Стремительное развитие промышленного сельского хозяйства, связанное не только с увеличением объемов производства и расширением ассортимента, но и с внедрением современных высокоэффективных технологий, потребовало принципиально нового подхода к оценке качества воды, используемой для поения сельскохозяйственных животных [1; 2; 3].
Вода выполняет в организме множество функций и влияет на процессы пищеварения, абсорбцию лекарственных препаратов и витаминов. В результате, остро встает вопрос гигиены воды в сельскохозяйственном производстве. Контроль качества которой, несомненно, окажет влияние на улучшение производственных показателей, а также снижение заболеваемости животных. Особенно важно качество воды при выращивании молодняка сельскохозяйственных животных, так как вода, контаминированная патогенными и условно-патогенными микроорганизмами, может стать причиной возникновения инфекционных болезней с преимущественным поражением желудочно-кишечного тракта. До настоящего времени существующие методы исследования воды ориентированы в большей степени на количественные показатели микрофлоры, тогда как качественные характеристики не учитываются [4; 5; 6; 7; 8; 9; 10].
Целью исследования явилось изучение микробиоценоза питьевой воды для животных, а также патогенных свойств микроорганизмов, выделенных из воды и биопленки технологических элементов систем водоснабжения.
Материалы и методы исследования
Бактериологические и физико-химические исследования проб воды проводили согласно СанПиН 2.1.4.1074-01 и СанПин 2.1.4.1175-02 (n=108). Бактериологическому анализу были подвергнуты пробы полимикробной пленки (биопленки) с технологических элементов водопроводного оборудования (n=68). Адгезивные свойства выделенных микроорганизмов определяли экспресс-методом, предложенным Бриллисом В. И. с соавт. (1986). Адгезивные свойства оценивали с помощью среднего показателя адгезии (СПА). Адгезивность нулевая при СПА 0 - 1,0; низкая при СПА 1,01 - 2,02; средняя при 2,01 - 4,0 и высокая свыше 4,0. Антилизоцимную (АЛА) и антиинтерфероновую активности (АИА) бактерий определяли согласно МУ «Методика эколого-гигиенической оценки воды, используемой для поения сельскохозяйственных животных». Определение антикомплементарной активности проводили методом парциального гемолиза в геле (Бухарин О. В., Брудастов Ю. В. и др., 1992). Патогенные свойства выделенных культур изучали путем заражения белых мышей одного возраста массой 14-16 г (n=144) внутрибрюшинно взвесью суточной испытуемой культуры на физиологическом растворе в дозе 0,5 мл с концентрацией 0,5×109, 1,0×109 м.т. Для этого были сформированы18 опытных групп животных и 18 контрольных по четыре особи в каждой. Мышам контрольной группы вводили 0,5 мл физиологического раствора внутрибрюшинно. Наблюдение за зараженными животными вели в течение 10 дней. Павших и вынужденно убитых мышей подвергали патологоанатомическому вскрытию с последующим бактериологическим исследованием и изучением мазков-отпечатков из паренхиматозных органов и крови. LD50 определяли по методу Рида и Менча. Убой мышей производили согласно Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях (1986 г.).
Результаты исследования и их обсуждение
В результате бактериологического исследования установлено, что в пробах питьевой воды изолировано порядка 271 культур микроорганизмов, принадлежащих к 11 родам и 12 видам.
В микробном спектре питьевой воды для животных независимо от сезонных факторов преобладали следующие микроорганизмы: E.coli - (53,7 % - 100 %), Pseudomonas spp. - (22 -46 %), Proteus spp. - (20,4 - 33 %) и Enterococcus spp. - (24 - 35 %). При проведении сравнительного анализа бактериоценоза питьевой воды для поения животных в зависимости от времени года установили, что в весенне-летний период культуры E.coli были выделены во всех пробах воды, Pseudomonas spp. в 46,0 %, Proteus spp. в 33,0 %, Enterococcus spp. в 24,0 % проб. В осенне-зимний период данные микроорганизмы выделены соответственно в 53,7 %, 22,0 %, 20,4 %, 35,0 % случаев. В весенне-летний период в большинстве случаев выделяли грамотрицательную микрофлору - E. aerogenes (31,4 %), Proteus spp. (33,0 %), Citrobacter spp. (20,4 %), S. aureus (14,8 %), Enterococcus spp. (24,0 %), Clostridium spp. (7,4 %). Тогда как в осенне-зимний период чаще преобладали грамположительные кокковые микроорганизмы и клостридии - St. aureus (24,0 %), Enterococcus spp. (35,0 %) Clostridium spp. (16,7 %), E. aerogenes (13,0 %), Proteus spp. (20,4 %), Citrobacter spp. (9,3 %).
В результате проведенных исследований проб полимикробной пленки систем водоснабжения животноводческих помещений наиболее часто регистрировали микроорганизмы, такие как E.coli (35,3 %), P. aeruginosa (26,5 %), Clostridium spp. (13,3 %), E. aerogenes (13,2 %), Enterococcus spp. (8,8 %) и Proteus spp. (7,4 %). При этом микроорганизмы из проб биопленки находились исключительно в ассоциациях, представленных следующими видами: P. aeruginosa, S. aureus и Enterococcus spp.; E.coli, E. aerogenes и Citrobacter spp.; E.coli и Clostridium spp.; P. aeruginosa и S. aureus; E.coli, P. aeruginosa и Proteus spp.
Выделенные микроорганизмы обладали различными факторами патогенности, а именно андгезивной, антилизоцимной, антиинтерфероновой и антикомплементарной активностью.
Низкая адгезивная активность отмечена у культур Pseudomonas, Klebsiella, Citrobacter, Staphylococcus, выделенных из проб подземных вод, при этом средний показатель адгезии (СПА) составил 1,86; 1,9; 1,56; 1,72, соответственно. Вышеперечисленные микроорганизмы, изолированные из воды поилок, обладали средней адгезивной активностью. Причем наиболее выраженную регистрировали у Pseudomonas (3,91), Citrobacter (2,41). Все культуры, выделенные из воды поверхностных источников, обладали средней адгезивной активностью, за исключением микроорганизмов рода Staphylococcus и Enterococcus СПА, которых составил 1,9; 2,0 соответственно. Наиболее адгезивными были культуры E.coli (3,88) и P. aeruginosa (3,71). Микроорганизмы рода Enterobacter, Enterococcus, Proteus и E.coli отличались средней адгезивной активностью во всех пробах. E.coli с высоким СПА изолировали из воды поилок (4,08) и фекалий больных телят (6,0). СПА микроорганизмов рода Enterobacter, Proteus, выделенных из воды поилок, был больше в 1,5 раза, чем у культур, выделенных из воды глубинных источников. У Enterococcus этот показатель отличался незначительно. Микроорганизмы, изолированные из проб полимикробной пленки, отличались высокой и средней адгезивной активностью.
Анализ показателей антикомплементарной активности (АКА) бактерий, изолированных из различных источников, свидетельствовал о незначительных различиях. Наиболее активно данный признак проявлялся у бактерий E.coli, Klebsiella и Pseudomonas, среднее значение которого составило 0,6±0,17; 0,52±0,1; 0,51±0,09, соответственно.
Антилизоцимная активность (АЛА) отмечена у культур, выделенных из фекалий больных животных, воды поилок, полимикробной пленки и поверхностных водоисточников. Высокой степенью проявления антилизоцимных свойств характеризовались культуры E.coli (10,7мкг/см3) и Proteus (8,0мкг/см3). Наиболее низкую АЛА показали микроорганизмы рода Pseudomonas (от 0,14 до 2,5 мкг/см3). Грамположительные кокковые микроорганизмы оказались малоактивны в отношении лизоцима. Суммарное количество антилизоцимоактивных изолятов рода Staphylococcus составило 30,8 %, рода Enterococcus - 35,0 %. Антиинтерфероновая активность (АИА) у микроорганизмов разных родов, выделенных из водоисточников, проявлялась реже по сравнению с другими факторами патогенности. Наибольшее проявление АИА регистрировали у культур, выделенных из фекалий животных, поилок, полимикробной пленки и проб поверхностных вод. Наиболее часто этот признак проявлялся у представителей рода Citrobacter (46,6 %), Enterobacter (43,7 %) и Pseudomonas (30,7 %). При этом, рассматривая распределение АИА по видовой принадлежности, то первую позицию по данному показателю занимали культуры E.coli, на долю которых приходилось 54,5 % всех случаев регистрации. Реже АИА проявляли микроорганизмы рода Enterococcus (20,0 %) и Staphylococcus (23,0 %).
В результате проведенных исследований установлено, что из девяти видов исследуемых культур микроорганизмов три (33,3 %) обладали патогенностью для лабораторных животных в дозе 0,5×109 м.т. и восемь (88,9 %) в дозе 1,0×109 м.т., вызывая гибель 50 % мышей.
Кроме того, как показали исследования проб воды различных источников, минимальной LD50 обладали культуры P. aeruginosa и P.mirabilis (0,5×109 м.т.), выделенные в хозяйствах Марьяновского и Саргатского районов. Максимальная LD50 была установлена у культуры K. ozaenae (1,5×109 м.т.) в пробах воды хозяйства Омского района.
Высокой вирулентностью для лабораторных животных обладали культуры P. aeruginosa, P. mirabilis, E. coli, выделенные как из воды подземных источников, поилок, так и биопленки, вызывая гибель 50,0 % зараженных мышей в дозе 0,5×109 м.т. и 100,0 % гибель всех особей при введении им культур в концентрации 1,0×109 м.т.
При вскрытии мышей, павших в результате заражения культурой P. aeruginosa в дозе 0,5×109 м.т., у животных регистрировали острый серозный спленит, перитонит, застойную гиперемию печени, катаральное воспаление тонкого кишечника, петехиальные кровоизлияния в толстом, инъецирование сосудов брыжейки.
Изменения во внутренних органах у животных при заражении их культурами P.mirabilis в дозе 0,5×109 м.т., выделенными из воды поилок и биопленки, характеризовались отеком подкожной клетчатки, катаральным воспалением толстого и тонкого кишечника, абсцессами в печени.
При заражении мышей культурой P. vulgaris (1,0×109 м.т.) наблюдали острый серозный спленит, дистрофию печени, точечные кровоизлияния под капсулой почек.
При вскрытии мышей, зараженных E. faecalis, выделенных из воды глубинных и поверхностных источников, в дозе 1,0×109 м.т., наблюдали наличие геморрагического экссудата в брюшной полости, мелкоточечные кровоизлияния на эпикарде и почках, отек подкожной клетчатки, катарально-геморрагическое воспаление тонкого кишечника, серозный спленит, увеличение печени в объеме.
Патологоанатомические изменения в органах и тканях при заражении лабораторных животных культурой E. faecum, выделенной из воды поилок, в дозе 1,0×109 м.т., характеризовались геморрагическим гастроэнтеритом, лимфаденитом и мелкоочаговым некрозом печени и селезенки.
При заражении лабораторных мышей культурой E. aerogenes, выделенной из воды поилок, в дозе 1,0×109 м.т., регистрировали дистрофию печени и анемию ее отдельных участков, острый спленит, энтерит, кровоизлияния под эпикардом.
У мышей, павших после заражения культурой C. freundii, выделенной из воды поилок и биопленки, в дозе 1,0×109 м.т., чаще всего имело место острое расширение желудка, дистрофия и абсцессы в печени, острый серозный спленит, кровоизлияния под капсулой почек. При вскрытии мышей, зараженных культурой K. оzaenae, видимых патологоанатомических изменений органов и тканей не выявляли.
Заключение
Приведенные в статье материалы свидетельствуют о том, что содержащиеся в питьевой воде и биопленке водопроводных коммуникаций микроорганизмы обладают выраженными патогенными свойствами и могут стать причиной развития заболеваний желудочно-кишечного тракта, которые особенно опасны для молодняка сельскохозяйственных животных.
Рецензенты:
Новицкий Алексей Алексеевич, доктор ветеринарных наук, профессор, профессор кафедры эпизоотологии, паразитологии, инфекционных и инвазионных болезней ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. П. А. Столыпина
Рудаков Николай Викторович, доктор медицинских наук, профессор, директор ФБУН «Омский научно-исследовательский институт природно-очаговых инфекций Роспотребнадзора».