ЗООЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2010, том 89, № 1, с. 37-47
УДК 593:577.472:579.24(048.8)
ГИДРОБИОНТЫ КАК РЕЗЕРВУАРНЫЕ ХОЗЯЕВА ВОЗБУДИТЕЛЕЙ
БАКТЕРИАЛЬНЫХ САПРОНОЗОВ
© 2010 г. В. И. Пушкарева, С. А. Ермолаева, В. Ю. Литвин
Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи РАМН,
Москва 123098, Россия e-mail: yurov_dmitry@mail.ru Поступила в редакцию 11.06.2009 г.
С популяционно-экологических позиций рассмотрены данные о паразитизме ряда возбудителей природноочаговых сапронозов в гидробионтах (простейшие, ракообразные, черви, моллюски, иглокожие, рыбы). Симбиотические отношения между популяциями патогенных бактерий и простейших строятся по типу "паразит—хозяин". Ультраструктурный анализ демонстрирует незавершенный характер фагоцитоза как в планктонных формах, так и в биопленках, формируемых прото-зойно-бактериальными сообществами. Это обеспечивает возбудителям длительное существование в окружающей среде. Экспериментально воспроизведена миграция возбудителя псевдотуберкулеза по разным трофическим цепям от нижнего уровня сообщества к высшему. Длительное сохранение возбудителей сапронозных инфекций различными гидробионтами, возможность миграции бактерий по пищевым цепям трофической пирамиды, с последующим заражением наземных животных и человека, определяют высокую экологическую и эпидемиологическую актуальность всестороннего изучения путей циркуляции патогенов в экосистемах окружающей среды.
Идея о существовании своеобразных инфекционных болезней — сапронозов, резервуаром возбудителей которых служат объекты внешней среды (почвы, водоемы), впервые высказана Терских (1958). Развитие и фактическое обоснование учения о сапронозах началось лишь спустя 20 лет (Литвин, 1976; 1989; 1992; 1997; Литвин и др., 1998; Сомов, 1985; Сомов, Литвин, 1988 и др.). В указанное время изучались абиотические факторы существования микроорганизмов в почвах и водоемах. Биотические факторы начали изучаться позже, однако в последние 20 лет выяснено, что резервуарными хозяевами патогенных бактерий — возбудителей сапронозов служат разнообразные обитатели почв и водоемов. Возбудителями сапронозов являются случайные паразиты теплокровных животных, связи с которыми — необязательное условие их существования в природе. Отсутствие видовой специализации к хозяевам вкупе с экологической пластичностью дает случайным паразитам преимущества, позволяя занимать широкий спектр местообитаний и экологических ниш (Литвин и др., 1998). На этом основании сформировались представления о природной очаговости сапронозов как особой группы природноочаговых инфекций (Литвин и др., 1998; Литвин, Коренберг, 1999; 2003).
Данная статья посвящена краткому анализу резервуарной роли сочленов водных и почвенных экосистем в отношении бактерий, патогенных для человека и теплокровных животных.
ПРОСТЕЙШИЕ
Простейшие широко распространены в природе, являясь обязательным и наиболее массовым компонентом почвенных и водных экосистем. Интенсивное размножение, короткое время генерации, высокая численность популяций, длительное сохранение в виде покоящихся стадий (цист) и возможность их распространения определяют весьма важное значение простейших в биоценозах почв и водоемов, а также их потенциальную роль как природных резервуаров бактерий, патогенных для человека, животных и растений (Догель, 1981; Литвин и др., 1998; Пушка-рева, 2006). В качестве резервуарных хозяев возбудителей ряда сапронозов наиболее полно изучены простейшие.
Межпопуляционные взаимодействия патогенных бактерий с простейшими
Известно, что основной контроль численности бактерий в почвах и водоемах осуществляют простейшие, использующие их в качестве корма (Хаусман, 1988). Однако с 80-х гг. накоплены данные о способности некоторых патогенных бактерий существовать в организме простейших (Пуш-карева, 1994, 2006). В этих случаях речь идет не о простом "выедании" бактерий простейшими, а об их взаимодействии.
Целенаправленное изучение таких взаимодействий было начато на легионеллах (Legionellapneumophila) в связи со вспышками легионеллеза —
не известного ранее заболевания людей. Была показана способность легионелл не только сохраняться внутри амеб Hartmanella, Acanthamoeba, Naegleria, но и активно размножаться, вызывая со временем их лизис (Anand et al., Berk et al., 2008; Fields et al., 1993). Аналогичные данные были получены и в отношении реснитчатых простейших Tetrahymena pyriformis. Численность легионелл в присутствии инфузорий возрастала на 2 порядка в сравнении с контрольными образцами, причем наиболее интенсивное размножение легионелл отмечено при температуре 30—35°С.
Килвингтон и Прайс (Kilvington, Price, 1990) доказали возможность существования легионелл не только в вегетативных формах амеб, но и в их цистах, благодаря чему легионеллы сохраняли жизнеспособность даже при хлорировании водопроводной воды.
Закономерности взаимодействия свободно-живущих простейших и легионелл в эксперименте, а также факты изоляции бактерий от амеб, взятых из речной воды и ила (Меркуров и др., 1989; Mampel et al., 2006; Rowbotham, 1986), заставили рассматривать инфузорий и амеб как резер-вуарных хозяев легионелл в природе. В плане взаимодействия с простейшими внимание привлекли и другие микроорганизмы, способные обитать во внешней среде.
Микобактерии (Mycobacterium, M. avium, M. intracellular, M. scrofulaceum) часто изолируют из естественных водоемов и питьевой воды. Эксперименты по совместному культивированию тетрахимен с этими микобактериями свидетельствуют о способности последних длительно существовать в ассоциации, не разрушая клетку-хозяина. После 25 сут инкубации 99% инфузорий ин-цистировались, однако на судьбе бактерий это не отражалось: при переносе образцов с цистами в питательную среду уже через 6 ч выявлено 50%, а через сутки 99% вегетативных клеток инфузорий. Это свидетельствует о способности инфузорий служить естественными хозяевами данных мико-бактерий (Пушкарева, 1994).
Возбудители лепры (M. leprae) также оказались способными размножаться внутри амеб (Acanthamoeba), и эти новые факты могут иметь эпидемиологическое значение.
Наши эксперименты по динамике популяций иерсиний (Yersinia) при взаимодействии с инфузориями Tetrahymena pyriformis в различных средах выявили длительное (более 2 мес) существование бактерий Yersinia pseudotuberculosis, Yersinia entero-colitica в ассоциациях с этими простейшими как при оптимальной температуре (25°С), так и при 4°С.
В нестерильной вытяжке из иловато-болотной почвы без инфузорий иерсинии подавлялись почвенной микрофлорой в течение 1—2 недель.
Вместе с тем, из ассоциации с инфузориями они продолжали высеваться на уровне 103 КОЕ / мл в течение 2 мес (срок наблюдений). Таким образом, инфузории поддерживали существование популяции иерсиний в естественной среде (Пушкарева, 1994).
Бактерии рода Vibrio широко распространены в природе, будучи составной частью аутохтонной микрофлоры водоемов, причем вибрионы 11 видов патогенны для человека. Вспышки холеры первично связаны с водоемами, поэтому весьма актуально изучение связей холерных вибрионов с представителями водной протистофауны.
Культивирование амеб Naegleria и Acanthamoeba совместно с холерными вибрионами показало, что вибрионы после поглощения амебами активно размножались внутри вегетативных клеток, сохранялись внутри цист и после эксцистирова-ния простейших. Высказано предположение о ре-зервуарной роли свободноживущих простейших для возбудителя холеры в природных водоемах (Thom et al., 1992). Показано, что наименее приспособлены к существованию в ассоциации с простейшими вибрионы классической холеры. Вибрионы эльтор занимали промежуточное положение между классическими вибрионами и вибрионами не О1 группы, как наиболее способными противостоять хищничеству простейших (Погорелов и др., 1995).
Многочисленные факты симбиотических связей вибрионов с различными гидробионтами — простейшими, ракообразными, моллюсками, рыбами (Михайлова, 2000) — свидетельствуют о са-пронозном характере холеры как природноочаго-вой инфекции (Литвин, 2003).
Возбудитель туляремии (Francisella tularensis) связан с водоемами в природных очагах водно-болотного типа. В экспериментах по заражению аксенической культуры Acanthamoeba culbertsoni возбудителем туляремии установлено длительное существование франциселл в сообществе со сво-бодноживущими амебами. Зафиксировано размножение возбудителя в пищеварительных вакуолях простейших. Франциселлы голарктического подвида более адаптированы к водным условиям существования, чем неарктического и среднеазиатского подвидов, а простейшие, возможно, участвуют в циркуляции и длительном сохранении франциселл, выполняя при этом резервуар-ную роль в водных экосистемах (Alexander, 1981; Кормилицина и др., 1994; Пушкарева, 2006).
Важная роль амеб A. castellanii как резервуар-ных хозяев возбудителя туляремии установлена при их заражении штаммом F. tularensis, продуцирующим зеленый флюоресцирующий белок (GFP). Показана локализация основной массы бактерий внутри фагосом. Внутриклеточные паразиты активно размножались в амебах и на про-
тяжении 20 сут убивали клетки хозяев, сохраняя свою численность на высоком уровне (Abd et al., 2003).
Известны многочисленные находки различных сальмонелл, в том числе Salmonella typhi, в различных объектах внешней среды, однако факторы, влияющие на их существование, практически не изучены. При совместном культивировании S. typhi и инфузорий T. pyriformis активный фагоцитоз бактерий начинался с первых часов контакта, а дальнейшее существование сальмонелл лимитировалось температурой: при 10°С они высевались в течение недели, тогда как при 25°С сохранялись более 4 мес (Пушкарева, 2006). Возможность существования возбудителя брюшного тифа в ассоциации со свободноживущими простейшими позволяет усомниться в его исключительной связи с теплокровным хозяином (человеком) и требует специального изучения.
Патогенные бактерии Campylobacter jejuni длительно существуют в биопленках природных водоемов как в культивируемой, так и в покоящейся форме (Пушкарева, 2006). В качестве их х
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.