XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

Управлением Роспотребнадзора по городу Санкт-Петербургу и Ленинградской области с мая 2023 г. осуществляется мониторинг качества воды водных акваторий (24 пляжа), расположенных на территории города Санкт-Петербург и Ленинградской области, на соответствие требованиям санитарного законодательства. Не рекомендуется использовать для купания зоны рекреации водных объектов, качество воды которых не соответствует гигиеническим нормативам.

По данным Роспотребнадзора купание в водоемах, не отвечающих санитарным нормам, особенно в теплое время года, может служить причиной заболевания различными вирусными и бактериальными инфекциями: норавирусной, ротавирусной, гепатитом А, шигеллезом и другими. При этом клиническая картина, как и тяжесть течения заболевания, могут быть различными: от небольшого расстройства стула или покраснения кожи до менингита и миокардита.

Именно поэтому вопрос изучения микробиологических показателей водоёмов Ленинградской области является актуальной темой при оценке их санитарно-гигиенических показателей и безопасности для людей и животных. Большинство открытых водоемов, находящихся вблизи Санкт-Петербурга, подвергается антропогенному и промышленному воздействию [1]. Деятельность человека, проживающего в коттеджных посёлках, размещённых в прибрежной зоне, и сброс сточных канализационных отходов приводит и химическому и микробиологическому загрязнению водоёмов.

Патогенные микроорганизмы, попадающие в водоем, могут стать причиной возникновения инфекционных заболеваний при использовании загрязненной воды для питья, мытья посуды, рук, а также при заглатывании воды во время купания.

На берегу озера Курголовского существует поселок закрытого типа, жители которого, регулярно купавшиеся в озере, в июле 2023 г. перенесли кишечную инфекцию с похожей симптоматикой. В связи с этим возник вопрос о выяснении причины ряда заболеваний.

Цель работы ‑ проведение микробиологического исследования воды озера Курголовское Ленинградской области Всеволожского района.

Задачи исследования:

1. Определить общее количество микробной флоры в пробах воды из озера у прибрежной линии, дренажных канав и сточных вод на территории поселка.

2. Изучить видовой состав бактерий, выделенных из объектов исследования.

3. Оценить соответствие полученных микробиологических показателей воды нормативным документам.

Гипотеза исследования:

Микробиологический состав воды открытого водоёма, расположенного вблизи коттеджного посёлка, может не соответствовать санитарно-эпидемиологическим нормам и представлять эпидемическую опасность для жителей посёлка, особенно в летний период.

Предмет исследования: микробиологические показатели качества воды Курголовского озера в прибрежной зоне коттеджного посёлка, дренажных канав и сточных вод на территории поселка.

Объект исследования- озеро Курголовское, расположенное на Карельском перешейке во Всеволожском районе Ленинградской области, к северо-западу от посёлка Токсово. В особенности данного водного объекта входит отсутствие мониторинга, в связи с закрытостью водоёма. [2]

Микробиологические исследования воды были проведены в конце августа в 5 разных локациях:

1- вода у берега пляжа,

2- вода в дренажной канаве,

3- слив в озеро со всего поселка,

4- слив из домов в канаву вдоль главной дороги,

5- слив в угловую общую трубу

Метод исследования – классический бактериологический, который включал в себя посев проб воды на питательные среды (мясопептонный агар, мясопептонный бульон, кровяной агар, желточно-солевой агар, агар Сабуро), получение «чистой культуры» бактерий, идентификацию с помощью масс-спектрометрического метода MALDI-TOF. Масс-спектрометр состоит из трех основных компонентов: источника ионов для ионизации и переноса ионов молекул образца в газовую фазу, устройства, разделяющего молекулы в зависимости от их массы, и детектора для мониторинга всех разделенных ионов. Матрично-активированная лазерная десорбция/ионизация с времяпролётной масс-спектрометрией (MALDI-TOF MS) относится к методу мягкой ионизации, используемой в масс-спектрометрии. MALDI считается «методом мягкой ионизации» в силу того, что в нем для ионизации молекул используют короткоимпульсный азотный лазер вместо лазера, работающего в непрерывном режиме. Эта «мягкая» ионизация подразумевает, что образовавшиеся ионы обладают низкой внутренней энергией, а это позволяет изучать ионизированные молекулы с незначительной фрагментацией или совсем без нее.

Как единая система, этот метод позволяет анализировать биомолекулы (такие как ДНК, белки, пептиды и сахара) и крупные органические молекулы (такие как полимеры, дендримеры и другие макромолекулы). Эти молекулы, как правило, хрупкие и фрагментируются при ионизации более традиционными методами ионизации. После ионизации, вызванной лазерным лучом, система выполняет сканирование на наличие микробных белков, которые в основном попадают в диапазон от 4000 до 20000 Дальтон (от 60 до 70 % от сухой массы клетки бактерии). Оптимальная воспроизводимость в идентификации микроорганизмов с помощью MALDI-TOF MS основывается на оценке рибосомальных белков, которые обычно присутствуют в клетке в большом количестве [3] (рис. 1).

Рисунок 1 – Схема системы MALDI-TOF

Описанная система является быстрым и высоконадежным аналитическим инструментом для определения характеристик разнообразных коллекций микроорганизмов, обнаруживаемых на фармацевтических и медицинских объектах.

Для идентификации бактерий с помощью MALDI-TOF колонии выращивают на плотной питательной среде. Как и в большинстве других методов идентификации, колонии должны быть выращены в течение ночи, но не более 24 часов, перед использованием. Однако в отличие от большинства других методов рекомендуется, чтобы до момента исследования бактериальная культура не хранились при температуре 2—8°C, поскольку такое хранение может повлиять на качество спектров.

Бактериологический анализ был проведен в Санкт-Петербургском научно-исследовательском институте эпидемиологии и микробиологии имени Пастера. Исследуемую культуру наносили в виде тонкого мазка на MSP-чип (MSP 96, Bruker Daltonics, Германия). Сверху наслаивали 1 мкл насыщенного раствора матрицы (α-циано-4-гидроксикоричная кислота в 50% ацетонитрила и 2,5% трифто-руксусной кислоты). В качестве калибровочного стандарта использовали белковый экстракт штамма E. coli DH5a (ref. № 255343, Bruker Daltonics).

Спектры собирались в автоматическом режиме на масс-спектрометре MicroflexTM LT MALDI-TOF (Bruker Daltonics, Германия) c использованием программы Flex Control при функционировании прибора в линейном позитивном режиме с необходимыми параметрами, описанными в инструкции к прибору. Каждый спектр получался путем суммирования шести одиночных спектров, т.е. 240 импульсов лазера.

Анализ спектров и идентификацию микроорганизмов выполняли с использо-ванием программного обеспечения MALDI Biotyper 3.0 (Bruker Daltonics). Заключение о таксономической принадлежности микроорганизма осуществлялось на основании значения индекса совпадения (параметр score vаlue, SV). Значение SV > 2,3 соответствовало достоверной идентификации до вида; SV < 2,299, но более 2,000 – достоверной идентификации до рода, вероятной идентификации до вида; значение SV в диапазоне 1,7–1,999 рассматривалось как вероятная идентификация до рода, и менее 1,7 – как недостоверный результат».

Результаты исследования и их обсуждение. Результаты микробиологического исследования воды представлены в таблице 1. На всех точках отбора проб выявлено высокое количество общих колиформных бактерий (ОКБ). Представители данной группы являются микроорганизмами нормальной микробиоты желудочно-кишечного тракта человека, поэтому превышение этих микроорганизмов в воде может говорить о свежем фекальном загрязнении воды и эпидемической опасности в отношении кишечных инфекций. 

Большое количество бактерий в исследуемых пробах воды (таких как Enterobacteriaceae spp, Morganellaceae spp, Pseudomonadaceae spp, Yersiniaceae spp, Enterococcaceae spp, Pseudomonas spp, Bacillus spp) могут привести к инфекционным, заболеваниям отдыхающих.

Нужно помнить, что человек, принимающий водные процедуры в водоёме, не осознает опасность заражения и находится в воде, имея на своем тебе порезы, открытые раны, высыпания на коже.

Таблица 1

Результаты определения количества бактерий и первичной идентификации

№ пробы		Семейство, род бактерий	Количество бактерий в 1 мл
1		Enterobacteriaceae spp Morganellaceae spp Yersiniaceae spp Pseudomonadaceae spp	3·104 1·103 1·103 2·104
2		Enterobacteriaceae spp Morganellaceae spp Yersiniaceae spp Pseudomonadaceae spp	6·104 2·103 1·103 5·104
3		Enterobacteriaceae spp Morganellaceae spp Yersiniaceae spp Pseudomonadaceae spp	4·104 1·103 2·103 4·104
4		Enterobacteriaceae spp Morganellaceae spp Yersiniaceae spp Pseudomonadaceae spp Enterococcaceae spp	2·104 1·103 1·103 2·104 3·104
5		Enterobacteriaceae spp Morganellaceae spp Yersiniaceae spp Pseudomonas spp Bacillus spp	3·104 1·103 1·103 2·104 3·103

Всего в исследуемых пробах было обнаружено 7 родов (семейств) патогенных и условно-патогенных бактерий:

1. Enterobacteriaceae spp - семейство грамотрицательных факультативно-анаэробных условно-патогенных бактерий. Представители этой группы микроорганизмов являются одной из самых частых причин внутрибольничных инфекций. Они могут вызывать инфекцию мочевого тракта, бактериемию, госпитальную пневмонию, нередко с летальным исходом. Внутрибольничная колонизация этих бактерий часто связана с контаминацией медицинских аппаратов и инструментов [1].

2. Morganellaceae spp - условно-патогенные микроорганизмы, в норме обитающие в кишечнике человека и животных. Это грамотрицательные факультативно-анаэробные условно-патогенные бактерий. Они являются представителями нормальной флоры желудочно-кишечного тракта, широко распространены в природе. Их можно обнаружить в загрязненной воде, почве, пищевых продуктах. В стационаре бактерии могут загрязнять медицинский инструментарий, аппаратуру, оборудование. Активная антибиотикотерапия и высокая устойчивость микроорганизмов к ней являются факторами, обуславливающими формирование госпитальных штаммов. Микроорганизмы попадают в окружающую среду вместе с фекалиями больных людей или животных, являющихся источником инфекции. Морганеллы в большом количестве вызывают заболевания мочеполовых органов, становятся причиной кишечных расстройств, раневой и госпитальной инфекции. У больных появляются диспепсические симптомы, нарушение стула, интоксикация, астенизация. При поражении органов мочевыделения возникают признаки дизурии, изменяются лабораторные показатели мочи. Диагностика заболеваний, вызванных Morganella morganii, основывается на данных, полученных при физикальном осмотре, лабораторных и инструментальных исследованиях. Эрадикация этих микроорганизмов осуществляется консервативным путем, в основном – с помощью антибиотиков [4].

3. Yersiniaceae spp - семейство грамотрицательных бактерий из класса Gammaproteobacteria. В состав семейства включают некоторые известные патогены, например, типовым видом рода Yersinia является Yersinia pestis - возбудитель чумы [5].

4. Pseudomonadaceae spp - семейство грамотрицательных бактерий, которое в настоящее время включает четыре рода: Frateuria, Pseudomonas, Xanthomonas и Zoogloea. Виды этих родов являются обычными сапрофитами как в пресных, так и в морских водах и почве и являются патогенными для растений, животных и человека [6].

5. Enterococcaceae spp - грамположительные бактерии, входящие в состав нормальной флоры человека и животных. Но их также обнаруживают в почве, воде, пище, растениях, у птиц и насекомых, и даже у рептилий. Они заселяют желудочно-кишечный тракт, их обнаруживают в женском генитальном тракте, они встречаются в уретре мужчин. Энтерококки могут также колонизировать слизистые оболочки ротовой полости и кожу. Все перечисленное свидетельствует о том, что энтерококки играют важную роль в обеспечении колонизационной резистентности слизистых. В то же время они являются условно-патогенными микроорганизмами и способны к аутоинфицированию [7].

6. Pseudomonas spp – род неферментирующих, палочковидных, аспорогенных, подвижных бактерий, которые негативно окрашиваются по Граму и вызывают различные заболевания у человека. Псевдомонады распространены повсеместно. Они обнаруживаются как в объектах окружающей среды (почве, воде), так и на коже здорового человека, в носоглотке и кишечнике. Бактерии отличаются высокой изменчивостью, устойчивостью во внешней среде, способностью к адгезии и продукции токсинов, образованию защитных пленок. Эти качества микроорганизмов обуславливают их патогенность и вирулентность [6].

7. Bacillus spp – грамположительные крупные палочки. Обладая способностью образовывать сильные эндоспоры, эти бактерии обладают высокой устойчивостью к неблагоприятным условиям, таким как высокая температура и низкая влажность. Являются условно патогенным микроорганизмами. Ряд видов бацилл могут вызывать различные заболевания человека: Bacillus anthracis — возбудитель сибирской язвы, первый доказанный возбудитель заболеваний человека, выделенный в 1877 г. Робертом Кохом; Bacillus cereus — возбудитель пищевых токсикоинфекций человека, сопровождающихся рвотой и диареей [8].

Для оценки качества воды поверхностных водных объектов существует СанПин 1.2.3685-21 с санитарно-микробиологическими и паразитологическими показателями безопасности воды (табл. 2).

Таблица 2

Бактериологические показатели безопасности воды поверхностных водоемов

Показатели	Единицы	Цель водопользования
	измерения	Для питьевого и хозяйственно-бытового	В зонах рекреации, а также в черте населенных мест
		водоснабжения, из поверхностных водоисточников, а также для водоснабжения пищевых предприятий	купание	занятие водным спортом
Основные показатели
Обобщенные колиформные бактерии	КОЕ/100	Не более 1000	Не более 500	Не более 1000
Термотолерантныеколиформные бактерии	КОЕ/100	Не более 100	Не более 100	Не более 100
E.coli	КОЕ/100	Не более 100	Не более 100	Не более 100
Энтерококки	КОЕ/100	Не более 100	Не более 10	Не более 10
Колифаги	БОЕ/100	Не более 10	Не более 10	Не более 10
Цисты и ооцисты патогенных простейших, яйца и личинки гельминтов	Определение в 25 дм	Отсутствие	Отсутствие	Отсутствие

Исходя из данных таблиц 1 и 2 видно, что есть значительное превышение показателей. Enterobacteriaceae spp, Morganellaceae spp, Yersiniaceae spp, Pseudomonadaceae spp относятся к общим колиморфным бактериям, поэтому сравнивали с этим показателем [9]. Превышение показателей отмечено в следующих случаях: Enterobacteriaceae spp в 6000 раз (рис. 2), Morganellaceae spp - в 200 раз (рис. 3), Yersiniaceae spp - в 200 раз (рис. 4), Pseudomonadaceae spp в 4000 раз (рис. 5)..

Рисунок 2 – Оценка содержания бактерий Enterobacteriaceae в сравнении с нормативом

Рисунок 3 – Оценка содержания бактерий Morganellaceae в сравнении с нормативом

Рисунок 4 – Оценка содержания бактерий Yersiniaceae в сравнении с нормативом

Рисунок 4 – Оценка содержания бактерий Pseudomonadaceae в сравнении с нормативом

Выводы:

1. В пробах воды Курголовского озера, в прибрежной зоне было выявлено 3· КОЕ энтеробактерий, 1· КОЕ морганелл, 1· КОЕ иерсиний, 2·10⁴ КОЕ псевдомонад.

2. В дренажных водах было выявлено 6· КОЕ энтеробактерий, 2· КОЕ морганелл, 1· КОЕ иерсиний, 5·10⁴ КОЕ псевдомонад.

3. В сточных канализационных отходах, построенных в посёлке, было выявлено 2· КОЕ энтеробактерий, 1· КОЕ морганелл, 1· КОЕ иерсиний, 2·10⁴ КОЕ псевдомонад, 4· КОЕ энтерококков.

4. Исходя из сравнения воды у берега озера с санитарно-паразитологическими показателями безопасности, мы получаем превышение показателей по энтеробактериям в 6000 раз, морганеллам - в 200 раз, иерсиниям - в 200 раз, псевдомонадам - в 4000 раз.

Заключение. В ходе исследования было выяснено, что вода в озере во время купального сезона не соответствует эпидемиологическим требованиям. Это свидетельствует о наличии определенных проблем, которые могут представлять угрозу для здоровья купающихся людей.

При купании в такой воде существует риск заражения инфекционными заболеваниями, такими как диарея, энтериты, дерматиты и другие. Контакт с загрязненной водой может также вызывать раздражение кожи и слизистых оболочек.

В связи с этим рекомендуется ограничить купание в данном озере и принять меры по очистке и дезинфекции воды с целью соответствия ее эпидемиологическим требованиям. Это может включать в себя использование специальных химических препаратов или фильтрации воды.

Также рекомендуется провести дополнительные исследования, чтобы выяснить причины загрязнения воды в озере и принять меры к предотвращению дальнейшего загрязнения. Это может включать в себя организацию санитарных пропускных пунктов, контроль состояния окружающей среды и обращение к властям с просьбой об улучшении санитарного состояния воды в озере.

Перспективы дальнейшего исследования проблемы мы видим в более детальном изучении способов очистки воды в посёлке.

Список использованных источников и литературы

1. Канаева О.И Энтеровирусная инфекция: многообразие возбудителей и клинических форм – Санкт-Петербург 2014г.

2. https://www.ooptlo.ru/toksovskij.html Токсовский природный парк.

3. Дмитрий Михайленко Идентификация микроорганизмов с помощью MALDI-TOF MS – Санкт-Петербург 2019г.

4. https://uhonos.ru/vozbuditeli/morganella/?ysclid=lpfjn3fdgf87861521 Морганелла: патогенность, симптомы, анализы, лечение, профилактика.

5. Стивен Л. Персиваль, Дэвид У. Уильямс, Микробиология болезней, передающихся через воду – 2014г.

6. Пуджа Сингх, Пураби Мазумдар, Биопестициды – 2022г.

7. Оганян К.А., Аржанова О.Н., Зациорская С.Л., Савичева А.М. Энтерококки и их роль в перинатальной патологии – Санкт-Петербург 2015г.

8. Садунова А.В. Общая характеристика бактерий рода Basillus – 2014г.

9. СанПин 1.2.3685-21

Код для цитирования: Скопировать