ПЕРСИСТЕНЦИЯ БАКТЕРИЙ ВО ВНЕШНЕЙ СРЕДЕ В ПРОБЛЕМЕ ИНФЕКЦИЙ, СВЯЗАННЫХ С ОКАЗАНИЕМ МЕДИЦИНСКОЙ ПОМОЩИ
Морозова Н.С., Ридный С.В., Головчак Г.С., Коробкова И.В., Попов А.А.
Харьковская медицинская академия последипломного образования
Резюме В обзоре с позиций экологических и эпидемиологических подходов освещаются вопросы персистенции возбудителей инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи (ИСМП) во внешней среде медицинских учреждений. Показана в этиологической структуре ИСМП доля бактерий группы сапронозов. Обсуждаются вопросы систематики, экологии, резервуаров, особенностей источников, факторов и путей передачи микроорганизмов - возбудителей ИСМП группы сапронозов. Систематизированы профилактические и противоэпидемические мероприятия. Ключевые слова: инфекции, связанные с оказанием медицинской помощи, сапронозы, персистенция, экология, эпидемиология, этиология.
В системе антиинфекционной защиты человека одно из ведущих мест принадлежит дезинфектологической профилактике инфекционных заболеваний, направленной на уничтожение потенциальных возбудителей во внешней среде, т.е. на второе звено эпидпроцесса. Пребывание микроорганизмов во внешней среде создает угрозу распространения инфекций потому, что здесь многие из них способны не только выживать, но и размножаться, т.е. персистировать, сохраняя свойства инфекционного патогена (вирулентность, инвазивность). В принятом ныне обычном понимании термина «персистенция» (от латинского «persistere» - оставаться, упорствовать) применительно к потенциальным возбудителям инфекционных заболеваний означает способность их к длительному выживанию во внешней среде. По определению М.Е. Шандалы, сохранившиеся во внешней среде патогены составляют «персистентный потенциал», который сохраняется не только на различных объектах, но и в организме переносчиков, промежуточных хозяев, откуда он может распространяться на людей [1]. Рассматривая микробное персистирование в широком смысле слова как способность микробов выживать в многообразном мире (внешняя среда, организм человека), следует отметить, что этот феномен универсален как для патогенов, так и для представителей индигенной микрофлоры. Следовательно, персистенцию микроорганизмов, включая и нормофлору, следует рассматривать как образ жизни бактерий на различных объектах внешней среды, включая и человека [2]. То есть персистенция рассматривается как общебиологическое явление. На этой основе в настоящее время О.В. Бухариным поставлены проблемные вопросы персистенции в инфектологии и эпидемиологии [3]. Со времен К. Сталлибрасса и Л.В. Громашевского инфекционные болезни человека распределялись по двум классам - антропонозам и зоонозам, возбудители которых и сегодня считаются «облигатными» паразитами соответственно человека и животных. Однако отдельные нозологии такие как лептоспироз, клостридиозы, полиэтиологические инфекции, связанные с оказанием медицинской помощи (ИСМП) по своим характеристикам не вписываются ни в один из приведенных классов, что вызывает сложности в систематизации болезней и приводит к противоречиям в эпидемиологической теории.
С позиций современных представлений в стационаре наряду с антропонозами и зоонозами возможно наличие бактерий группы сапронозов, которые характеризуются наиболее значительным эпидемиологическим потенциалом. Они играют существенную роль в формировании групповой заболеваемости ИСМП, вызывают тяжелые формы гнойносептических инфекций. Доля сапронозов в этиологической структуре ИСМП составляет 30% [4]. Приоритет в изучении сапронозных инфекций принадлежит профессорумикробиологу В.И. Терских, который на примере лептоспирозов в 1958 году предложил для обозначения подобных болезней термин «сапронозы» [5]. В 1969 г. термин был официально признан экспертами ВОЗ и стал использоваться в эпидемиологии, микробиологии и ветеринарии [6]. В классификациях инфекционных болезней раздел «сапронозы» утвердился с 90-х годов прошлого столетия и теперь используется при определении нозологий традиционных классов. [7 - 12]. Сегодня тематика сапронозов приобрела особую значимость в проблеме ИСМП. В рамках обсуждаемой проблемы актуальным является на основе современных данных теории сапронозов совершенствование эпидемиологических подходов к систематизации традиционной методологии профилактики ИСМП. В.И. Терских определил сапронозы как «инфекции людей и животных, вызываемые микробами, способными размножаться вне организма во внешней среде, являющейся для них местом обитания» [5]. Ключевым эпидемиологическим понятием для систематизации инфекционных болезней, вызванных сапронозами является сущность «резервуара возбудителя инфекции», от содержания которого зависит трактовка таких понятий как хозяин и источник инфекции, механизмы, пути и факторы передачи. Ранее возбудители инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи трактовались как «свободноживущие» сапрофиты медицинского или ветеринарного значения, либо условно-патогенные комменсалы и/или факультативные паразиты человека и животных. Всегда полагали, что данные микроорганизмы выживают в природе за счет чередования паразитической (у животных) и «сапрофитической» (во внешней среде) фаз своего существования. При этом к внешней среде человека, теплокровных животных и этих возбудителей относили «абиотические» субстраты, участвующие в инфицировании упомянутых макроорганизмов. С позиций такого подхода абиотическая внешняя среда с находящимися в ней «сапрофитными» бактериями относилась к общему резервуару инфекций человека и теплокровных животных. Для уточнения таких понятий были сформулированы закономерности экологии сапронозов и популяционной заболеваемости биоты [13-15]. Резервуарами возбудителей сапронозов являются сочлены водных и почвенных биоценозов, представляющих четыре царства живой природы (прокариоты, простейшие, животные и растения), а также абиотические объекты внешней среды[16]. Отмечено, что циркуляция сапронозных возбудителей идет по пищевым путям и сетям популяций не только теплокровных, но и холоднокровных позвоночных, беспозвоночных (от простейших одноклеточных до крупных членистоногих), а также растений, водорослей [11, 17-20]. Из этого следует, что сапронозные бактерии являются источником питания низшей биоты, вступая с ними в симбиотические отношения, используя симбиоз для трансформации комменсализма в патогенный паразитизм. Таким образом, обладая особыми адаптивными механизмами к воздействию неблагоприятных факторов, эти бактерии при выходе в среду могут заражать разнообразную биоту и инициировать инфекционный процесс. Сапронозные бактерии и их хозяева образуют симбиотические системы, входящие в биоценозы высшего порядка, и все они вместе зависят от состояния природной среды.
«Сапронозы» - это инфекции, возбудители которых в естественных условиях обитают в абиотических (неживых) объектах окружающей среды. Поэтому заразившийся человек является «биологическим тупиком», не опасен в эпидемическом плане для окружающих [21]. Важной характеристикой для эпидемического процесса ИСМП, обусловленного возбудителями группы сапронозов, является широчайший диапазон их экологической толерантности, т.е. сохранение жизнеспособности популяции во внешней среде при значительных колебаниях температуры, влажности, содержания органических веществ, ограниченной потребностью в питательных веществах. К числу наиболее актуальных микроорганизмов потенциальных возбудителей ИСМП и группы сапронозов относятся бактерии родов Pseudomonas, Acinetobacter, Legionella, Clostridium, Serratia. Экология указанных возбудителей сапронозов характеризуется целым рядом признаков, определяющих и эпидемические особенности вызываемых ими ИСМП. Наряду с сапронозными бактериями, ИСМП вызывают и условно-патогенные комменсалы человека и животных (стафилококки, эшерихии, хеликобактерии), которые в условиях урбанизированной госпитальной среды могут трансформироваться в факультативные паразиты [8,12,22-25] В основе их широкого распространения лежит биохимическая лабильность, обеспечивающая приспособляемость к различным экологическим условиям: сапронозы отличаются ограниченной потребностью в питательных веществах, что позволяет им длительно сохраняться в экстремальных условиях. Так Р. aeruginosa, являясь строгим аэробом, может до двух недель сохранять жизнеспособность в анаэробных условиях. На хлопчатобумажных и синтетических тканях сохраняется до 13 суток, на влажных поверхностях до 100 суток, а в аппаратах ИВЛ - годами. Acinetobacter baumannii широко распространен во внешней среде (почва, вода, овощи, фрукты, животные, люди). Длительно выживает как на сухих поверхностях, так и во влажной среде [26]. Характерно быстрое распространение в ЛПУ, нарастание устойчивости к антимикробным препаратам (антибиотики, дезинфектанты, антисептики). Передача резистентности осуществляется посредством плазмид, транспозонов, интегронов. Штаммы Legionella pneumophilia сохраняли жизнеспособность в водопроводной воде более года, а в дистиллированной воде - более четырех месяцев, в стерильной воде более полугода [27]. Для сапронозных бактерий характерны разнообразные стратегии выживания. Попадая в неблагоприятную среду, используют сапрофитический тип питания. Одни из них образуют споры, другие переходят в неактивные (некультивируемые) формы, формируют биопленки. В крайних условиях выживания - это автотрофизм, анабиоз[28-31]. Следует также учитывать, что за счет расщепления однородной популяции на варианты, различающиеся морфологическими, физиологическими, биохимическими и биологическими свойствами создается необходимое фенотипическое разнообразие форм на единой генетической основе [32]. Биопленочный фенотип формируется, как правило, путем воздействия на культуру бактерий факторов плотности популяции, и взаимного влияния микроорганизмов, входящих в состав биопленки. В биопленке микроорганизмы защищены от воздействия антимикробных веществ, в том числе дезинфектантов и антисептиков[33, 34]. Способность колонизировать различные по биологической организации места обитания в состоянии малоактивной биопленочной форме является решающим фактором развития вспышек. Высокая устойчивость к неблагоприятным факторам характерна и для некультивируемых форм бактерий. Сохранение возбудителей в покоящемся состоянии в окружающей среде в эпидемический период может поддерживать эндемичность очаговых территорий [1]. Это делает необходимым учет некультивируемых форм персистирующих
микробов при мониторинге возбудителей во внешней среде и на соответствующих объектах после их обработки дезинфицирующими средствами. Споры C. perfringens погибают при кипячении лишь в течение 15 - 30 минут. Споры C. novyi кипячение выдерживают в течение 1 - 2-х часов, а в окружающей среде сохраняются до 20 - 25 лет. Споры C. septicum (возбудители анаэробной раневой инфекции) при кипячении погибают в течение нескольких минут [35]. Для того чтобы возбудители группы сапронозов вызвали ИСМП, они должны быть вирулентны для человека. При пребывании микроорганизма во внешней среде белки факторов вирулентности не синтезируются, а при попадании же во внутреннюю среду макроорганизма начинается их интенсивный синтез, способствующий развитию инфекционного процесса. Активность механизма регуляции экспрессии факторов вирулентности направлена на быструю адаптацию микроорганизмов к меняющимся условиям обитания. При этом следует отметить, что для внутрибольничного инфицирования при инвазивных вмешательствах высокая вирулентность возбудителя совсем не обязательна. Более важна доза возбудителя. В случае сапронозов, паразитирующих на простейших, уже достаточно только наличия устойчивых к фагоцитозу штаммов и возможность их последующего размножения. Известно, что при переходе из среды обитания в макроорганизм и наоборот, т.е. когда происходит резкая смена температуры и среды обитания (сапрофитическая и паразитическая) создается стрессовая ситуация, усиливающая гетерогенность популяции и как следствие потенциальная возможность освоения новой экологической ниши. Источниками возбудителей ИСМП группы сапронозов могут быть инфицированные пациенты, медицинский персонал, а также контаминированная внешняя среда [23, 32]. Степень эпидемической опасности каждого из них зависит от ряда факторов. Опасность пациентов зависит от вида возбудителя, его резистентности к антимикробным средствам, площади раневой поверхности, обильности патологического материала и т.п. Роль медицинского персонала в данном случае имеет ограниченное значение. Персонал в большей степени играет роль при передаче возбудителя через руки Классическая теория эпидемиологии внешнюю среду относит к факторам передачи инфекции. Однако учитывая, что значительная часть возбудителей гнойной инфекции относится к сапрофитам, а развивающиеся при этом внутрибольничные инфекции являются сапронозами, внешнюю среду следует относить к категории источников инфекции [23, 32, 36]. В связи с этим в борьбе с ИСМП особое место отводится дезинфекционным мероприятиям, направленным на уничтожение патогенов на объектах внешней среды. Возбудитель инфекции является одним из основных звеньев эпидемического процесса. Учитывая, что в отношении практически всех нозологических форм ИСМП не существует специфических мер профилактики, основу их предотвращения определяют дезинфекционные мероприятия. При выявлении случаев ИСМП или выделении с объектов внешней среды микроорганизмов группы сапронозов необходимы противоэпидемические меры, направленные на максимальное снижение потенциальных возбудителей ИСМП во внешней среде, т.е. на путях их передачи. Профилактические меры включают: • Адекватный выбор дезинфицирующих средств. • Регулярную дезинфекцию зон пребывания пациентов, с особым вниманием ко всем горизонтальным поверхностям и точкам касания у постели больного. • Использование одноразовых предметов для каждого пациента. • Смену воды, одежды и перчаток между уборками индивидуальных зон пациентов. Тщательную дезинфекцию оборудования, используемого в индивидуальных зонах перед перемещением в другую зону. • Регулярную деконтаминацию рук медицинского персонала.
• Систематическую дезинфекцию кулеров, а при возможности - замену их бутилированной водой. • Регулярные дезинфекцию и контроль кондиционеров, душевых установок, плавательных бассейнов, ванн для бальнеотерапии. • Правильный сбор и удаление отходов. • Исключение цветов в функциональных подразделениях медицинских организаций. • Исключение хранения инструментария, средств ухода, ветоши и др. в растворах. • Постоянное обучение персонала. Таким образом, в стационаре возможно одновременно наличие возбудителей из групп антропонозов, зоонозов, сапронозов из числа которых наиболее значительным эпидемическим потенциалом характеризуются сапронозы. Они играют значительную роль в формировании спорадической, так и групповой заболеваемости ИСМП, вызывая тяжелые формы гнойно-септических инфекций.
Литература
1. Шандала М.Г. Дезинфектологические основы неспецифической профилактики хронических инфекций.//Дезинфекционное дело 2007. N 3. С. 23 ― 26.
2. Бухарин О.В. Персистенция бактериальных патогенов как физиологический феномен.//Вестник московского университета. сер. 16. Биология. 2008. № 1 С. 6 ― 13.
3. Бухарин О.В. Персистенция: смена парадигмы?//Газета Наука Урала 2006. №25 (935) С. 1,6.
4. Брико Н.И. и др. Госпитальный штамм - непознанная реальность.//Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2013. 1 (68). С. 30 ― 35.
5. Терских В. И. Сапронозы (о болезнях людей и животных, вызываемых микробами, способными размножаться вне организма во внешней среде, являющейся для них местом обитания) // Журн. микробиол., эпидемиол. и иммунобиол. 1958. № 8. С. 118 ― 122.
6. Бактериальные и вирусные зоонозы: Доклад Комитета экспертов ВОЗ при участии ФАО. Серия технических докладов. ― Женева: ВОЗ, 1985. № 682. ― 135 с.
7. Беляков В.Д., Голубев Д.Б., Каминский Г.Д., Тец В.В. Саморегуляция паразитарных систем: молекулярно-генетические механизмы. Ленинград: Медицина, 1987. С. 3 ― 42.
8. Покровский В.И., Ряпис Л.А. Прикладные и естественно-научные классификации инфекционных и паразитарных болезней человека // Эпидемиология и инфекционные болезни. 2008. № 6. С. 5 ― 9.
9. Ряпис Л.А. Совершенствование классификаций заболеваний человека биологической природы.//Журн. микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2012. № 2. С. 87 ― 93.
10. Покровский В.И., Пак С.Г., Брико Н.И., Данилкин Б.К. Инфекционные болезни и эпидемиология: учебник. ― Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2013. ― 1008 с.
11. Литвин В. Ю., Гинцбург А. Л., Пушкарева В. И., Романова Ю. М., Боев Б. В. Эпидемиологические аспекты экологии бактерий. ― М.: Фармарус - Принт, 1998. ― 256 с.
12. Зуева Л.П., Яфаев Р.Х. Эпидемиология. ― СПб : Фолиант, 2008. ― С. 543 ― 643.
13. Белов А.Б. Вероятные перспективы развития экологической классификации инфекционных болезней человека по резервуарам возбудителей//Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2013. № 1(68). С. 6 ― 14.
14. Белов А.Б. К вопросу о классификации инфекционных болезней человека по механизмам передачи их возбудителей// Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2013. № 3(70). С. 8 ― 16.
15. Белов А.Б. Проблема причинности в современной эпидемиологической науке//Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2014. № 5(78). С. 6 ― 14.
16. Ряпис Л.А. Сапронозы: классификация и номенклатура//Эпидемиология и инфекционные болезни 2006. № 3. С. 8 ― 11.
17. Беленева И.А., Масленникова Э.Ф. Распространение бактерий рода Acinetobacter в гидробионтах залива Петра Великого, Японское море // Журн. микробиологии эпидемиологии и иммунобиологии. 2004. № 3. С. 88 ― 90.
18. Greub G, Raoult D. Microorganisms resistant to free-living amoebae.//Clinical Microbiology Reviews 2004;17 (2):413 ― 433.
19. Grimon F, Grimont PAD. The genus Serratia. In: The Prokariotes, Eds., Dworkin M, Falkow S, Rosenberg E, Schleifer K-H, Stakenbrandt E. ― Springer, 2006, vol. 6. p. 219 ― 244.
20. Панин А.Л., Сбойчаков В.Б., Власов Д.Ю. Роль растений в экологии возбудителей инфекций.//Наука и образование в жизни современного общества: сб. науч. ст. СПб.: ЛГУ им. А.С. Пушкина, 2015. Вып. 2. C. 78 ― 83.
21. Справочник госпитального эпидемиолога / [Абрамова Н.М. и др.]. ― М. : О-во контроля больнич. инфекции, 1999. ― 335 с.
22. Брусина Е.Б. Эпидемиология инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи, вызванных возбудителями группы сапронозов//Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2015. № 2 (81). С. 50 ― 57.
23. Зуева Л.П., Асланов Б.И., Гончаров А.Е., Любимова А.В. Эпидемиология и профилактика инфекций, связанных с оказанием медицинской помощи. ― Санкт-Петербург: Фолиант, 2017. ― 288 с.
24. Тартаковский И.С., Груздева О.А., Галстян Г.М., Карпова Т.И. Профилактика, диагностика и лечение легионеллеза. ― Москва: Студия МДВ, 2013. ― 344 с.
25. Slutsker L, Evans M, Schuchat A. Listeriosis. ― Washington: ASM Press, 2000. ― Р. 83 ― 106.
26. Petrosillo, N., Drapeau, C. M., & Di Bella, S. (2014). Acinetobacter Infections. Emerging Infectious Diseases. Р. 255 ― 272. in Emerging Infectious Diseases: Clinical Case Studies ― Edited by Önder Ergönül, Füsun Can, Lawrence Madoff, and Murat Akova. London: Academic Press, 2014. 420 p.
27. Skaliy P., McEachern H.V. Survival of leggionaries’ disease bacterium in water.Annals of Internal Medicine 1979; 90. Р. 622 - 663.
28. Куликалова Е.С., Урбанович Л.Я., Марков Е.Ю, Вишняков В.С., Миронова Л.В. и др. Связь холерного вибриона с водными организмами и её значение в эпидемиологии холеры.// Эпидемиология и Вакцинопрофилактика. 2014. № 4 (77). С. 19 ― 25.
29. Blokesch M. Chitin colonization, chitin degradation and chitininduces natural competence of Vibrio cholerae are subject to catabolite repression. //Environmental Microbiology. 2012; 14(8). Р. 1898 ― 1912.
30. Frost LS, Leplae R, Summers AO, Toussaint A. Mobile genetic elements: the agents of open source evolution. Nature Reviews Microbiology 2005; 3(9). Р. 722 - 732.
31. Маринин Л.И., Онищенко Г.Г., Кравченко Т.Б., Дятлов И.А., Тюрин Е.А. и др. Сибирская язва человека: эпидемиология, профилактика, диагностика, лечение. ― Москва: ЗАО МП «Гигиена», 2008. ― 408 с.
32. Брусина Е.Б., Рычагов И.П. Эпидемиология внутрибольничных гнойно-септических инфекций в хирургии. ― Новосибирск. Наука; 2006 ―168 с.
33. Costerton J.W. Overwiev of microbial biofilms. // Journal of Industrial Microbiology 1995; 15. p. 137 ― 140.
34. Морозова Н.С.. Мариевский В.Ф. Дезинфектологические аспекты проблемы борьбы с биопленкой // Профілактична медицина. - 2009. - №2 (6). - С. 3-7
35. Brook I. Clostridium species (Clostridium perfringens, C. butyricum, C. clostridioforme, C. innocuum, C. ramosum, C. septicum, C. sordellii, C. tertium). Доступ на: http://www.antimicrobe.org/b90.asp
36. Основные компоненты для программ профилактики инфекций и инфекционного контроля. Второе совещание Неформальной сети по профилактике инфекций и инфекционному контролю в здравоохранении, 26-27 июня 2008 г. ― Женева, Швейцария. ВОЗ. 2010. ― 50с.