Условно-патогенные грибы как показатель санитарного состояния городской среды

В современном мире интенсивная деятель- Город Благовещенск (Амурская область)

ность человека сопровождается негативными последствиями для природной среды. Сильный антропогенный прессинг, особенно в городах, приводит к постоянному ухудшению ее состояния, что неизбежно отражается на здоровье человека. В настоящее время ведется активное исследование структуры комплекса микромицетов почв и воздушной среды в условиях города. Показано, что на урбанизированных территориях наблюдается сужение видового разнообразия и возрастает присутствие условно патогенных видов микроскопических грибов [2, 3, 6]. Присутствуя в почве и в воздухе, они служат потенциально опасным источником различных заболеваний человека (вторичные микозы, аллергические реакции и т.д.), особенно у людей с пониженным иммунитетом и склонных к аллергическим заболеваниям [8]. В последние годы особый интерес вызывает изучение факторов вирулентности у сапротрофных грибов, обитателей почв и воздушной среды. В условиях города, где деятельность человека сопровождается выбросами большого количества различных токсикантов, микроскопические грибы, адаптируются к постоянному прессингу. Условия обитания и выработка приспособительных реакций грибов обуславливают развитие их вирулентности [1].

Целью выполненных исследований явилось изучение структуры комплекса микромицетов в различных компонентах городской среды, определение токсичности и факторов вирулентности у сапротрофных грибов как показателей экологического состояния среды обитания человека.

расположен в лесостепной зоне. Основными источниками загрязнения в городе являются ТЭЦ, выбросы которой составляют в среднем 18,8 тысяч т загрязняющих веществ в год, стационарные предприятия жилищно-коммунального хозяйства и автомобильный транспорт. В период сильных юго-западных ветров в зимневесенний период (февраль-март) со стороны Китая и Монголии приносится огромное количество пыли и различных поллютантов, а также споры грибов, обрывки мицелия, клетки бактерий. Авторами проведено зонирование территории по степени загрязнения тяжелыми металлами [5]: район ТЭЦ; кольцевая автомагистраль; зоны рекреационного комплекса — Городской и Первомайский парки. На указанных территориях изучены микробные сообщества в составе различных компонентов - почвы, снегового покрова, приземного слоя воздуха, тополиного пуха.

Оценка химического и микробиологического состава снегового покрова является одним из показателей степени ежегодного переноса токсичных веществ воздушными потоками и осаждения их в пределах городской территории. Исследование состава комплекса микроскопических грибов и подсчет обилия видов в снеговом покрове города показали, что в районе ТЭЦ преобладали представители р. Aspergillus (A. niger) - 58% (рис. 1). Далее по степени доминирования следуют Penicillium sp. (20%). Mycelia sterilia (8%). Cladosporium sp., Alternaria sp. отмечены в минорном количестве. Такое аномальное содержание условнопатогенных грибов обусловлено, по-видимому, токсичными выбросами ТЭЦ, здесь установлено наибольшее содержание хрома, высокое содержание кадмия [4].

Aspergillus sp.

Penicillium sp.

8%

4% 4%

20%

6%

Mucor sp.

Cladosporium sp.

Alternaria sp

Mycelia sterilia 58%

Рис. 1. Состав микромицетов в снеговом покрове городской территорий (район ТЭЦ).

В районе кольцевой автомагистрали в снеговом покрове преобладали С. cladosporoides, A. Alternate - 41% (рис. 2). Доминирование темноокрашенных форм микромицетов в снегу на загрязненных территориях объясняется их большей резистентностью к токсичным выбросам автотранспорта, содержащим тяжелые металлы (свинец, медь, цинк), за счет присутствия у них меланиновых пигментов, оказывающих радиопротекторное и антиоксидантное действие. В районе автомагистрали присутствуют A. niger, A. fumigatus, хотя доля их в составе комплекса значительно снизилась. В зонах отдыха на городской территории доминируют представители родов Trichoderma, Mucor, встречаются представители р. Aspergillus, что свидетельствует о загрязнении приземного слоя воздуха на территории парков.

Выполненные исследования показали доминирование представителей р. Aspergillus в воздушной среде города в районах ТЭЦ и автомагистрали в зимне-весенний период, подобные данные получены при анализе сезонной динамики воздушной микрофлоры г. Самары [7]. Присутствие A. niger в снеговом покрове практически на всей территории города объясняется техногенными выбросами (ТЭЦ, котельные, печное отопление деревянного жилого сектора) и дополнительным приносом спор с пылевыми потоками со стороны Монголии.

Исследование комплекса микромицетов в приземном слое воздуха и городских почвах в летний период показали преобладание представителей р. Penicillium (рис. 2), темноокра-шенные и условно патогенные грибы были обнаружены только на техногенно напряженных участках города (расположены по степени доминирования): район ТЭЦ — Penicillium sp , Trichoderma sp , Cladosporium sp; район автомагистрали - Alternaria alternata, Cladosporium sp. , Penicillium sp.; в парковой зоне - Tricho-derma sp., Penicillium sp., Mucor sp. В составе почвенных микробных сообществ группа условно-патогенных микромицетов немногочисленна, что объясняется значительным пулом почвенных микроорганизмов, обеспечивающих возможность самовосстановления почв; неполной мощностью работы топливно-энергетического комплекса в летний период, а также влиянием зеленых насаждений на самоочищение городских экосистем.

Penicilliu

Alternaria sp., 17,4%

m sp., 52%

Trichoderm a sp., 8,7%              Mucor sp,

Clаdosporiu    4,3% m sp., 8,7%

Рис. 2. Состав комплекса микромицетов городских почв

Доминирующей древесной растительностью в городе являются тополя, во время цветения которых пух переносится воздушными массами по всей территории г. Благовещенска. Анализ тополиного пуха показал, что из микромицетов доминировали A. alternata и Mucor sp. Известно, что A. alternata относится к видам с выраженными аллергенными свойствами [10], которые, подобно пыльце растений, могут вызывать аллергические риниты, поэтому присутствие их может усиливать аллергические реакции у жителей города во время цветения тополей. Изучение удельного веса микогенной сенсибилизации среди больных аллергическим ринитом и атопической бронхиальной астмой среди жителей г. Благовещенска [9] показало, что микогенная сенсибилизация занимает ведущую роль, наряду с бытовой и пыльцевой, в развитии симптомов респираторной аллергии.

В условиях высокого уровня загрязнения почв тяжелыми металлами, когда показатели суммарного загрязнения (Z_c) в корнеобитаемом слое почв (0-20 см) Z_c>32, микроскопические грибы проявляли максимальную токсичность и подавляли всхожесть семян и развитие проростков на 30-100%. Наибольшую агрессивность проявляли представители родов Penicillium, Aspergillus. Увеличение агрессивности микромицетов в зоне воздействия промышленных выбросов и автотранспорта проявляется в выделении большого количества токсинов, и, как следствие, приводит к развитию вторичного токсикоза городских почв.

Увеличение содержания условно патогенных грибов в городской среде является причиной повышенного интереса к изучению факторов их вирулентности. Определение степени вирулентности сапротрофных грибов необходимо для установления их потенциальной опасности для человека. К основным факторам патогенности относятся: повышенная способность к адгезии, рост при 37 ^о С, меланизация клеток, способность к экстраклеточной секреции аспаргиновых протеиназ и фосфолипаз и ряд других свойств. От выраженности указанных признаков зависит степень патогенности микромицетов [1]. Авторами установлена активность внеклеточных ферментов (липаз, протеаз) у штаммов, выделенных из городской среды, а также способность их к росту при 37 ^о С. Способность расщеплять лецитин и образовывать зоны просветления вокруг колоний проявили 84% выделенных штаммов, из них представители рода Penicillium составили 86%, Cladosporium spp. - 14%. Протеазной активностью обладали 45%, среди них преобладали Penicillium sp., присутствовали штаммы Alter-naria alternata. Способность к росту при повышенной температуре выявлена у 30% штаммов — это представители родов Penicillium, Trichoderma, Cladosporium, Mucor. Результаты исследований показали разную степень ферментной активности у почвенных сапротрофных грибов. Выводы о степени вирулентности микромицетов предложено проводить по суммарному анализу факторов патогенности [1], исходя из этого, более 50% от общего числа исследуемых штаммов являются наиболее опасными и представляют реальную угрозу для здоровья городского населения. Эти штаммы выделены как в зоне воздействия автомагистрали, так и на территории парков, что свидетельствует о повсеместном распространении потенциально опасных видов.

Выводы: исследования комплекса микромицетов в различных компонентах городской среды показали, что состав микобиоты изменяется по сезонам и формируется в зависимости от уровня загрязнения среды тяжелыми металлами. В зимне-весенний период в приземном слое воздуха в промышленных районах преобладал A. niger, часто входящий в комплекс микромицетов, вызывающих микозы и аллергические реакции у людей с ослабленным иммунитетом. Микроскопические грибы, выделенные из почв с высоким уровнем загрязнения и низким содержанием органического вещества, проявляли максимальную токсичность и подавляли всхожесть семян и развитие проростков на 30-100%. Более 50% выделенных грибов проявили выраженную липазную и протеазную активности, способность расти при 37 ^о С, такие штаммы могут быть потенциально опасными для здоровья человека. В связи с этим для оценки санитарного состояния городских экосистем и предупреждения микотических осложнений в группах высокого риска необходимо проводить микологический мониторинг токсикогенных и условно-патогенных видов в почвах и воздушной среде не только крупных, но и малых городов и техногенных территорий.