способ оценки микробного риска возникновения бактериальных кишечных инфекций, передаваемых водным путем при непосредственном выделении возбудителя острых кишечных инфекций из воды различного назначения

Формула изобретения

Способ оценки микробного риска бактериальных кишечных инфекций, передаваемых водным путем при непосредственном выделении возбудителя, включающий бактериологический анализ воды по нормируемым показателям с определением патогенных бактерий и дополнительно при анализе воды определяют потенциально-патогенные бактерии и их патогенные и вирулентные свойства, по полученным данным проводят оценку вероятности возникновения у человека инфекционного процесса по формуле:

H_patogen=(C·(100·P _t)·V· /r)·T,

где H_patogen - вероятность возникновения у человека инфекционного процесса; V - объем потребляемым человеком жидкости, контаминированной возбудителями бактериальных кишечных инфекций (условно по ВОЗ принято считать 1 л); P _t - очистка воды от конкретного возбудителя для установления приемлемого риска; - генерации бактериального роста; r - инфицирующая доза для конкретного возбудителя кишечных инфекций; Т - время развития инфекционного процесса с учетом проявления бактериями патогенных и вирулентных свойств, затем проводят расчет интегрального показателя вероятности возникновения бактериальных кишечных инфекций, передаваемых водным путем при непосредственном выделении возбудителей, выделенных и идентифицированных при проведении микробиологического анализа воды по формуле:

,

где R - интегральный показатель вероятности возникновения бактериальных кишечных инфекций, передаваемых водным путем при непосредственном выделении возбудителей, выделенных и идентифицированных при проведении микробиологического анализа воды; М - число возбудителей кишечных инфекций, используемых при оценке санитарно-гигиенический условий, влияющих на качество питьевой воды; i - порядковый номер показателя; X_i - удельный вес показателя; H_patogen - показатель вероятности возникновения бактериальных кишечных инфекций при контаминации воды патогенной и потенциально-патогенной микрофлорой; W - сумма весовых коэффициентов X_i, R - при непосредственном выделении возбудителей, выделенных и индентифицированных при проведении микробиологического анализа воды, затем проводят оценку риска возникновения бактериальных кишечных инфекций, распространяющихся водным путем, микробный риск возникновения бактериальных кишечных инфекций, распространяющихся водным путем, считают приемлемым, если его значение не превышает 1·10^-5, микробный риск возникновения бактериальных кишечных инфекций, распространяющихся водным путем, считают низким, если его значение составляет от 1·10^-5 и ниже, микробный риск возникновения бактериальных кишечных инфекций, распространяющихся водным путем, считают высоким, если его значение составляет больше 1·10^-5, затем проводят оценку риска контаминации воды патогенной и потенциально-патогенной микрофлорой на популяционном уровне по формуле:

R _p=R ·100000,

где R - интегральный показатель вероятности возникновения острых кишечных инфекций при контаминации воды возбудителями водно-обусловленных инфекций; R_p - популяционный риск, 100000 - расчет популяционного риска производится на 100000 тысяч населения.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области медицины, более конкретно к работам по эпидемиологической оценке вод различного назначения в целях профилактики кишечных инфекций, передаваемых водным путем, и дает возможность на основании выделения и идентификации микроорганизмов, выделенных из вод различного назначения, проведения расчета риска и прогнозирования уровня заболеваемости кишечными инфекциями населения.

Заболеваемость населения острыми кишечными инфекциями выходит далеко за рамки вопросов, решаемых здравоохранением, и напрямую связана с охраной окружающей среды, улучшением экологической обстановки и, в частности, подаваемой населению питьевой воды. Одним из наиболее значимых факторов распространения инфекционных заболеваний является водный путь передачи, вероятность которого в современных условиях существенно расширяется и представляет собой серьезную эпидемиологическую проблему (Рахманин Ю.А., 2006; GP Craun 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).

Оценка эпидемической опасности, связанная с изменением видового состава и биологических свойств микробиоценнозов под влиянием антропогенного загрязнения, является одной из актуальных проблем. В ряде работ 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.А., 2004; Прокопьева М.В., 2004; Фиалкина С.В., 2004; Нилова Л.Ю., 2009), которые к тому же нередко проявляют патогенные, вирулентные и антибиотикорезистентные свойства.

Разработка способа оценки микробного риска, связанного с распространением возбудителей патогенной и потенциально-патогенной микрофлоры с учетом свойств самих возбудителей, а также инфицирующей дозой и временем развития инфекционного процесса, является одной из актуальных проблем как в научном, так и практическом отношении.

Наиболее близкого аналога из уровня техники не выявлено.

Технической задачей данного изобретения является снижение или предупреждение заболеваемости кишечных инфекций, связанное с микробным обсеменением воды с помощью предлагаемого способа по многочисленным качественным признакам с достоверной долей вероятности прогноза.

Технический результат достигается тем, что способ оценки уровня микробного риска бактериальных кишечных инфекций, передаваемых водным путем при непосредственном выделении возбудителя, включает бактериологический анализ воды по нормируемым показателям с определением патогенных бактерий и дополнительно при анализе воды определяют потенциально-патогенные бактерии и их патогенные и вирулентные свойства, по полученным данным проводят оценку вероятности возникновения у человека инфекционного процесса по формуле:

H_patogen=(С·100-P _t)·V· /r)·Т,

где

H_patogen - вероятность возникновения у человека инфекционного процесса; V - объем потребляемым человеком жидкости, контаминированной возбудителями бактериальных кишечных инфекций (условно по ВОЗ принято считать 1 литр); P_t - очистка воды от конкретного возбудителя для установления приемлемого риска; - генерации бактериального роста; r - инфицирующая доза для конкретного возбудителя кишечных инфекций; Т - время развития инфекционного процесса с учетом проявления бактериями патогенных и вирулентных свойств, затем проводят расчет интегрального показателя вероятности возникновения бактериальных кишечных инфекций, передаваемых водным путем при непосредственном выделении возбудителей, выделенных и идентифицированных при проведении микробиологического анализа воды по формуле:

,

где

R - интегральный показатель вероятности возникновения бактериальных кишечных инфекций, передаваемых водным путем при непосредственном выделении возбудителей, выделенных и идентифицированных при проведении микробиологического анализа воды, М - число возбудителей кишечных инфекций, используемых при оценке санитарно-гигиенический условий, влияющих на качество питьевой воды; i - порядковый номер показателя; X_i - удельный вес показателя; H_patogen - показатель вероятности возникновения бактериальных кишечных инфекций при контаминации воды патогенной и потенциально-патогенной микрофлорой; W - сумма весовых коэффициентов X_i, R - интегральный показатель вероятности возникновения острых кишечных инфекций при контаминации воды возбудителями водно-обусловленных инфекций, затем проводят оценку риска контаминации воды патогенной и потенциально-патогенной микрофлорой на популяционном уровне по формуле:

R_p=R ·100000

где

R - при непосредственном выделении возбудителей, выделенных и идентифицированных при проведении микробиологического анализа воды; R_p - популяционный риск, 100000 - расчет популяционного риска производится на 100000 тысяч населения.

Способ оценки микробного риска включает такие качественные признаки микроорганизмов, как их патогенные и вирулентные свойства, т.е. способность микроорганизмов, находящихся в воде при определенной инфицирующей дозе, инициировать инфекционный процесс у человека, особенно с ослабленным иммунным статусом.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

Оценка качества воды проводится по нормируемым показателям согласно действующему законодательству для конкретного вида вод с учетом не только патогенных микроорганизмов (сальмонелл, шигелл), но и потенциально-патогенных микроорганизмов (клебсиелл и псевдомонад), а также выявление их патогенных и вирулентных свойств.

В настоящее время согласно нормативным документам определяются такие показатели, как ОКБ (грамотрицательные, оксидазоотрицательные, не образующие спор палочки, способные расти на дифференцированных лактозных средах, ферментирующих лактозу до кислоты, альдегида и газа при температуре 37°С), ТКБ (рост при 44°С) и колифаги. Использование только лактозоположительных представителей семейства Enterobacteriaceae исключают из учета многие виды бактерий, в частности сальмонеллы и клебсиеллы, как показали наши исследования, большинство которых обладают свойствами патогенности и вирулентности, т.е. возможностью представлять опасность возникновения бактериальных кишечных инфекций (БКИ) при попадании в определенных дозах в организм человека. Получение ложноположительного результата бактериологического анализа не дает возможности точного прогнозирования возникновения БКИ. Выдвинутая гипотеза подтверждает, что при проведении бактериального анализа качества различных видов вод необходимо учитывать и идентифицировать потенциально-патогенные бактерии (клебсиеллы, псевдоманады и другие потенциально-патогенных бактерии) как факторы риска.

Полученные результаты экспериментальных исследований позволили подойти к принципиально новому решению вопроса зависимости между уровнем бактериального загрязнения воды и степенью риска возникновения кишечных инфекций у населения, распространяющихся водным путем.

Проведенные исследования по выявлению видового состава патогенных и потенциально-патогенных бактерий, а также их биологической активности позволили разработать способ оценки микробного риска возникновения бактериальных кишечных инфекций, передаваемых водным путем при непосредственном выделении возбудителя острых кишечных инфекций из воды различного назначения, и прогнозировать вероятность возникновения бактериальных кишечных инфекций при употреблении недоброкачественной воды в питьевых, хозяйственно-бытовых и рекреационных целях.

Для математического представления возникновения инфекционного процесса, который инициируют микроорганизмы, находящиеся в воде водоисточников и рассматривающиеся независимо друг от друга, наиболее часто используются методы распределения Пуассона (Meynell et all. 1968) или нормальное логарифмическое распределение (Mechalas, 1972). Возникновение инфекционного процесса характеризуется единичным параметром «р», который воспроизводит вероятность возникновения БКИ, вызванного каждым микроорганизмом.

В «Руководстве по питьевой воде» (Женева, 3 том, раздел 7) в разделе оценки биологического риска представлена модель по расчету риска возникновения инфекционного процесса по содержанию в речной воде некоторых микроорганизмов (криптоспоридий, кампелобактеров и ротовирусов). В настоящей работе на основании проведенных экспериментальных данных модель ВОЗ усовершенствована.

Пример: Предлагаемый способ апробирован на материалах собранных данных (таблица 1).

При проведении микробиологического анализа воды было выделено и идентифицировано 2 колонии клебсиелл, относящиеся к потенциально-патогенным бактериям H_patogen=(2·(100-99,999)·1·0,15):100·24=7,7×10 ^-5, где 100-99,999=10^-3 (очистка воды для установления приемлемого риска); генерации бактериального роста равна 0,15; 100 - инфицирующая доза клебсиеллами, установленная в результате исследований на волонтерах, 24 ч - время развития инфекционного процесса с учетом проявления бактериями патогенных и вирулентных свойств и одна колония псевдомонады H_patogen=(1·(100-99,999)·1·0,62):100·24=1,5×10 ^-4, где 100-99,999=10^-3 (очистка воды для установления приемлемого риска); генерации бактериального роста равна 0,62; 100 - инфицирующая доза для псевдомонад, установленная в результате расчета по Пуассону, 24 ч - время развития инфекционного процесса с учетом проявления бактериями патогенных и вирулентных свойств. R - интегральный показатель вероятности возникновения острых кишечных инфекций, находящихся в воде: 2 колонии клебсиелл и 1 колония псевдомоды, равен R_p=R ·100000=6,1 на 100 тыс. населения (см. таблицу 1).

В результате проведения экспериментальных исследований были вычислены константы генерации бактериального роста для некоторых микроорганизмов (таблица 2). Использование в расчетах константы генерации бактериального роста дало возможностью с большей надежностью рассчитать вероятность возникновения у человека инфекционного процесса с учетом свойств самого возбудителя (БКИ).

В соответствии с Руководством по обеспечению качества питьевой воды [Рекомендации ВОЗ, Женева, 2004] рекомендуемая величина приемлемого уровня микробного риска возникновения бактериальных кишечных инфекций, распространяющихся водным путем, составляет 1×10^-5, все значения риска ниже этого уровня составляют низкий уровень микробного риска, значения выше этого уровня составляют высокий уровень микробного риска возникновения бактериальных кишечных инфекций, распространяющихся водным путем.

Полученные данные показывают перспективы использования разработанного способа оценки уровня микробного риска, позволяющего прогнозировать вероятность возникновения бактериальных кишечных инфекций при непосредственном выделении бактериальных возбудителей из воды различного вида водопользования, с учетом изменения их видового состава (патогенные и потенциально-патогенные бактерии) и биологических свойств.

Таблица 1
Расчет оценки риска при микробной контаминации воды- при непосредственном выделении потенциального возбудителя из воды различного водопользования
№ пробы воды	Микробная контаминация клебсиеллами	Вероятность возникновения БКИ	Микробная контаминация псевдомонадами	Вероятность возникновения БКИ	Суммарный риск возникновения БКИ	Популяционный риск на 100 тыс. населения (1/год)
1. Московская область, г.Болшево (питьевой колодец)	2	7,7×10 -5	1	1,5×10-4	6,1×10-5	6,1
2. Река Пахра, Московской области, Подольский р-н, деревня красная Пахра (ниже города 300 м от сброса сточных вод)	4	1,5×10 -4	2	3×10-4	2,6×10-4	26
3. Прудовая вода (Новодевичий монастырь)	3	1,1×10 -4	4	6×10-4	4,8×10-4	48
4. Сточная вода после обеззараживания (Курьяновская станция аэрации)	19	7,3×10-4	11	1,64×10 -3	1,4×10 -3	141,25
5. г.Воскресенск, московской области (колодец на окраине поселка)	5	1,9×10 -4	0	0	5,7×10 -5	5,7

Таблица 2
Константы генерации бактериального роста для некоторых микроорганизмов, полученные экспериментальным путем и их весовые коэффициенты
Возбудители ОКИ	Эшерихии	Клебсиеллы	Псевдомонады	Стафилококки	Сальмонеллы, шигеллы
Константы генерации бактериального роста	0,18	0,15	0,62	0,19	0,28
Весовой коэффициент, Xi	0,1	0,5	1	1,5	2