ANTIBIOTIC RESISTANCE OF RAINFALL MICROFLORA

Research article
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.126.121
Issue: № 12 (126), 2022
Suggested:
28.11.2022
Accepted:
02.12.2022
Published:
16.12.2022
317
0
XML PDF

Abstract

The main goal of this research was to analyse and compare the microbial communities of rainfall collected in different locations of Kaluga. Rainfall sampling in the city was carried out in the residential area, in the suburban area, and in the pine forest. The dominant microorganisms in the samples of rainfall in the urban environment were coccus microorganisms, mold fungi and bacilli. The results showed that the prevalence of antibiotic-resistant bacteria in rainfall samples from different areas of the city ranged from 1,1% to 98,4%. Among the 14 antibiotics tested, the isolated microorganisms showed the strongest resistance against ampicillin, oleandomycin, oxacillin, benzylpenicillin and fosfomycin. Neomycin was the most effective against the isolated microorganisms.

1. Введение

Городские ландшафты являются объемным резервуаром для микробных сообществ. Поэтому проблема распределения, контаминации и концентрирования микробов в городской среде вызывает большой интерес у исследователей. Химические, физические и биологические факторы городской среды заставляют подстраиваться под постоянно меняющиеся условия всех членов антропоэкосистемы, включая микроорганизмы. В этих условиях сложность, динамизм и потенциальное значение городских микробиомов становится все более очевидными. Но микробные сообщества городской среды и их роль в оценке взаимоотношений среда-человек изучены недостаточно [1].

Бактерии играют центральную роль почти во всех экосистемах. Они обнаруживаются в воздухе, почве, воде, на окружающих нас предметах, пищевых продуктах, в организме человека и животных [1], [2], [3]. Переносимые дождем микробы имеют возможность стать частью надземного микробного сообщества. Но исследования, посвященные микробиологии воздуха, не дают ответы на вопросы микробной контаминации дождевых осадков, что дает повод к дальнейшему изучению их микробиома.

Состав дождевых осадков зависит от качества воздуха. Фактически дождевые осадки содержат те же соединения, что и воздух, включая нитриты, нитраты, сульфиты, сульфаты, аммиак и т. д. Поэтому дождевые осадки являются индикатором загрязнения атмосферы [4], [5]. Воздушный столб высотой один километр, шириной с каплю дождя содержит в себе 10–15 литров воздуха. Если собрать литр дождевой воды, то он будет содержать информацию о биологических и химических параметрах 250–300 тысяч литров воздуха [6], [7], [8]. Присутствие различных неорганических и органических соединений в дождевых осадках позволяет поддерживать жизнеспособность бактериального сообщества [9].

Инфекции, устойчивые к антибиотикам, являются одной из основных угроз для здоровья человека. Быстрое появление устойчивости к противомикробным препаратам в микробиоме человека и животных вызывает глобальную обеспокоенность. Это связано со значительным и чрезмерным использованием антибиотиков, что подразумевает попадание большого количества генов устойчивости к антибиотикам в окружающую среду, в том числе в водную среду [10], [11], [12].

Исследования, выясняющие роль окружающей среды в распространении резистентной микрофлоры, все еще находятся в зачаточном состоянии. Хотя различные среды, в том числе и водная среда, могут функционировать как долгосрочный резервуар бактериальных генов устойчивости к антибиотикам [13].

2. Методы и принципы исследования

Отбор проб дождевых осадков проводили на протяжении осеннего сезона 2022 года. Места отбора проб дождевой воды на территории г. Калуги выбраны в селитебной зоне и пригороде, а в качестве объекта сравнения – сосновый бор. Пробы дождевых осадков отбирали в стерильные пластиковые емкости с соблюдением правил асептики. Отобранные пробы дождевых осадков маркировали с указанием места, даты, времени забора и другой информацией. Время от момента отбора проб дождевых осадков до начала исследований не превышало 6 часов. 

Количественный учет микроорганизмов (колонии образующие единицы – КОЕ) проводили в соответствии с Методическими указаниями МУК 4.2.2661-10 «Методы санитарно-паразитологических исследований». Идентификацию бактерий выполняли в следующей последовательности: описание культуральных признаков выделенного микроорганизма; получение чистой суточной культуры путем посева на питательные среды; окраска по Граму и микроскопирование препарата.

Определение чувствительности бактерий к антибиотикам осуществляли диффузионным методом с использованием стандартных дисков с антибиотиками (табл. 1).

Таблица 1 - Перечень использованных антибиотиков

Наименование

Обозначение

Оксациллин (10 мкг)

ОКС

Кларитромицин (15 мкг)

KTM

Бензилпенициллин

(10 ед.)

ПЕН

Тобрамицин (30 мкг)

ТОВ

Фуразолидон (5 мкг)

ФД

Доксициклин (30 мкг)

ДОК

Ломефлоксацин (5 мкг)

ЛОМ

Фосфомицин (200 мкг)

ФОС

Олеандомицин (15 мкг)

ОЛЕ

Неомицин (30 мкг)

НЕО

Тетрациклин (30 мкг)

TET

Ампициллин (10 мкг)

AMP

Левомицетин (30 мкг)

ЛЕВ

Линкомицин (15 мкг)

ЛИН

После инкубации были измерены зоны ингибирования роста микроорганизмов. Статистическую обработку результатов исследования проводили с использованием классических методов математической статистики и табличного процессора Microsoft Excel.

3. Основные результаты

Дождевые осадки в городской среде характеризовались микробным изобилием и разнообразием. Самыми чистыми были образцы дождевых осадков, отобранные в пригороде и сосновом бору. В самом городе дождевые осадки содержали большее количество микроорганизмов (табл. 2).

Таблица 2 - Микробная контаминация дождевых осадков в различных районах г. Калуга

№ п/п

Место отбора

КОЕ/см3

1

Улицы города

1224 ± 137

2

Пригород

476 ± 23

3

Сосновый бор

334 ± 21

Доминирующими микроорганизмами в образцах дождевых осадков в городской среде были кокковые микроорганизмы (59,4 ± 3,9%), плесневые грибы (22,0 ± 2,4%) и бациллы (18,6 ± 2,3%) (табл. 3). В образцах дождевых осадков из соснового бора преобладали пенициллы и актиномицеты (73,1 ± 14,3%), а также споровые микроорганизмы (27,0 ± 9,1%). 

Таблица 3 - Характеристика микроорганизмов, выделенных из дождевых осадков в различных районах г. Калуга

№ п/п

Место отбора

Виды микроорганизмов

1

Улицы города

Penicillium spp., Bacillus spp., Diplococcus spp., Micrococcus spp., Tetracoccus spp.

2

Пригород

Bacillus spp., Penicillium spp., Aspergillus spp., Sarcina spp.

3

Сосновый бор

Penicillium spp., Bacillus spp., Actinomyces spp.

Исследованные закономерности устойчивости микроорганизмов к антибиотикам показали мультирезистентность большинства штаммов к антибиотикам (от 1,1% до 98,4%). Среди 14 протестированных антибиотиков наибольшую устойчивость выделенные микроорганизмы проявляли в отношении ампициллина (от 81,5% до 96,6%), олеандомицина (90,2%–91%), оксациллина (88,1%–90%), бензилпенициллина (81,1%–95,7%), фосфомицина (23,3%–88%) (рис. 1). В меньшей степени микроорганизмы обладали устойчивостью к ломефлоксацину (1,4%–19,7%), тобрамицину (1,6%–17,1%). Наиболее выраженное ингибирующее действие в отношении выделенных микроорганизмов оказывал антибиотик неомицин.
Антибиотикограмма устойчивости выделенных микроорганизмов

Рисунок 1 - Антибиотикограмма устойчивости выделенных микроорганизмов

Таким образом, дождевые осадки могут быть потенциальным резервуаром микроорганизмов, являющихся важным источником генов устойчивости к антибиотикам.

4. Заключение

1. В дождевых осадках, собранных на улицах города, количество микроорганизмов превышает фоновые значения (сосновый бор). Это может быть связано с влиянием антропогенных и техногенных факторов городской среды, способствующих активному пылеобразованию и адсорбции микроорганизмов.

2. В образцах дождевых осадков на территории города преобладали кокковые микроорганизмы, плесневые грибы и бациллы. Присутствие кокковой микрофлоры, по нашему мнению, является важным показателем антропогенного микробного загрязнения

3. От 1,1% до 98,4% выделенных микроорганизмов обладали мультирезистентностью к использованным антибиотикам. Наибольшее количество мультирезистентных микроорганизмов обнаружено в селитебных районах города.

4. Максимальную резистентность выделенные микроорганизмы проявляли в отношении ампициллина, олеандомицина, оксациллина, бензилпенициллина и фосфомицина.

5. Наибольшей эффективностью в отношении выделенных микроорганизмов обладал неомицин.

Article metrics

Views:317
Downloads:0
Views
Total:
Views:317