Баязитова Л.Т., 2009 и др.).
При этом этиологическое значение могут приобретать самые разные
«оппортунистические» микроорганизмы (Емельянов И.Г., 1994). Список «узаконенных» и потенциальных возбудителей заболеваний человека непрерывно пополняется за счет вчерашних сапрофитов (Покровский В.И., 2004; Прокопьева М.В., 2004; Фиалкина СВ., 2004; Нилова Л.Ю., 2009), которые к тому же не редко проявляют патогенные, вирулентные и антибиотикорезистентные свойства.
Приобретение устойчивости микроорганизмов к лекарственным препаратам, сохранение ими патогенных свойств - яркая демонстрация их эволюционной изменчивости под влиянием факторов окружающей среды (Мамонтова Л.М. с соав., 2006), затрагивающее практически все разделы медицины. Многие возбудители инфекций стали устойчивыми к специфическим антибиотикам, приводящим к отрицательным последствиям инфекционного процесса. В работах Мамонтовой Л.М. с соавторами (2006 г.) неоднократно отмечалось, что образование устойчивых форм микроорганизмов значительно легче происходит в пробирке, чем в организме человека. На формирование инфекционного процесса и степень выраженности клинических проявлений инфекционного заболевания существенно влияет качественное проявление патогенности бактерий - вирулентность, которая способна изменяться под влиянием антимикробной терапии в зависимости от устойчивости бактерий к лекарственным препаратам и инфицирующей дозы возбудителя (Покровский В.И. с соавт. 2004).
Разработка математических моделей оценки микробного риска, связанных с распространением возбудителей патогенной и потенциально-патогенной микрофлоры с
учетом санитарно-гигиенических условий водопользования и свойств самих возбудителе а также инфицирующей дозы и временем развития инфекционного процесса являете одной из актуальных проблем как в научном, так и практическом отношении.
Целью настоящего исследования явилась разработка математических моделей г оценке риска возникновения бактериальных кишечных инфекций в зависимости с санитарно-гигиенических условий и реальной бактериальной нагрузки воды, а так же пр выделении и идентификации бактериальных возбудителей кишечных инфекций г водоисточников с учетом их патогенных и вирулентных свойств.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Провести анализ распространенности наиболее значимых патогенных и
потенциально-патогенных бактерий в воде различных видов водопользования в
зависимости от их патогенности, вирулентности, антибиотикорезистентности
(сальмонелл, клебсиелл и псевдомонад). Установить причинно-следственные связи между
уровнями микробного загрязнения воды различных водоисточников и заболеваемостью
населения ОКИ.
2. Изучить основные закономерности изменения культуральных и биологических
свойств (патогенности, вирулентности, устойчивости к антибиотикам) потенциально-
патогенных бактерий в результате воздействия физических и химических факторов,
используемых при обеззараживании воды.
3. Разработать алгоритм расчета уровня микробного риска воды при
непосредственной идентификации в воде различного вида водопользования
возбудителей бактериальных кишечных инфекций.
4. Разработать алгоритм расчета уровней микробного риска в зависимости от
санитарно-гигиенических условий водопользования и реальной бактериальной нагрузки.
Научная новизна работы. Впервые:
разработана математическая модель для расчета уровней микробного риска в зависимости от санитарно-гигиенических условий водопользования и реальной бактериальной нагрузки, рекомендуемая для эпидемической оценки отдельных территорий и математическая модель для расчета уровней микробного риска, основанная на идентификации по международной схеме типирования возбудителей кишечных инфекций при бактериологическом анализе воды; математические модели апробированы на материалах собственных исследований и ретроспективных данных с уровнем достоверности р<0,01-0,05;
установлено, что потенциально-патогенные штаммы Klebsiella и Pseudomonas, обладая факторами патогенности и вирулентности, приобретают устойчивость к антибиотикам широкого спектра действия и могут являться потенциальными возбудителями бактериальных кишечных инфекций (БКИ) при водном пути передачи, сохраняя свои патогенные свойства в результате обеззараживания воды гипохлоритом натрия (остаточный хлора 2 мг/л), дезавидом 1,5мг/л, полигексаметиленгуанидин-гидрохлоридом 0,1 мг/л, методом фотообеззараживания в присутствии сенсибилизатора метиленового голубого в концетрациях 0,5, 1, 1,5 и 2 мг/л, воздействия магнитного поля
(Гц, 3 часа) и при комбинированном воздействии УФ (длина волны 254 нм, мощность 65 Вт/см2) и ультразвукового поля (частота 22+1,65 кГЦ, мощность 0,1 кВт).
модифицирован метод определения патогенности и вирулентности у потенциально-патогенных и патогенных бактерий, выделенных из воды различного вида водопользования с целью установления степени риска по цитотоксической, адгезивной, инвазивной и токсической активностям. Практическая значимость работы В результате проведенных исследований:
модифицирован метод оценки степени патогенности и вирулентности бактерий, выделяемых из воды различного вида водопользования, с использованием биологической модели перевиваемых культуральных клеток BGM (заявка на патент №2010137025 от 07.09.2010 г.);
подтверждена надежность использования биологической модели перевиваемых культуральных клеток BGM для определения патогенных и вирулентных свойств бактерий семейства Enterobacteriaceae (контаминантов вод различного назначения) методом ПЦР (на наличие генов патогенности);
разработана математическая модель оценки микробного риска в зависимости от состояния санитарно-гигиенических условий водопользования и реальной бактериальной нагрузки (заявка на патент №2010137028 от 07.09.2010 г.);
разработана математическая модель оценки микробного риска с учетом прямого выделения возбудителя из вод различного вида водопользования (заявка на патент №2010137026 от 07.09.2010 г.);
разработан проект методических рекомендаций по оценке микробного риска распространения бактериальных кишечных инфекций, передаваемых водным путем;
результаты исследования использованы при разработке проекта методических рекомендаций по использованию готовой питательной среды для выделения сальмонелл из водных объектов, проект Методических указаний «Санитарно-эпидемиологическая экспертиза средств дезинфекции воды», ГОСТа Р 52426 -2005 «Вода питьевая. Обнаружение и количественный учет Escherichia coli и колиформных бактерий. Часть I. Метод мембранной фильтрации» и ГОСТа Р 53415-2009 «Вода. Отбор проб для микробиологического анализа» (справка №ТК343/29 от 29.07.2010 г.);
Результаты диссертационной работы включены в программу циклов повышения квалификации, проводимых в 2007-2010 г.г. для специалистов бактериологических лабораторий водоканалов РФ по оценке качества воды различного назначения (исх. №01-6/591 от 06.09.2010 г.).
Апробация материалов диссертации
Материалы исследований доложены и обсуждены на: Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Окружающая среда и здоровье» (г. Суздаль, 2005 г.); конгрессе «Окружающая среда и здоровье человека»(г. Санкт-Петербург, 2008 г.); международной конференции «ЭКВАТЕК-2008» (г. Москва,
2008 г.); конференции молодых ученых (г. Москва, НИИЭЧ и ГОС им. А.Н. Сысина РАМН, 2009 г.); конференции «Актуальные вопросы в инфекционной патологии», посвященной 100-летию ФГУН Ростов НИИМП Роспотребнадзора г. Ростов-на-Дону (2009г); Научно-практической конференции «Проблемы гигиенической безопасности и здоровье населения» ФГНЦ им. Ф.Ф Эрисмана (2009г.); Пленуме научного совета по экологии человека и гигиены окружающей среды РАМН и Минздравсоцразвития РФ «Методологические проблемы изучения, оценки и регламентирования биологических факторов в гигиене окружающей среды» (г. Москва, НИИЭЧ и ГОС им. А.Н. Сысина РАМН, 2009); Пленум Научного совета по экологии человека и гигиене окружающей среды РАМН и Минздрава и соцразвития РФ «Методологические проблемы изучения и оценки био- и нано- технологий в экологии человека и гигиены окружающей среды» (Москва 2010 г.). Методики расчета уровней микробного риска апробированы на материалах г. Ростова-на-Дону и Ростовской области в лаборатории микробиологии ФГУН Ростов НИИМП Роспотребнадзора г. Ростова-на-Дону. Апробация диссертации проведена в НИИ ЭЧ и ГОС им. А.Н. Сысина РАМН 15 июля 2010 г., протокол № 7.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Оценка степени риска потенциально-патогенных бактерий (Klebsiella, Pseudomonas)
и патогенных энтеробактерий (сальмонелл) в возникновении бактериальных кишечных
инфекций при водном пути передачи инфекции.
2. Модификация метода оценки степени риска патогенных и потенциально-
патогенных бактерий, выделяемых из вод различного вида водопользования, по их
токсической, адгезивной и инвазивной активностям, разработанного на основе
перевиваемых культуральных клеток BGM (in vitro).
3. Математические модели расчета уровней микробного риска возникновения БКИ в
зависимости: а) от санитарно-гигиенических условий водопользования и реальной
бактериальной нагрузки; б) от непосредственного выделения бактериальных
возбудителей БКИ из водных объектов.
Публикации: по материалам диссертации опубликовано 22 работы, из них 4- в изданиях, рекомендованных ВАК, 2 - в методических документах.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 325 стр. компьютерной верстки, содержит 80 таблиц, 64 рисунка и состоит из введения, обзора литературы, 6 глав собственных исследований, заключения, выводов, списка литературы, 2 приложений. Библиография включает 264 источников, из них 181 отечественных авторов, 83 -иностранных авторов.
