Санитарно показательные микроорганизмы кишечная палочка

Индикатором кишечных инфекций является естественная микрофлора кишечника человека и теплокровных животных. Санитарно-показательными микробами могут служить постоянные обитатели кишечника человека, находящиеся там в большом количестве и обладающие определенными признаками, по которым облегчается их количественный учет.

Бактерии группы кишечной палочки.

В качестве показателя фекального загрязнения для воды еще в конце прошлого века предложено использовать бактерии группы кишечной палочки. За прошедшие сто лет в отношении воды предложены и другие санитарно-показательные организмы, но предпочтение отдается бактериям группы кишечной палочки как надежному показателю фекального загрязнения воды. Такое значение кишечная палочка приобрела по многим причинам. Прежде всего она преобладает среди микробного населения толстых кишок человека и теплокровных животных, содержится в фекалиях в огромном количестве – сотни миллионов в 1 г. Эти микробы устойчивы к внешним условиям и по выживаемости превосходят патогенную бактериальную микрофлору кишечника. Обнаружение в объектах среды кишечной палочки указывает на их фекальное загрязнение и возможное присутствие возбудителей желудочно-кишечных заболеваний.

Все многочисленные бактерии, входящие в группу бактерий кишечной палочки, имеют общие свойства: короткие аэробные или факультативно-анаэробные палочки, не образующие спор, окраска по Граму отрицательная, способны сбраживать глюкозу и другие сахара. На специальных средах растут в виде характерных колоний.

Бактерии группы кишечной палочки ведут себя идентично патогенным кишечным бактериям, поэтому они и сохраняют свое санитарно-показательное значение в качестве основного нормируемого показателя степени фекального загрязнения и одновременно косвенного индикатора эпидемиологической опасности водоемов для различного водопользования. Роль бактерий группы кишечной палочки отражается в официальных документах, и этот показатель нормируется.

Бактерии группы кишечной палочки являются основным критерием при оценке качества воды. Допустимо количество бактерий группы кишечной палочки в 1 л питьевой воды (коли-индекс): не более 3, в поверхностных источниках воды не более 10000.

Понятие «фекальное загрязнение» в значительной степени условно, так как непосредственное попадание каловых масс в продукт происходит редко (например, попадание в молоко частиц навоза при дойке). Чаще всего бактерии группы кишечной палочки попадают в продукт не прямо (через фекалии), а косвенно – через руки персонала, оборудование, насекомых и т. д. При этом количество жизнеспособных бактерий в продукте на промежуточных этапах производства быстро снижается. Обсеменение продукта в пределах от 10 палочек и более на 1 г можно наблюдать только в антисанитарных условиях.

За рубежом в качестве санитарно-показательных микроорганизмов используют коли-формы, кишечную палочку Эшерихия коли и «фекальные коли-формы». Все они принадлежат к семейству энтеробактерий, природным местообитанием которых являются фекалии человека и животных.

Кишечная палочка или ее варианты являются индикаторами свежего фекального загрязнения. Другие виды колиформ могут расти или длительно сохраняться в средах фекального происхождения – они являются показателями старого фекального загрязнения, а также низкого санитарного состояния.

Загрязнение пищи палочкой Эшерихия коли указывает на возможность попадания в нее возбудителей желудочно-кишечных заболеваний. Поэтому роль коли-форм состоит в том, что они являются индикаторами загрязнения патогенными микробами.

Кишечные кокки и вирусы.

Во всем мире ведутся поиски новых индикаторных микроорганизмов. Кроме бактерий группы кишечной палочки предлагаются кишечные кокки (энтерококки), кишечные вирусы (энтеровирусы), фаги кишечной палочки и др.

Во многих странах энтерококки признаны дополнительным показателем загрязнения воды микробами фекального происхождения. Энтерококки обладают следующими характерными свойствами: имеют шаровидную форму, располагаются попарно, встречаются мелкие и крупные, а также различаются по форме – круглые, удлиненные, иногда сильно вытянутые. По Граму красятся положительно, каталазу не образуют. Энтерококки отличаются от других кокков, распространенных в окружающей среде, а также от тех, которые составляют нормальную микрофлору верхних дыхательных путей или патогенных для человека. Основное отличие – повышенная устойчивость к различным физическим и химическим факторам. Энтерококки очень быстро отмирают в летний период при повышенной температуре воды. Они являются естественными обитателями кишечника, их присутствие указывает на фекальное загрязнение окружающей среды. В окружающую среду энтерококки выделяются в меньших количествах и быстрее отмирают в воде и почве, чем кишечная палочка. Как правило, в этих объектах они не размножаются. Поэтому обнаружение энтерококков служит показателем свежего фекального загрязнения.

За рубежом энтерококки рассматриваются как наиболее надежные показатели фекального загрязнения воды закрытых источников, в частности колодцев.

Преимуществом энтерококков в качестве санитарно-показательных организмов является большая достоверность их фекального происхождения и отсутствие размножения в воде.

Наличие энтерококков подтверждает фекальное загрязнение воды в сомнительных случаях. Показано, что содержание в воде поверхностных источников кроме кишечной палочки энтерококков и фагов кишечной палочки в количестве более 1 тыс. в 1 л свидетельствует о недавнем поступлении фекального загрязнения, опасного в эпидемиологическом отношении.

Для оценки степени эпидемиологической опасности или степени вирусного загрязнения объекта, особенно при определении качества воды, возникла необходимость обнаружения вирусов кишечной труппы (энтеровирусов). Так как прямое определение вирусов сложно и длительно, стали искать санитарно-показательные организмы для оценки качества воды в отношении вирусного загрязнения. Такими микроорганизмами признаны фаги кишечной палочки (коли-фаги), которые в течение длительного времени выживают в воде, устойчивы к воздействию дезинфектантов.

Клостридии.

Некоторые бактерии рода Клостридиум, преимущественно Клостридиум перфрингенс, предложены в качестве санитарно-показательных микроорганизмов в отношении кишечных инфекций. Этот микроб обитает в кишечнике человека в довольно больших количествах и его можно быстро определить. Благодаря образованию спор рассматриваемые микроорганизмы длительно выживают в окружающей среде и очень устойчивы к внешним воздействиям. Присутствие их в воде расценивается как старое фекальное загрязнение. К действию хлора они чувствительны и при двукратном хлорировании воды на водопроводных станциях теряют термоустойчивость. Обнаружено, что одновременно с увеличением в воде количества санитарно-показательных клостридий увеличивается число возбудителей ботулизма, столбняка и газовой гангрены, особенно в отсутствие кислорода в процессе гниения и при благоприятной температуре. Это подтверждает индикаторное значение теста в отношении патогенных клостридий. Для оценки степени инфицирования объектов окружающей среды патогенными клостридиями они имеют первостепенное значение по сравнению с бактериями группы кишечной палочки, так как вызывают пищевые отравления, порчу консервов и т. п.

В используемой на консервных предприятиях воде количество клостридий нормируется: они должны отсутствовать в 100 мл. В ряде стран клостридии включены в стандарты качества воды как дополнительный показатель.

В группу санитарно-показательных клостридий объединяют грамположительные, образующие споры анаэробные палочки. Эта группа на 90-95 % состоит из Клостридиум перфрингенс и Клостридиум спорогенес. Санитарно-показательные клостридии служат показателем загрязненности объектов окружающей среды. Эти микробы более устойчивы, чем бактерии группы кишечной палочки, так как образуют споры. Это наиболее показательный тест в отношении патогенных и токсигенных клостридий.

Определение санитарно-показательных клостридий проводят в почве и питьевой воде, на пищевых предприятиях, при выборе новых источников водоснабжения.

Разделы статьи:

• Основные задачи и принципы санитарно-микробиологического исследования воды
• Понятие о санитарно-показательном микроорганизме
• Понятие о санитарном показателе
• Понятие о санитарном нормировании
• Действующие государственные санитарно-микробиологические нормативы качества воды
• Общее микробное число (ОМЧ)
• Кишечная палочка (Escherichia coli), ГКБ, ОКБ, ТКБ
• Споры сульфитредуцирующих клостридий
• Колифаги
• Бактерии рода Salmonella, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus
• Заключение, Литература

Кишечная палочка (Escherichia coli) является самым первым санитарно-показательным микроорганизмом, сохранившим свое значение до сих пор. Еще в 1888 г. Французский врач Е. Масе предложил использовать эту бактерию в качестве показателя фекального загрязнения воды. В третьем издании Руководства ВОЗ по контролю качества питьевой воды [20] в качестве показателя выбора для оценки свежего фекального загрязнения рекомендуется показатель E.coli (индексный). В качестве альтернативного показателя фекального загрязнения (при определенных обстоятельствах) рекомендуется показатель Термотолерантные Колиформные Бактерии (ТКБ) (индексный). Показатель Колиформные Бактерии (КБ) рекомендуется как технологический показатель для оценки качества водоподготовки (индикаторный). Согласно отечественной нормативной базе [7] Колиформные Бактерии (КБ) в терминологии ВОЗ соответствуют показателю Общие Колиформные Бактерии (ОКБ).

После выхода [14] в отечественной нормативной базе появился новый показатель ГКБ (Глюкозоположительные Колиформные Бактерии). Он является ничем иным, как попыткой коллектива авторов реанимировать вышедший из употребления показатель БГКП, который отличается от ГКБ только нормируемым объемом и диагностическая ценность которого также сомнительна. БГКП нормируются на литр, а ГКБ на 300 мл. Показатель ГКБ существует только в отечественной нормативной базе и больше нигде в мире.

ГКБ – это грамотрицательные палочки, не обладающие ферментом цитохромоксидазой, способные расти на среде Эндо (дифференциальная лактозная среда с солями желчи), и которые сбраживают глюкозу до кислоты и газа при 37°С за 24 часа.

Подозрительными на ГКБ считаются все колонии (любого оттенка с отпечатком или без, с металлическим блеском или без), кроме сухих, пленчатых, морщинистых или склонных к ползучему росту. Однако, этими свойствами обладают практически все представители семейства Enterobacteriacea, кроме представителей негазообразующих родов Shigella, Hafnia и некоторых других. Поскольку в данное семейство входит много сапрофитов и представителей эпифитной микрофлоры, которые прекрасно размножаются в условиях окружающей среды, показатель ГКБ не может рассматриваться в качестве показателя фекального загрязнения. ГКБ можно рассматривать (в определенной степени) как технологический показатель при проведении дезинфекционных мероприятий, например, водоподготовки.

ОКБ (Общие Колиформные Бактерии) – это грамотрицательные палочки, не обладающие ферментом цитохромоксидазой, которые способны сбраживать до кислоты и газа не только глюкозу, но и лактозу при температуре 37°С за 48 часов. Поэтому на среде Эндо они образуют темные малиновые, бордовые или красные колонии с отпечатком и металлическим блеском или без него. Отпечаток это изменение (потемнение) среды под колонией, который является следствием образования большого количества альдегидов и кислот при интенсивном сбраживании лактозы посредством муравьинокислого брожения, характерного для ОКБ.

В целом ОКБ более узкая группа микроорганизмов, чем ГКБ. Тем не менее, группа ОКБ включает достаточно большое число родов семейства Enterobacteriacea, представители которых способны сбраживать лактозу: Citrobacter, Enterobacter, Klebsiella, Serratia, Pantoea, Rahnella и др. Среди этих микроорганизмов также присутствует большое число свободноживущих сапрофитов, поэтому показатель ОКБ также мало пригоден для оценки фекального загрязнения, но является важным технологическим (индикаторным) показателем.

Только начиная с показателя ТКБ (Термотолерантные Колиформные Бактерии) речь пойдет о показателях свежего фекального загрязнения. ТКБ – это грамотрицательные палочки, не обладающие цитохромоксидазой, которые способны сбраживать лактозу до кислоты и газа не только при температуре 37°С за 48 ч, но и при 44°С за 24 часа. На среде Эндо они также образуют темные малиновые, бордовые или красные колонии с отпечатком и металлическим блеском или без него.

Способность сбраживать лактозу при более высокой температуре, существенно сужает круг представителей семейства Enterobacteriacea, входящих в нормативный показатель. Кроме E. coli, которая является доминирующим представителем группы, в нее входят только отдельные представители родов Citrobacter, Enterobacter и Klebsiella.

Что же касается показателя E. coli, то, на наш взгляд, более корректно его было бы называть «предполагаемые E.coli» как в первой версии стандарта ISO 9308-1:1990, потому что перечень предлагаемых подтверждающих тестов не всегда достаточен для достоверной идентификации. На сегодняшний день в РФ показатель E. coli для водных объектов не нормируется. Он только определяется в рамках ГОСТ Р [3], который носит рекомендательный характер. По версии этого документа к E. coli будут относится грамотрицательные палочки, не обладающие ферментом цитохромоксидазой, дающие типичный рост на среде Эндо, которые способны сбраживать лактозу до кислоты и газа при 44°С за 24 часа и образовывать индол на среде с триптофаном. Результаты определения показателей ГКБ, ОКБ, ТКБ и E.coli представляются в виде КОЕ/100 мл; колиформные бактерии не должны обнаруживаться в 100 мл питьевой воды при трехкратном исследовании нормируемого объема [13-15].

Для определения колиформных показателей широко используется мембранный метод посева, хотя не меньшее значение имеет и титрационный метод. Методики определения данных показателей сильно варьируют в зависимости от исследуемого объекта и нормативно-методических документов. Основной плотной дифференциальной средой для определения колиформных показателей в отечественных методиках является среда Эндо, однако в последней редакции стандарта ISO 9308-1:2000 среда Эндо заменена другой лактозной средой – Тергитол 7. Причиной для такой замены послужила потенциальная канцерогенность фуксина – анилинового красителя, входящего в состав среды Эндо. Для метода НВЧ используют жидкие среды обогащения. Для потенциально чистых объектов используют лактозо-пептонную воду, для потенциально загрязненных – среду Кесслера или ее аналоги. 

Необходимо отметить питательные среды нового поколения, которые часто называют «хромогенными». В отличие от традиционных сред они позволяют определять не признак, например утилизацию лактозы, но непосредственно отдельные ферменты, наличие которых характерно для искомых микроорганизмов. Хромогенные среды для идентификации E. coli, например, Chromocult® или Coli ID, позволяют определять фермент β-глюкуронидазу, высокоспецифичный для эшерихий. Наличие этого фермента и способность образовывать индол с 95% вероятностью свидетельствует о принадлежности энтеробактерий к виду E. coli. Эти же среды позволяют определять и фермент β–галактозидазу, характерную для ОКБ, однако ценность этого диагностического теста сомнительна: данным ферментом обладают и аэромонады, свободноживущие оксидазоположительные палочки, не относящиеся к ОКБ. Компания Merck попыталась усовершенствовать хромогенную среду Chromocult EC и ввела в нее селективную добавку, ингибирующую рост аэромонад [11].

Из инновационных технологий в области санитарной бактериологии воды следует отметить тест-системы, использующие сухие среды на специальных пластиковых подложках. Примером таких тест-систем являются подложки Petrifilm™линейки Aqua и, в частности, продукт «Aqua Coliform Count Plate» (AQCC,  3M™Petrifilm™), который предназначен для определения ОКБ и ТКБ в воде. Уникальность петрифильмов (сред на подложках) заключается в простоте использования. Исключается трудоемкий этап приготовления питательных сред, облегчается их хранение и утилизация. Однако главное преимущество перед традиционными средами и средами на подложках других производителей заключается в том, что уже на этапе первичного посева при получении изолированных колоний петрифильмы позволяют определять не только способность бактерий утилизировать лактозу до кислоты, но и выявлять газообразование. Это позволяет в большинстве случаев сократить анализ до 1-2 суток. Кроме того, петрифильмы AQCC (в отличие от среды Эндо) можно инкубировать при 44°С, что позволяет в полной мере использовать селективный фактор высокой температуры уже на этапе первичного посева, благодаря чему при анализе ТКБ существенно сокращаются время и трудоемкость [9,17].

На селективных петрифильмах «Aqua Coliform Count Plate» (AQCC,3M™ Petrifilm™) колонии ОКБ и ТКБ окрашиваются в интенсивный красный цвет с образованием пузырьков газа вокруг колонии [17].