Первичная санитарно-гигиеническая оценка микроорганизмов, применяемых в биотехнологиях

Введение. Использование микроорганизмов на биотехнологических предприятиях и применение в сельском и лесном хозяйстве может сопровождаться микробным загрязнением окружающей среды и оказывать неблагоприятное влияние на здоровье людей.

Цель исследования — разработка и внедрение в практику количественных критериев патогенности биотехнологических микроорганизмов в качестве первого этапа оценки их безопасности.

Материалы и методы. Изучены полулетальная (LD₅₀) и пороговая (Lim_bact) дозы, диссеминация во внутренних органах, токсигенность и ферменты патогенности 33 штаммов сапрофитных, условно патогенных и патогенных бактерий, 250 штаммов 10 родов, предлагаемых для применения в биотехнологиях, и 11 штаммов, уже используемых в качестве активной субстанции биопрепаратов.

Результаты. На основе критериев первичной санитарно-гигиенической оценки микроорганизмы разделены на три группы: штаммы, рекомендуемые к промышленному применению; штаммы, находящиеся на грани риска применения; штаммы, не рекомендуемые к использованию. Из 250 изученных штаммов микроорганизмов, предлагаемых для применения в биотехнологиях, 38,9% не обладают патогенными свойствами и могут быть использованы, 41,1% являются условно патогенными и находятся на грани риска применения и 20,1% в силу наличия патогенных свойств не рекомендованы для использования в биотехнологиях. Исследование патогенных свойств 11 штаммов бактерий, входящих в состав современных микробиологических препаратов, показало, что они относятся к непатогенным штаммам.

Ограничения исследования. Разработка и апробирование критериев первичной санитарно-гигиенической оценки микроорганизмов, предлагаемых для биотехнологий, проведены на большом материале (более 250 штаммов) при однократном воздействии высоких доз, что не позволило оценить специфические эффекты воздействия штаммов при длительном воздействии и может быть предметом дальнейших исследований.

Заключение. Критериями первичной санитарно-гигиенической оценки микроорганизмов, предлагаемых для применения в биотехнологиях, являются: полулетальная(LD₅₀) и пороговая дозы(Lim_bact), диссеминация во внутренних органах, токсигенность и активность ферментов патогенности. Все микроорганизмы, планируемые для использования в биотехнологиях, должны быть изучены для определения возможных патогенных свойств. Биопрепараты, используемые в настоящее время в народном хозяйстве, в качестве активной субстанции содержат только сапрофитные микроорганизмы. Обеспечение биобезопасности должно развиваться в том числе и в направлении изучения специфического воздействия микроорганизмов и биопрепаратов на их основе на иммунную систему и состояние микроценоза организма.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует заключения по биомедицинской этике, поскольку является результатом обобщения многолетнего труда научных работников в данном направлении.

Участие авторов:
Королик В.В., Шеина Н.И. — концепция и дизайн исследования, статистическая обработка, написание текста, редактирование;
Мялина Л.И. — сбор и обработка материала;
Сазонова Л.П. — сбор материала;
Другова Е.Д. — обработка материала.
Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки. Инициативная научно-исследовательская работа.

Поступила: 29.05.2022 / Принята к печати: 08.12.2022 / Опубликована: 25.03.2023

1. González D., Probanza M.A., Jiménez P.A. Selection of mercury-resistant PGPR strains using the BMRSI for bioremediation purposes. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2021; 18(18): 9867. https://doi.org/10.3390/ijerph18189867

2. Mitra S., Das A., Sen S., Mahanty B. Potential of metabolic engineering in bacterial nanosilver synthesis. World J. Microbiol. Biotechnol. 2018; 34(9): 138. https://doi.org/10.1007/s11274-018-2522-8

3. Voulgaridou G.P., Mantso T., Anestopoulos I., Klavaris A., Katzastra C., Kiousi D.E., et al. Toxicity profiling of biosurfactants produced by novel marine bacterial strains. Int. J. Mol. Sci. 2021; 22(5): 2383. https://doi.org/10.3390/ijms22052383

4. Khan M.A., Hamayun M., Asaf S., Khan M., Yun B.W., Kang S.M., et al. Rhizospheric Bacillus spp. rescues plant growth under salinity stress via regulating gene expression, endogenous hormones, and antioxidant system of Oryza sativa L. Front. Plant Sci. 2021; 12: 665590. https://doi.org/10.3389/fpls.2021.665590

5. Donohue D.C. Safety of probiotics. Asia Pac. J. Clin. Nutr. 2006; 15(4): 563–9.

6. Vesterlund S., Vankerckhoven V., Saxelin M., Goossens H., Salminen S., Ouwehand A.C. Safety assessment of Lactobacillus strains: presence of putative risk factors in faecal, blood and probiotic isolates. Int. J. Food Microbiol. 2007; 116(3): 325–31. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2007.02.002

7. Bernardeau M., Vernoux J.P., Henri-Dubernet S., Guéguen M. Safety assessment of dairy microorganisms: the Lactobacillus genus. Int. J. Food Microbiol. 2008; 126(3): 278–85. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2007.08.015

8. Stavropoulou E., Emonet S. Probiotics: benefits and harms. Rev. Med. Suisse. 2020; 16(710): 1916–9. (in French)

9. Чиркина Т.М., Махонько М.Н., Шкробова Н.В. Заболевания, обусловленные воздействием антибиотиков в условиях современного производства. Бюллетень медицинских интернет-конференций. 2013; 3(11): 1161–3.

10. Шевляков В.В., Филонюк В.А., Рыбина Т.Н., Чернышова Е.В., Кардаш О.Ф., Эрм Г.И. и др. Состояние здоровья работников биотехнологических производств. Вестник Витебского государственного медицинского университета. 2014; 13(3): 127–38.

11. Дмитриева Л.Б., Лавер Б.И., Родионова О.М. Сравнительная оценка частоты вагинальных кандидозов у женщин, работающих в производстве фармацевтических препаратов и антибиотиков. Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности. 2004; (1): 141–4.

12. Катаева Л.В., Степанова Т.Ф., Посоюзных О.В., Ташланова В.В., Карпухина Н.Ф., Колотова О.Н. и др. К вопросу распространения бактерий рода Aeromonas в объектах окружающей среды и клиническом материале. Здоровье населения и среда обитания – ЗНиСО. 2018; (6): 54–7.

13. Егорова О.Н., Брусина Е.Б., Григорьев Е.В. Эпидемиология и профилактика синегнойной инфекции: Федеральные клинические рекомендации. М.; 2014.

14. Королик В.В. Комплексная гигиеническая оценка биотехнологических штаммов микроорганизмов, в связи с загрязнением ими окружающей среды: Автореф. дисс. … д-ра мед. наук. М.; 1999.