4. Микрофлора продуктов питания

Пищевые продукты могут обсеменяться различными микробами. В случае продуктов животного происхождения различают.пер­вичное прижизненное загрязнение собственной микрофлорой животного и вторичное — в результате попадания микробов при забое животных, доении коров, отлове рыбы, при переработке и хранении продуктов.

Прижизненное обсеменение органов и тканей животного собственной микрофлорой и патогенными микробами происхо­дит при заболевании животного, при травмах или неблагопри­ятных условиях их содержания, что способствует нарушению защитных барьеров организма и транслокации (переносу) мик­робов в норме стерильные ткани и органы. В результате на свежезабитых тушах животных выявляются стафилококки, эн­терококки, кишечные палочки, протей, клостридии, сальмо­неллы и др. Таким образом, например, происходят обсеменение мяса сальмонеллами и клостридиями и другими бактериями, по­падание при маститах в молоко стафилококков и стрептококков.

В случае вторичного обсеменения микробами пищевых про­дуктов источником загрязнения являются окружающая среда и люди — больные и бактерионосители. При низкой температуре хранения туш и в замороженном мясе преобладают микробы, способные к размножению в психрофильных (см. раздел 4.3) условиях (псевдомонады, протей, аспергиллы, пенициллы и др.). Микробы, обитающие в мясе, вызывают его ослизнение (про­тей и др.). В мясе развиваются процессы брожения и гниения, вызванные клостридиями, протеем, псевдомонадами и грибами.

Пищевые продукты, загрязненные микробами, могут выз­вать самые разнообразные пищевые токсикоинфекции и инток­сикации.

Мясные блюда (студни, салаты из мяса, блюда из мясного фарша) могут послужить причиной заболеваний, связанных с размножившимися в пище сальмонеллами, шигеллами, энтеро- патогенными кишечными палочками, протеем, энтеротоксиген- ными штаммами стафилококков, энтерококками, Clostridium petfringens и Bacillus cereus.

Молоко и молочные продукты могут быть фактором пере­дачи возбудителей бруцеллеза, туберкулеза и шигеллеза. Воз­можно также развитие пищевых отравлений в результате раз­множения в молочных продуктах сальмонелл, шигелл и стафи­лококков.

Яйца, яичный порошок и меланж при эндогенном первич­ном инфицировании сальмонеллами яиц, особенно утиных, яв­ляются причиной сальмонеллезной токсикоинфекции.

Рыба и рыбные продукты чаще оказываются загрязненными бактериями Clostridium botidinum и Vibrio parahaemolyticus — возбудителями пищевых токсикоинфекций. Эти заболевания наблюдаются и при употреблении рыбных продуктов, загряз­ненных большим количеством сальмонелл, протея, Bacillus cereus, Clostridium perfringens.

Овощи и фрукты обычно загрязняются и обсеменяются шигеллами, энтеропатогенными кишечными палочками, проте­ем, энтеропатогенными штаммами стафилококков. Соленые огурцы могут быть причиной токсикоинфекции, вызванной Vibrio parahaemolyticus.

Злаковые культуры, орехи в условиях повышенной влажно­сти могут загрязняться грибами (аспергиллами, пенициллами, фузариум и др.), что служит причиной развития пищевых микотоксикозов (см раздел 9.4.).

4.1.5. Роль микробов в круговороте веществ в природе

Органические соединения растительного и животного происхож­дения минерализуются микробами до углерода, азота, серы, фосфора, железа и других элементов.

Круговорот углерода. В круговороте углерода активно участву­ют растения, водоросли и цианобактерии, фиксирующие С0₂ в процессе фотосинтеза, а также микробы, разлагающие орга­нические вещества отмерших растений и животных с выделе­нием СО_г При аэробном разложении органических веществ образуются С0₂ и вода, а при анаэробном брожении — кис­лоты, спирты, С0₂. Так, при спиртовом брожении микробы (дрожжи и др.) расщепляют углеводы до этилового спирта и диоксида углерода. Молочнокислое брожение, вызываемое лак­тобактериями, характеризуется выделением молочной и уксус­ной кислот, диоксида углерода. Процессы пропионовокислого (вызываемого пропионибактериями), маслянокислого, ацетоно­бутилового (вызываемых клостридиями) и других видов броже­ния сопровождаются образованием различных кислот и диокси­да углерода.

Круговорот азота. Атмосферный азот связывают клубенько­вые бактерии и свободноживующие микроорганизмы почвы. Орга­нические соединения растительных, животных и микробных остатков в почве подвергаются минерализации микроорганизма­ми, превращаясь в соединения аммония. Образование аммиака при разрушении белка микроорганизмами называется аммони­фикацией, или минерализацией азота.

Белок разрушают псевдомонады, протей, бациллы и клост- ридии. При аэробном распаде белков образуются аммиак, суль­фаты, диоксид углерода и вода; при анаэробном — аммиак, амины, диоксид углерода, органические кислоты, индол, ска­тол, сероводород. Разложение мочевины, выделяющейся с мо­чой, осуществляют уробактерии, которые расщепляют ее до ам­миака, диоксида углерода и воды. Образующиеся аммонийные соли в результате ферментации бактериями органических соеди­нений могут использоваться высшими зелеными растениями.

Наиболее усвояемыми для растений являются нитраты — азотнокислые соли. Эти соли образуются при распаде органичес­ких веществ в процессе окисления аммиака до азотистой, а затем азотной кислоты. Данный процесс называется нитрификацией, а микроорганизмы, его вызывающие, — нитрифицирующими. Нитрифицирующие бактерии выделил и описал русский уче­ный С Н.Виноградский (1890—1892). Нитрификация проходит в две фазы первую фазу осуществляют бактерии рода Nitrosomonas и др., при этом аммиак окисляется до азотистой кислоты, об­разуются нитриты; во второй фазе участвуют бактерии рода Nitrobacter и др., при этом азотистая кислота окисляется до азотной и превращается в нитраты.

Нитраты повышают плодородие почвы, однако существует и обратный процесс: нитраты могут восстанавливаться в резуль­тате процесса денитрификации до выделения свободного азота что обедняет запас азота в виде солей в почве, приводя к снижению ее плодородия.

2. Микрофлора организма человека

Организм человека заселен (колонизирован) примерно 500 видами микроорганизмов, составляющими его нормальную микрофлору, в виде сообщества микроорганизмов (микробиоце­ноз). Они находятся в состоянии равновесия (эубиоз) друг с другом и организмом человека. Микрофлора колонизирует по­верхность тела и полости, сообщающиеся с окружающей средой. В норме микроорганизмы отсутсл вуют в легких, матке и во всех внутре нних органах. Различают нормальную микрофлору различ­ных биотопов — кожи, слизистых оболочек рта, верхних ды­хательных путей, пищеварительного тракта и мочеполовой си­стемы.

В организме человека выделяют резидентную и транзиторную микрофлору. Резидентная (постоянная облигатная) микрофлора представлена микробами, постоянно присутствующими в орга­низме. Транзиторная (непостоянная) микрофлора не способна к длительному существованию в организме. Организм человека и его нормальная микрофлора составляют единую экологическую систему.

Формирование микрофлоры новорожденных начинается с попадания микроорганизмов в процессе родов на кожу и сли­зистые оболочки. Дальнейшее формирование микрофлоры опре­деляется санитарным состоянием среды, в которой проходили роды, типом вскармливания и др. Нормальная микрофлора становится устойчивой к 1—3 мес жизни и сходной с микро­флорой взрослого. Количество микроорганизмов у взрослого человека составляет около 10¹⁴, причем значительно преоблада­ют облигатные анаэробы.

Микроорганизмы, составляющие нормальную микрофлору, заключены в высокогидратированный экзополисахаридно-муци- новый матрикс, образуя биологическую пленку, устойчивую к различным воздействиям. На коже в ее более глубоких слоях (волосяных мешочках, просветах сальных и потовых желез) анаэробов в 2—10 раз больше, чем аэробов. Кожу колонизируют пропионибактерии, коринеформные бактерии, стафилококки, стрептококки, дрожжи, дрожжеподобные грибы Malassezia, редко микрококки, Мус. fortuitum. В норме на 1 см² кожи при­ходится менее 80 ООО микроорганизмов, и это количество не увеличивается в результате действия бактерицидных стерилизу­ющих факторов (в поте кожи обнаружены иммуноглобулины классов А и G, трансферрин, лизоцим, органические кислоты и другие противомикробные вещества). Процесс самоочищения кожи усиливается на чисто вымытой коже. Усиленный рост мик­роорганизмов происходит при загрязнении кожи; при снижении сопротивляемости организма размножающиеся там микроорга­низмы определяют запах тела. Через грязные руки происходит контаминация (загрязнение) лекарственных средств микроорга­низмами, что приводит к порче препаратов.

Микрофлора кожи имеет большое значение в распростране­нии микроорганизмов в воздухе. В результате десквамации (ше­лушения) кожи несколько миллионов чешуек, несущих каж­дая по несколько микроорганизмов, загрязняют окружающую среду.

В верхние дыхательные пути попадают пылевые частицы, «на­груженные» микроорганизмами, большая часть которых задер­живается в носо- и ротоглотке. Здесь обитают бактероиды, ко­ринеформные бактерии, гемофильные палочки, пептококки, лак­тобактерии, стафилококки, стрептококки, непатогенные нейс- серии и др. Трахея и бронхи обычно стерильны.

Микрофлора пищеварительного тракта является наиболее представительной по качественному и количественному составу. Микроорганизмы свободно обитают в полости пищеварительно­го тракта, а также колонизируют слизистые оболочки в виде биологической пленки.

В полости рта анаэробов больше, чем аэробов, в 10 раз и более. Здесь обитают бактероиды, бифидобактерии, эубактерии, фузобактерии, лактобактерии, актиномицеты, гемофильные палочки, лептотрихии, неиссерии, спирохеты, стрептококки, стафилококки, вейлонеллы и др. Обнаруживаются также грибы рода Candida и простейшие. Ассоцианты нормальной микрофло­ры и продукты их жизнедеятельности образуют зубной налет.

Микрофлора желудка представлена лактобактериями и дрож­жами, единичными грамотрицательными бактериями. Здесь мик­рофлора несколько беднее, чем, например, в кишечнике, так как желудочный сок имеет низкое значение pH, неблагопри­ятное для жизни многих микроорганизмов При гастритах и яз­венной болезни желудка обнаруживаются изогнутые формы бак­терий, относящихся к роду Helicobacter, которые являются эти­ологическими факторами многих патологических процессов.

В тонкой кишке микроорганизмов больше, чем в желудке. Здесь обнаруживаются бифидобактерии, клостридии, эубакте­рии, лактобактерии, анаэробные кокки. Наибольшее количество микроорганизмов накапливается в толстой кишке. В 1 г фекалий содержится до 250 млрд микробных клеток. Около 95 % всех видов микроорганизмов составляют анаэробы. Основными пред­ставителями микрофлоры толстой кишки являются: грамполо- жительные анаэробные палочки (бифидобактерии, лактобакте­рии, эубактерии); грамположительные спорообразующие ана­эробные палочки (клостридии перфрингенс и др.); энтерокок­ки; грамотрицательные анаэробные палочки (бактероиды); грам­отрицательные факультативно-анаэробные палочки (кишечные палочки и сходные с ними бактерии сем. Enterobacteriaceae — цитробактер, энтеробактер, клебсиеллы, протей и др.). В мень­ших количествах обнаруживаются фузобактерии, пропионибак- терии, вейлонеллы, пептококки, стафилококки, синегнойная палочка, дрожжеподобные грибы, а также простейшие, вирусы, включая фаги. На эпителии хорошо развиваются спирохеты.

Нормальная микрофлора влагалища включает бактероиды лактобактерии, пептострептококки, бифидобактерии и др.

Микрофлора организма человека служит своеобразным «эк­стракорпоральным органом», играющим важную роль в жизне­деятельности человека. Она является антагонистом гнилостной микрофлоры, так как продуцирует молочную и уксусную кислоты, антибиотики и др. Известна ее роль в водно-солевом обмене, регуляции газового состава кишечника, обмене белков, углеводов, жирных кислот, холестерина и нуклеиновых кислот, а также в продукции биологически активных соединений — ан­тибиотиков, витаминов, токсинов и др.

Микрофлора выполняет морфокинетическую роль в разви­тии различных органов и систем организма; она участвует в физиологическом воспалении слизистой оболочки и смене эпи­телия; переваривании, детоксикации экзогенных субстратов и метаболитов, что сравнимо с функцией печени. Нормальная мик­рофлора выполняет также антимутагенную роль, разрушая кан­церогенные вещества в кишечнике. В то же время некоторые бактерии могут продуцировать сильные мутагены. Пристеночная микрофлора кишечника колонизирует слизистую оболочку, об­разуя своеобразную биологическую пленку состоящую из мик­робных тел и экзополисахаридного матрикса. Экзополисахариды микроорганизмов, называемые гликокаликсом, защищают мик­робные клетки от разнообразных физико-химических и биоло­гических воздействий. Слизистая оболочка кишечника также на­ходится под защитой биологической пленки.

Микрофлора кишечника оказывает значительное влияние на формирование и поддержание иммунитета. В кишечнике содер­жится около 1,5 кг микроорганизмов, антигены которых сти­мулируют иммунную систему. Естественным неспецифическим стимулятором иммуногенеза является мурамилдипептид, образу­ющийся из пептидогликана микрофлоры под влиянием лизоци- ма и других литических ферментов, которые находятся в ки­шечнике.

Важнейшей функцией нормальной микрофлоры является ее участие в колонизационной резистентности, под которой пони­мают совокупность защитных факторов организма и конкурен­тных, антагонистических и других свойств анаэробов кишечни­ка, придающих стабильность микрофлоре и предотвращающих колонизацию слизистых оболочек посторонними микроорганизма­ми. При снижении колонизационной резистентности увеличива­ются количество и спектр аэробных условно-патогенных микро­бов. Их транслокация через слизистые оболочки может привести к развитию эндогенного гнойно-воспалительного процесса.

Для предотвращения инфекционных осложнений, при пони­жении сопротивляемости организма и повышенном риске ауто­инфекции, при обширных травмах, ожогах, иммунодепрессив- ной терапии, трансплантации органов и тканей проводят мероп­риятия, направленные на сохранение и восстановление колони­зационной резистентности. Осуществляют селективную деконта­минацию — избирательное удаление из пищеварительного тракта аэробных бактерий и грибов для повышения сопротивляемости организма к инфекционным агентам. Селективную деконтами­нацию проводят путем назначения для приема внутрь малоад- сорбируемых химиопрепаратов, подавляющих аэробную микро­флору и не влияющих на анаэробы (например, комплексное назначение ванкомицина, гентамицина и нистатина).

Представители нормальной микрофлоры при снижении сопро­тивляемости организма могут вызывать гнойно-воспалительные процессы, т.е. нормальная микрофлора может стать источником аутоинфекции, или эндогенной инфекции, она также является хранилищем и источником хромосомных и плазмидных генов, в частности генов лекарственной устойчивости к антибиотикам. Кроме этого, как отмечалось выше, кишечная микрофлора может заг­рязнять почву, воду, воздух, продукты питания и т.д., поэтому ее обнаружение свидетельствует о загрязнении окружающей сре­ды выделениями человека (см. раздел 4.5).

Состояние эубиоза — динамического равновесия микрофлоры и организма человека может нарушаться под влиянием факто­ров окружающей среды, стрессовых воздействий, широкого и бесконтрольного применения антимикробных препаратов, луче­вой и химиотерапии, нерационального питания. В результате на­рушается колонизационная резистентность. Аномально размно­жившиеся микроорганизмы продуцируют токсичные продукты метаболизма — индол, скатол, аммиак, сероводород. Такое со­стояние, развивающееся в результате утраты нормальных фун­кций микрофлоры, называется дисбактериозом и дисбиозом. При дисбактериозе происходят количественные и качественные из­менения бактерий, входящих в состав нормальной микрофлоры. При дисбиозе изменяются и другие группы микроорганизмов (вирусов, грибов и др.). Дисбиоз и дисбактериоз считаются эн­догенными инфекциями, возникающими чаще всего в резуль­тате нарушения антимикробными препаратами нормальной мик­рофлоры или в результате указанных выше воздействий.

Для восстановления нормальной микрофлоры на­значают препараты-эубиотики, полученные из лиофильно высушенных живых бактерий — пред­ставителей нормальной микрофлоры кишечника бифидобактерий (бифидумбактерин), кишечной па­лочки (колибактерин) лактобактерий (лактобакте- рин) и др.

2. Влияние факторов окружающей среды на микробы

Физические, химические и биологические факторы окружаю­щей среды оказывают различное воздействие на микроорганиз­мы: бактерицидное действие, приводящее к гибели клетки, или бактериостатическое — подавляющее размножение микроорга­низмов. Мутагенное действие приводит к изменению наследствен­ных свойств микробов.

Представители различных групп микробов развиваются при определенных диапазонах температур. Бактерии, например рас­тущие при низкой температуре, называют психрофилами, при средней (около 37 °С) — мезофилами, при высокой — термо­филами.

Психрофильные бактерии растут при температуре от —10 до 40 °С; температурный оптимум колеблется от 15 до 40 °С, при­ближаясь к температурному оптимуму мезофильных бактерий. К психрофилам относится большая группа сапрофитов — обита­телей почвы, морей, пресных водоемов и сточных вод (желе­зобактерии, псевдомонады, светящиеся бактерии, бациллы). Некоторые психрофилы могут вызывать порчу продуктов пи­тания на холоде. Способностью расти при низких температурах обладают и некоторые патогенные бактерии (возбудитель псев­дотуберкулеза размножается при 4 °С). В зависимости от темпе­ратуры культивирования свойства бактерий меняются. Так, Serratia marcescens при 20—25 °С образует большее количество красного пигмента (продигиозана), чем при 37 °С. Синтез полисахаридов, в том числе капсульных, активируется при более низкой тем­пературе культивирования.

Мезофилы растут в диапазоне температуры 10—47 °С, опти­мум роста для большинства из них 37 °С. Мезофилы включают в себя основную группу патогенных и условно-патогенных бактерий.

Термофильные бактерии развиваются при более высокой тем­пературе (от 40 до 90 °С). На дне океана в горячих сульфидных водах живут бактерии, развивающиеся при 250—300 °С и дав­лении 265 атм. Термофилы обитают в горячих источниках, участвуют в процессах самонагревания навоза, зерна и сена. Наличие большого количества термофилов в почве свидетель­ствует о ее загрязненности навозом и компостом. Поскольку навоз наиболее богат термофилами, последние рассматривают как показатель загрязненности почвы.

Температурный фактор учитывают при стерилизации. Вегета­тивные формы бактерий погибают при 60 °С в течение 20—30 мни, споры — в автоклаве при 120 °С в условиях пара под давлением.

Хорошо выдерживают микроорганизмы действие низкой температуры. Поэтому их можно долго хранить в замороженном состоянии, в том числе при температуре жидкого газа (—173 °С).

1. Высушивание

Обезвоживание вызывает нарушение функций большинства микробов. Наиболее чувствительны к высушиванию возбудители гонореи, менингита, холеры, брюшного тифа, дизентерии и другие патогенные микроорганизмы. Более устойчивыми явля­ются микроорганизмы, защищенные слизью мокроты. Так, бактерии туберкулеза в мокроте выдерживают высушивание до 90 дней. Устойчивы к высушиванию некоторые капсуло- и сли­зеобразующие бактерии. Но особой устойчивостью обладают споры бактерий. Например, споры возбудителя сибирской язвы могут сохраняться в почве столетиями.

Для сохранения жизнеспособности микробов используют лиофилизацию — высушивание под вакуумом из замороженно­го состояния. Лиофилизированные культуры микробов и имму нобиологические препараты длительно (в течение нескольких лет) сохраняются, не изменяя своих первоначальных свойств.