Доктор биол. наук, профессор, профессор кафедры гигиены ФГАОУ ВО «Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова» Минздрава России, 117997 Москва.
e-mail: ni_sheina@mail.ru
MD, Ph.D., DSci., Professor, professor of hygiene department of the Pirogov Russian National Research Medical University, Moscow, 117997, Russian Federation.
e-mail: ni_sheina@mail.ru
Введение. Профилактика здоровья работающих на предприятиях биотехнологической промышленности базируется на соблюдении гигиенических нормативов, разработка которых включает также изучение влияния биотехнологических штаммов микроорганизмов на микробиоценоз кишечника крыс в эксперименте.
Материалы и методы. Проведён анализ характера и степени выраженности изменений микробиоты кишечника крыс при воздействии 52 биотехнологических штаммов микроорганизмов, принадлежащих к различным таксономическим группам: грамположительные и грамотрицательные бактерии, актиномицеты, дрожжеподобные и плесневые грибы. Эксперименты выполнялись на белых беспородных крысах при ингаляционном воздействии суспензии микроорганизмов в минимально эффективных концентрациях 103–108 КОЕ/м3 в течение 1 мес. Бактериологическое исследование осуществляли путём посева фекалий после приготовления серии десятикратных разведений на набор питательных сред для последующего культивирования. После инкубации производили подсчёт колоний выросших микроорганизмов и идентификацию до рода. Количество микроорганизмов выражали в виде десятичного логарифма колониеобразующих единиц (lg КОЕ/г фекалий). Статистическую обработку результатов исследования проводили в программах Statistica 6.0 (StatSoft, USA) и Microsoft Office Excel 2007. Результаты были статистически достоверными при p < 0,05.
Результаты. Наиболее заметные изменения в составе кишечной микробиоты были отмечены при ингаляционном воздействии дрожжеподобных грибов рода Candida на уровне 103−104 КОЕ/м3, при воздействии плесневых грибов (Aspergillus awamori, Penicillium funiculosum и Tolypocladium cylindrosporum) на уровне 2 • 104 КОЕ/м3 и грамотрицательных палочек родов Pseudomonas и Alcaligenes при ингаляционном заражении в концентрации 5 • 105 КОЕ/м3. Выявлено снижение содержания кишечных палочек, увеличение представителей грамположительной микрофлоры (стафилококки, энтерококки), для отдельных родов показано существенное снижение содержания лактобацилл. Родококки (Rh. corallinus, Rh. erythropolis, Rh. jianlingiae) не вызывали подобные нарушения даже при их высокой концентрации (106–107 КОЕ/м3) во вдыхаемом воздухе.
Заключение. Полученные данные на модели животных использованы для обоснования ПДК биотехнологических штаммов микроорганизмов в воздухе рабочей зоны и атмосферном воздухе населённых мест, согласно существующим методическим указаниям.
Introduction. The microbiota of the gastrointestinal tract (GIT) plays an essential role in maintaining human health. Many factors, including industrial pollutions with biotechnological strains of microbes, can affect the normal balance of intestinal microbiota. The biotechnological industry nowadays produces a wide range of products for medical and veterinary use, agriculture, food, chemical industries, etc. To develop hygienic standards that regulate the possible adverse effect of biotechnological strains of microorganisms on workers’ health, the intestinal microflora of rats in the experiment can be studied. The data obtained were used as the basic concept in elaborating state sanitary standards for limitations of the concentrations of biotechnological strains of microorganisms in the ambient air of the working area and settlements’ atmosphere.
Materials and methods. We have tested 52 strains of microorganisms applied in biotechnology as producers of a variety of biological substances. They included members of different taxonomic groups: gram-positive and gram-negative bacteria, actinomycetes, molds, and yeasts. The experiments were carried out on conventional male and female white rats (290-320 g, body weight). Each test and control group of animals included eight animals. The strains of microorganisms mentioned above were given to animals by inhalation of minimal effective doses of microbes in the concentrations of 103-108 CFU/m3 during one month. To demonstrate possible adverse effects to gut microflora, the routine bacteriological examination of animal feces was performed. To do this, after the priming, the 10-fold dilutions of animal feces in sterile saline were inoculated onto a set of general-purpose and selective culture media for Enterobacteriaceae members, staphylococci, enterococci, clostridia, bifidobacteria, lactobacilli, and fungi, with subsequent identification of the genus of the isolated microorganism. After that, the concentrations of microorganisms were calculated and measured in lg of CFU/g of feces. The Institutional Ethical Committee of Animal Care and Use of the Pirogov Russian National Research Medical University approved all procedures involving animals. The results of experiments were analyzed with a simple t-test using Statistica (v.6.0, Stat Soft, USA) and Microsoft Office Excel 2007. Results were considered statistically significant when p < 0.05.
Results. The most notable changes in the composition of the intestinal microbiota were observed after inhaling of yeasts of genus Candida at the level of 103–104 CFU/m3 and in cases of exposure to molds (Aspergillus awamori, Penicillium funiculosum, and Tolypocladium cylindrosporum) in the concentration of 2•104 CFU/m3, and gram-negative bacteria of the genus Alcaligenes and genus Pseudomonas at 5•105 CFU/m3. We observed a dramatic decrease of Escherichia coli and the increase of gram-positive bacteria (staphylococci, enterococci). For some genera of biotechnological strains, a significant decline in the content of lactobacilli was also shown. On the other hand, Rhodococcus did not cause any disturbances even at high concentrations in the ambient air.
Conclusion. The obtained data can be used to develop biosafety and hygienic standards for industrial microbes to help decrease or minimize the occupational risk of infection or undesirable allergic effect when working with biotechnological strains of microbes in the ambient air of residential areas.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.