ЭКОЛОГИЯ ВОЗБУДИТЕЛЯ ТУБЕРКУЛЕЗА
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
Экология микобактерий и их изменчивость при воздействии факторов внешней среды
После открытия возбудителя туберкулеза микобактерии не перестают быть предметом постоянных исследований. Знания об этих болезнетворных микобактериях значительно обогатились.
Для более полного понимания эпизоотического процесса туберкулеза и объективной оценки роли вторичных движущих сил, механизмов передачи и источников возбудителя туберкулеза важную роль играет экологический принцип. По Гилярову «Экология - наука, изучающая организацию и функционирование надорганизменных систем различных уровней: популяций, биоценозов, биогеоценозов (экосистем) и биосферы». По Э. Геккелю, предложившему в 1866 г. этот термин, экология - это наука об отношениях организмов и окружающей среды.
Природные факторы среды, действующие на патогенные микроорганизмы, не статичны, а изменчивы в течение суток, времени года, под влиянием космических, атмосферных, географических и других воздействий.
Степень приспособляемости вида к изменениям условий среды называют экологической валентностью. Экологическая валентность может рассматриваться как в отношении реакции вида на отдельные факторы среды, гак и на комплекс факторов.
Экологической валентностью патогенного вида микроорганизмов некоторые авторы называют его способность заселять среду, проявляющуюся определенными изменениями экологических факторов. Возбудители болезней с низкой экологической валентностью слабо распространяются за пределы основного местообитания. Широкое пространственное распространение возбудителей болезней, считает автор, нельзя объяснить исключительно экологической валентностью.
В определителях микробов приведен список микобактерий, включающий до 30 видов, в том числе 11 паразитических. Эволюционно род Mycobacterium гипотетически можно представить в виде последовательного ряда от облигатных сапрофитов к факультативным паразитам, что нашло свое отражение в биологической классификации микобактерий. Температурный оптимум болезнетворных видов соответствует условиям организма основного хозяина. У возбудителя болезней рыб температурный оптимум 25°С, у возбудителя микобактериозов черепах - 25 - 30°С, у птиц -41°С. Mycobacterium phlei размножается при температуре 52°С.
Температура среды обитания во многом определяет жизнедеятельность микобактерий. При снижении оптимальной температуры культивирования Mycobacterium tuberculosis с 37 до 20°С происходило резкое уменьшение биосинтеза миколовых кислот.
Подобного явления не наблюдается у сапрофитных микобактерий.
Снижение температуры культивирования Mycobacterium lacticolum с 28...30°С до 18°С приводило к образованию из R - вариантов S- и М- вариантов.
Способность бактерий адаптироваться к тем или иным температурам связана с возможностью изменения состава жирных кислот, входящих в липиды.
При многократном замораживании и оттаивании культуры возбудителя туберкулеза птичьего вида не теряли при этом своих основных свойств. В этих опытах микобактерии туберкулеза выдерживали быстрое и медленное 200-кратное замораживание и оттаивание и выживали при температуре жидкого воздуха, не теряя вирулентности .
Отрицательные температуры не действовали на последующий рост культур микобактерий туберкулеза.
Выживаемость микобактерий туберкулеза птичьего вида при замораживании и опаивании находилась в зависимости от высоты их расположения над уровнем моря. В равнинной зоне возбудитель туберкулеза сохранял вирулентность после 42-кратного замораживания и опаивания, в горной зоне вирулентность сохранялась после 103-кратного замораживания и опаивания.
При длительном замораживании до -40°С микобактерии туберкулеза выживали 18 месяцев. Однако 1 штамм микобактерий бычьего вида из после 8-кратного замораживания и опаивания утратил жизнеспособность.
Выживаемость возбудителя туберкулеза крупного рогатого скота, птиц и атипичных микобактерий изучена в опилках при температуре холодильника 5°С и комнатной температуре (18...20°С). В стерильных опилках микобактерии бычьего вида сохраняли жизнеспособность при температуре 5°С 6 месяцев, а в нестерильных - 9; при температуре 18 - 20°С соответственно 6 и 8 месяцев. Полной потери патогенности у возбудителя автор не отмечала. Продолжительность выживания микобактерий комплекса avium-intacellularae в таких же условиях была от 9 месяцев в холодильнике до 12 месяцев при комнатной температуре. Пребывание микобактерий туберкулеза при температуре 5°С приводило к замедлению появления роста колоний. Количество жизнеспособных микобактерий со временем снижалось. В период последних сроков исследования (9-12 месяцев) микобактерии, изолированные из опилок, отличались от исходных культур по морфологическим, тинкториальным и культуральнобиохимическим свойствам.
Другие исследователи отмечают, что при комнатной температуре Mycobacterium avium сохранялись от 160 дней ( вирулентные штаммы) до 214 дней (авирулентные штаммы); при температуре 37°С с течением времени количество жизнеспособных штаммов постепенно уменьшалось.
При температуре -100°С микобактерии туберкулеза сохраняли вирулентность 23 месяца, а жизнеспособность 7 лет.
При 10-кратном замораживании и оттаивании вирулентные штаммы сохраняли способность к росту на питательных средах 22 месяца, при температуре 38...39°С вирулентность утрачивалась через 6-9 месяцев в зависимости от вида микобактерий.
Жизнеспособность микобактерий туберкулеза в воде при охлаждении до -18°С и при 10 - 30-кратном оттаивании находилась в зависимости от вида и сохранялась в течение 33 - 125 дней.
Влияние высоких температур на микобактерии туберкулеза изучено многими исследователями.
Режим температурного обеззараживания молока при туберкулезе определен некоторыми авторами в 2 вариантах: 85°С - 30 минут и 100°С - 5 минут. В пастеризаторах при температуре 85°С в течение 30 минут микобактерии туберкулеза сохраняли жизнеспособность. Термоинактивация остается пока одним из главных факторов обеззараживания продуктов животного происхождения, в том числе обсемененных патогенными бактериями.
Нагревание свежевыделенных штаммов микобактерий туберкулеза в солевом растворе до 100°С не приводило к утрате ими жизнеспособности.
Неодинаковые результаты были получены и другими авторами, воздействовавшими на микобактерии туберкулеза критически высокими температурами. В жидкой бульонной среде микобактерии гибли за 20 минут при 70°С, в воде при этой же температуре - за 10 минут.
Микобактерии туберкулеза не изменяли своих основных свойств на питательных средах при температуре 46°С. При этом вирулентность микобактериями туберкулеза сохранялась в течение 3-х лет без пересева в термостате при 37°С. Температура 50°С изменяла свойства этих микобактерий.
По данным одних авторов, на кипящей бане в течение 25 минут микобактерии туберкулеза снижали вирулентные свойства. Нагревание водной суспензии микобактерий туберкулеза до 100°С не приводило их к гибели.
Нагревание воды до температуры 80°С приводило к гибели микобактерий туберкулеза бычьего вида за 5 или за 15-20 минут.
Некоторые исследователи установили, что болезнетворные виды микобактерий менее устойчивы к нагреванию, чем атипичные и сапрофиты.
При изучении влияния температуры на устойчивость микобактерий к стрептомицину установлено, что приобретение устойчивости затруднено при 40°С культивирования.
При влажности 60% и температуре 80°С микобактерии туберкулеза сохраняли свои основные свойства на носильных вещах в течение 2 часов.
Сухой жар обезвреживал чистые культуры микобактерий туберкулеза при 55°С за 5 - 6 часов и при 60°С в течение 1 часа, при 100°С - моментально.
Многовариантными опытами было установлено, что результаты определения времени выживания микобактерий в молоке при его нагревании зависели от способа учета количества клеток, от содержания количества жира в молоке, от типа технического средства, используемого для термической обработки молока, от вида микобактерий и других факторов.
Из патогенных видов к нагреванию более устойчив птичий вид микобактерий.
Таким образом, воздействие высоких температур является важнейшим фактором инактивации микобактерий.
Тем не менее, микобактерии туберкулеза можно отнести к эвритерм- ным патогенным микробам.
Температура поверхностных слоев почвы достигает более 50°С и поэтому в слое 0 - 5 см потеря жизнеспособности микобактериями туберкулеза будет происходить быстрее при отсутствии растительного покрова.
В природных средах на микобактерии туберкулеза воздействует солнечный свет с его различными видами лучевой энергии. Видимый, рассеянный свет (длина волны 300 - 1000 нм) угнетает жизнедеятельность патогенных микобактерий, приводит к появлению пигментированных штаммов.
Микобактерии туберкулеза бычьего вида в почве на глубине 5 см в тени не инактивировались в течение 2 лет, но на солнце на глубине 1 см они выживали до 2 месяцев.
Обсемененная культурой возбудителя туберкулеза бычьего вида, трава пастбищ 49 дней сохраняла вирулентные свойства, и скармливание такой травы телятам приводило к заражению туберкулезом.
Прямые солнечные лучи, воздействующие на культуру микобактерий туберкулеза, приводили их к гибели в течение 90 минут. Рассеянный свет вызывал гибель микобактерий туберкулеза в культурах в течение 11 дней. В воде на рассеянном свете микобактерии туберкулеза выживали до 7 месяцев. Прямые солнечные лучи при помещении микобактерий туберкулеза бычьего вида в фецес, мочу и кровь вызывали их гибель через 18-31 день.
При изучении выживаемости микобактерий туберкулеза бычьего вида в фекалиях крупного рогатого скота на пастбище установлено, что вирулентные микобактерии сохранялись летом в течение 2 месяцев. В опыте другого исследователя в фекалиях крупного рогатого скота под воздействием метеорологических условий, в том числе солнечного света, микобактерии туберкулеза сохраняли вирулентность в течение года. В траве гибель микобактерий туберкулеза наблюдали в течение 6 дней.
Наиболее активным по отношению к живым объектам является ультрафиолетовый спектр света. За 30 секунд погибало 92,3 % микобактерий туберкулеза, распыленных в воздухе камеры и подвергшихся ультрафиолетовому облучению.
Ультрафиолетовые лучи с длиной волны от 4000 до 1800 А обладают фотохимическим эффектом по отношению к нуклеиновым кислотам, что и определяет их губительное действие на микроорганизмы.
Ультрафиолетовые лучи слабо проникают в различного рода субстраты (почву, фекалии), обсемененные микобактериями туберкулеза.
Защитным механизмом от повреждающего действия света на микобактерии является способность некоторых видов вырабатывать на свету пигменты. Не все штаммы одинаково чувствительны к ультрафиолетовым лучам.
Под действием прямых солнечных лучей гибель культуры микобактерий туберкулеза на питательной среде наблюдалась за 3 - 5 часов.
В отличие от других видов неспорообразующих патогенных бактерий микобактерии туберкулеза обладают более высокой устойчивостью к действию ультрафиолетовых лучей. Причиной этого служит пятислойная клеточная стенка микобактерий.
Важное эпизоотологическое и эпидемиологическое значение имеет способность микобактерий туберкулеза длительно сохраняться в воде, особенно в естественных водоемах. Условия обитания микроорганизмов в почве некоторые авторы считают такими же, как и в воде.
Сведения о сроках сохранения микобактериями туберкулеза вирулентности и жизнеспособности в воде различны.
Так, исследования в начале XX века показали, что вирулентные свойства возбудитель туберкулеза сохранял в воде 98 дней, а при температуре 37°С - 200 дней. При температуре 37°С возбудитель утрачивал вегетативные свойства через 2 суток.
Позднее было отмечено, что устойчивость микобактерий туберкулеза в воде у различных штаммов неодинакова, а некоторые штаммы размножались в воде. В 30%-м водном растворе глицерина паренхиматозные органы ясреба-тегеревятника при температуре 4...5°С сохраняли вирулентность более 60 дней, а жизнеспособность более 90 дней.
После 40-дневного пребывания в 5%-м водном растворе глицерина вирулентные микобактерии туберкулеза сохраняли способность вызывать генерализованный туберкулез у морских свинок, но не давали колоний на питательной среде. По данным опытов по изучению выживаемости микобактерий туберкулеза в воде установлено, что у высоковирулентных штаммов в воде количество способных к размножению клеток уменьшилось, а у слабовирулентных увеличивалось в 3 раза после длительного пребывания в воде. Повреждения микобактерий туберкулеза при воздействии неблагоприятных факторов носят преходящий характер. При низкой температуре наблюдается меньше повреждений, чем при температуре 37°С.
Другими исследованиями установлено, что микобактерии туберкулеза в воде, в темном месте сохранялись около 2 лет, или 360 и 480 дней.
Обобщая собственные опыты по изучению устойчивости микобактерий туберкулеза в воде при температуре 20 и 37°С, один из исследователей установил, что при вышеуказанных температурах они выживали 195 дней (срок наблюдения).
Из воды естественного водоема было выделено 4 штамма микобактерий туберкулеза птичьего вида, 1 - бычьего вида и 2 - человеческого. В эксперименте с повышением температуры воды уменьшалось число жизнеспособных микобактерий туберкулеза, обладающих вирулентностью. Mycobacterium fortuitum в воде размножался и при температуре 28°С, число клеток увеличивалось в 6 раз.
В проточных и непроточных водоемах были также обнаружены патогенные микобактерии.
Обобщая многочисленные сведения о влиянии различных природных факторов на микроорганизмы, некоторые ученые пришли к выводу о том, что они способны выдерживать самые крайние условия существования.
Реакция среды, в которой находятся микобактерии туберкулеза, оказывает определенное влияние на их жизнедеятельность, что связано с ингибированием или активизацией ферментных систем.
Кислая реакция (pH 3,8 - 4,2) не изменяла вирулентные свойства микобактерий туберкулеза более года. Щелочная реакция (pH 8,0), оказывала отрицательное влияние на микобактерии туберкулеза, что приводило к появлению измененных форм.
Установлено, что оптимальной pH среды для микобактерий туберкулеза является 6,3. Обнаружено также изменение pH питательной среды в сторону кислой реакции при росте в ней вирулентных культур микобактерий туберкулеза.
При изучении выживаемости микобактерий туберкулеза в почве установлена обратная средняя связь между сроками сохранения жизнеспособности и вирулентности возбудителя и pH почвы.
Не исследовано комплексное влияние физических факторов (температуры, pH, радиации, адсорбции) на микобактерии туберкулеза в эпизоото- логически значимых объектах внешней среды.
Своеобразное воздействие на микобактерии туберкулеза оказывает высушивание. Из высушенных туберкулезных органов возбудителя туберкулеза выделяли в течение 502 дней. Другие авторы определяли срок выживания микобактерий туберкулеза при высушивании не более 1 месяца.
Микобактерии туберкулеза птиц в культурах оставались жизнеспособными свыше 3 лет. Максимальный срок выживаемости микобактерий из известных в литературе источников был установлен при высушивании в вакууме культуры микобактерий туберкулеза человеческого, бычьего и птичьего видов. Проверка через 17 лет показала, что они сохранили свою вирулентность.
При изучении выживаемости микобактерий туберкулеза в почве было установлено, что поглотительная способность различных типов почв в разные периоды года непостоянна. Наибольшей адсорбционной способностью обладали исследуемые типы почвы в летнее время.
Адсорбционная способность почвы зависит от ее гранулометрического состава. Немаловажную роль играют pH среды, температура и влажность почвы.
Рассмотренное выше влияние отдельных факторов объектов внешней среды на микобактерии не отображает всего многообразия неблагоприятных условий, воздействию которых подвергаются микобактерии. Сезонным и суточным колебаниям подвержено действие солнечной радиации, температуры окружающей среды, влажности.
Антагонистическое действие микрофлоры природных объектов действует на микобактерии постоянно. Однако, как считают ведущие ученые, действие антагонистов в почве ограничивается микро- и мезозонами .
3. А. Ваксман приводит множество примеров антагонистического действия на микобактерии туберкулеза других видов микроорганизмов. Исследователю удалось обнаружить антагониста - продуцента стрептомицина лишь в 1 образце почвы из 1000. Устойчивость микобактерий туберкулеза к антибиотикам достаточно высокая, и используемые в медицине препараты действовали туберкулостатически.
Сопутствующая микрофлора туберкулезных очагов в легких и других органах не обладала губительным действием на микобактерии туберкулеза.
Сравнительные опыты по выживаемости микобактерий туберкулеза в стерильных и нативных субстратах (почва, опилки, вода) доказывали отрицательное влияние банальной микрофлоры на сроки сохранения микобактерий туберкулеза.
При изучении действия антибиотиков растительного происхождения (фитонцидов) на микобактерии туберкулеза выявлено, что соки многих растений и их ризосферная микрофлора подавляли жизнедеятельность микобактерий туберкулеза. В опытах по использованию ацидофильной палочки, фитонцидов чеснока наблюдалось угнетение жизнедеятельности этих микобактерий.
Значительное увеличение количества почвенных микроорганизмов и повышения их биохимической активности в ризосфере растений позволяет предполагать ускоренное отмирание в этой зоне микобактерий туберкулеза. Это влияние складывается из ряда компонентов, ведущим среди них считают антагонизм. Некоторые виды сапрофитных микроорганизмов способны к ферментативному расщеплению липидов микобактерий туберкулеза.
В научной литературе имеются многочисленные примеры высокой лекарственной устойчивости микобактерий туберкулеза. Стрептомицин задерживает деление микобактерий на 14 суток, но не действует в кислой среде макрофага.
При изучении сроков выживаемости микобактерий туберкулеза птичьего вида в кормах установлено, что в ячмене он сохранялся 1398 дней, в горохе - 976, пшенице - 972, в комбикорме - 793, в силосе - 14 месяцев, в сене - от 20 до 102 недель, в грубых кормах - до 47 недель.
Приведенные выше сведения о выживаемости микобактерий туберкулеза в объектах внешней среды подтверждают мнение о том, что к более устойчивым вне организма возбудителям относятся микобактерии туберкулеза.
Таким образом, аналитический обзор сведений об экологии микобактерий туберкулеза во внеорганизменной фазе подтверждает, что существование и проявление жизнедеятельности микобактерий туберкулеза в объектах внешней среды является обязательным периодом жизненного цикла патогенного возбудителя. Способность микобактерий туберкулеза циркулировать или длительное время находиться в состоянии резервации в объектах внешней среды играет важную роль в эпизоотическом процессе туберкулеза. Согласно законам эпизоотологии, выдвинутым И. А. Ба- куловым, обсемененные микобактериями туберкулеза почвы, водоемы, помещения являются движущими силами эпизоотического процесса.
Надежность паразитарной системы обеспечивается не только резервацией паразита в периоды замедления или затруднения циркуляции среди хозяев, но и многочисленность хозяев паразита при туберкулезе создает условия интенсивной циркуляции возбудителя при наличии их достаточной численности.
Высокая экологическая валентность микобактерий туберкулеза позволяет им иметь одновременно несколько хозяев, а также допускать смену одного хозяина другим.
По многочисленным исследованиям крупный рогатый скот назван облигатным хозяином паразитического вида Mycobacterium bovis . Из домашних животных и птиц многие виды восприимчивы к Mycobacterium bovis . Восприимчив к микобактериям бычьего вида и человек, что подтверждается многолетним эффективным применением вакцины БЦЖ. По мнению некоторых исследователей, обнаружение микобактерий бычьего вида у больных людей находится в прямой зависимости от их контакта с больным туберкулезом крупным рогатым скотом.
Микобактерии туберкулеза бычьего вида обнаружены у многих сво- бодноживущих диких видов. Микобактерии туберкулеза длительно пер- систируют в организме насекомых.
Таким образом, микобактерии туберкулеза в обеих фазах жизненного цикла (организменной и внеорганизменной) проявляют высокую степень адаптации.
Экологическая валентность микобактерий туберкулеза способствует их длительному сохранению в природных субстратах. Полигостальность этого возбудителя может приводить к эпизоотологическому викариату, т.е. смене хозяина. Благодаря этим свойствам и другим биологическим, физиологическим и химическим особенностям, популяция микобактерий туберкулеза бычьего вида обладает высокой устойчивостью к действию неблагоприятных факторов внешней среды.
От большинства болезнетворных патогенных бактерий кислотоустойчивые микобактерии отличаются положительным поверхностным статическим зарядом, усложненной структурой клеточной стенки, наличием зерен, способностью образовывать фильтрующиеся формы и др.
Из структурных элементов наибольшую роль в устойчивости во внешней среде играет оболочка кислотоустойчивых микобактерий. В мико- бактериальной оболочке различают 4 компонента: скелет, состоящий из муреина; липиды, которые можно удалить нейтральными растворителями и которые называют «свободными»; пептиды, растворимые пептидазами, глюкан, присутствующий у некоторых штаммов.
Липиды микобактерий и родственных им микроорганизмов представляют собой сложную смесь разнообразных химических соединений. Наряду с обычными липидами микобактерии содержат ряд характерных только для них соединений: гликолипиды, пептидолипиды, пептидогли- колипиды и миколовые кислоты. Муреин микобактерий отличается тем, что вместо N-ацетилмурамовой кислоты он содержит N- гликолилмурамовую кислоту и, кроме того, имеет необычную для других бактерий межпептидную связь.
Особым компонентом оболочки микобактерий являются миколовые кислоты. Наличие определенных миколовых кислот является систематическим признаком, хотя их состав и количество варьирует в зависимости от условий культивирования, и от состава питательной среды. Различают миколовые кислоты: коринеформные, нокардиальные и микобактериаль- ные. У микобактерий самая длинная молекула миколовой кислоты (60 - 90 атомов углерода).
Миколовые кислоты придают микобактериям гидрофобносгь. Клетки патогенных микобактерий почти совершенно не смачиваются водой, поэтому гидрофобносгь придает микобактериям устойчивость к действию растворенных в воде активных веществ. Вместе с этим гидрофобность затрудняет обмен микобактерий с окружающей средой и замедляет ее рост. Добавление в питательные среды поверхностно-активных веществ ускоряет рост микобактерий.
Миколовые кислоты играют решающую роль в спирто-кислото- щелочеустойчивости микобактерий. В составе оболочки микобактерий миколовые кислоты могут обнаруживаться как компоненты различных макромолекул (миколат арабинагалактана). В состав соединений миколо- вой кислоты и гликопептидов входит также корд-фактор, который представляет собой 6,6-димиколат трегалозы и является специфическим компонентом патогенных микобактерий.
Около 10 % массы оболочек микобактерий составляют пептиды, не входящие в состав муреина. У вирулентных штаммов микобактерий в оболочке присутствует L-глутаминовая кислота. С утратой липидов и миколовой кислоты вирулентные штаммы микобактерий утрачивают корд-фактор, вирулентные свойства и не способны в обычных дозах вызывать патологический процесс у восприимчивых лабораторных животных.
Морфология кислотоустойчивых микобактерий определяет не только их функциональные характеристики, но и экологические особенности возбудителя.
Свойство сапрофитных микобактерий легко усваивать углеводороды свидетельствует об их древнем происхождении, поскольку углеводороды были одними из первых органических соединений на Земле. Это свойство не утрачено полностью даже у микобактерий, выделяемых от человека. Бесспорно, оно сохраняется благодаря наличию гидрофобной клеточной стенки, обеспечивающей пассивное поглощение углеводородов. Переход к существованию в организме теплокровных и к использованию белкового субстрата сопровождался усложнением миколовых кислот и упрочнением клеточной стенки, удерживающей воздействие ферментов и других защитных механизмов. Такое предположение подтверждается тем фактом, что сапрофитные микобактерии, выращенные на белковом субстрате (МПБ), синтезируют более высокомолекулярные миколовые кислоты.
Благодаря наличию в оболочке кислотоустойчивых микобактерий сложного комплекса особых соединений, микобактерии обладают высокой экологической валентностью, крайне устойчивы к разнообразным физико-химическим воздействиям, выдерживают действие многих неблагоприятных факторов природной среды.
Распространение и выживаемость микобактерий в почвах и на пастбищах
В настоящее время эпизоотическое значение почвы при туберкулезе крупного рогатого скота признают многие исследовател .
Выделение патогенных микобактерий из организма больного животного может осуществляться в процессе физиологических реакций, а также при некоторых патологических реакциях, сопровождающих туберкулез. Выделение возбудителя туберкулеза с секретами и экскретами экспериментально зараженного крупного рогатого скота не вызывает у исследователей сомнений. У естественно инфицированных животных также обнаруживают в экскрементах микобактерии туберкулеза.
Больные туберкулезом животные и птица обсеменяют прежде всего почву помещений, территорий ферм и пастбищ.
Сведения об обнаружении во внешней среде микобактерий туберкулеза предопределяют направление ветеринарно-санитарных мер на оздорав- ливаемых от туберкулеза фермах. Сложность бактериологических анализов, их объемность по индикации микобактерий туберкулеза из объектов внешней среды служат причиной малой изученности этой проблемы. Несмотря на это, ряд исследователей разработали надежные методы контроля санитарного состояния животноводческих и птицеводческих помещений в отношении их обсемененности микобактериями туберкулеза.
Однако эти исследования показали, что не все методы дезинфекции надежно обеззараживают животноводческие, птицеводческие и звероводческие помещения от микобактерий туберкулеза.
Обсемененность объектов окружающей среды микобактериями туберкулеза создает предпосылки для заражения здоровых животных, что необходимо учитывать при проведении оздоровительных мероприятий. Неудовлетворительно обеззараженные территории, прилегающие к фермам, бывают причиной повторных вспышек туберкулеза крупного рогатого скота, что доказано многими исследователями.
Роль почвы, обсемененной микобактериями туберкулеза, в заражении здоровых животных в настоящее время считают признанной.
Более конкретный и в то же время многоплановый объект окружающей среды - пастбище также может быть, при определенных обстоятельствах, местом заражения здоровых животных.
В Новой Зеландии с 1992 по 1995 гг. в областях, энзоотичных по туберкулезу крупного рогатого скота, обследовано 93 пораженных туберкулезом хорька. В 19,1 % случаев у них обнаружена генерализованная форма туберкулеза. Они отловлены на пастбищах, где выпасали больной туберкулезом крупный рогатый скот. Среди всех обследованных видов диких кошек, хорьков и горностаев выявлены туберкулезные животные. Авторы считают, что на территориях пастбищ крупного рогатого скота дикие животные вовлекаются в эпизоотический процесс туберкулеза. Туберкулез у диких животных и птиц отмечали и другие исследователи.
На пастбищах, где ранее выпасали больной туберкулезом крупный рогатый скот, ряд исследователей отмечали заражение здоровых животных этого и других видов.
При пастбищном содержании нередко происходило спонтанное заражение животных возбудителем туберкулеза, что подтверждено опытами.
По мнению некоторых исследователей, в 35,0 % случаев повторные вспышки туберкулеза среди крупного рогатого скота возникали в результате контакта неблагополучного поголовья и здоровых животных на пастбищах и водопое.
Хозяйства, фермы и населенные пункты, использующие для выпаса животных ранее обсемененные возбудителем туберкулеза пастбища, или на которых в данный пастбищный период выпасался скот неблагополучных по туберкулезу хозяйств, следует считать угрожаемыми по туберкулезу.
Возбудитель туберкулеза может передаваться в пастбищный период от больных животных здоровым посредством укуса комаров, клещей и больной туберкулезом дикой птицей.
В пастбищный период или после выгона крупного рогатого скота на пастбища реагирующих на туберкулин животных выявлялось, по данным отдельных авторов, значительно больше, чем за весь стойловый период. Другие исследователи обнаруживали возрастание числа реагирующего на туберкулин скота по прошествии 2-3 месяцев стойлового периода.
Некоторые авторы отрицают явление сезонности в проявлении реакций на туберкулин.
Многие авторы отмечают, что возбудитель туберкулеза длительно сохраняется в почве, что нередко являлось причиной повторных вспышек туберкулеза на фермах. Инфицированные и больные туберкулезом животные, птица и человек выделяют во внешнюю среду значительное количество патогенных микобактерий.
Бактериологическими исследованиями установлено, что естественно инфицированный и больной туберкулезом крупный рогатый скот выделял в течение суток до 37 млн м.т. микобактерий туберкулеза. В 1 г экскрементов коровы содержалось около 2 тыс. микобактерий туберкулеза. Колебания составляли от 40 до 4400 м.т. в 1 г фецес.
В почве выгулов животноводческих и птицеводческих ферм исследователи обнаруживали широкий спектр видов микобактерий. Значительную обсемененность почв патогенными видами микобактерий авторы обнаруживали при исследовании почв выгулов птичников и территорий ферм, неблагополучных по туберкулезу крупного рогатого скота.
Патогенные микобактерии обнаружены в траве пастбищ, зараженных фекалиями больного туберкулезом крупного рогатого скота, и в почве пастбищ.
Из торфяной почвы выделены виды микобактерий, вызывавшие сенсибилизацию крупного рогатого скота к туберкулину, и непигментиро- ванные микобактерии, вызывавшие гибель кур и кроликов в дозе 1 мг культуры.
В связи с обнаружением в объектах внешней среды и в организме животных атипичных микобактерий, их способностью сенсибилизировать организм к туберкулинам, проблемам эпизоотологии и эпидемиологии туберкулеза, связанным с этой группой микобактерий, ученые придают серьезное внимание.
Атипичные микобактерии обнаруживаются в почве, в том числе на территориях, благополучных по туберкулезу крупного рогатого скота, в организме диких птиц, не реагирующих на туберкулин животных и в животноводческих помещениях.
Многие исследователи считают, что атипичные микобактерии широко распространены в природе, в том числе и в организме млекопитающих и птиц. Нередко в неблагополучных по туберкулезу пунктах от реагирующих на туберкулин животных изолируют в значительном количестве атипичные микобактерии.
Атипичные микобактерии вызывают сенсибилизацию организма крупного рогатого скота к туберкулину.
В экспериментах по выяснению роли атипичных микобактерий в патологии животных получены результаты, свидетельствующие о том, что при заражении крупного рогатого скота атипичными микобактериями отмечается гиперплазия лимфоидной ткани, в отдельных случаях формируются лимфоидно-эпителиальные бугорки и гранулемы с некрозом в центре.
При пастбищном содержании крупного рогатого скота животные тесно контактируют с почвой пастбищ. В связи с физиологическими особенностями крупный рогатый скот при поедании растений на пастбище отрывает надземную их часть. А при слабом укоренении растений животные выдергивают растение с корнями и заглатывают частицы почвы на корнях.
Знание сроков сохранения микобактерий туберкулеза в почве в зависимости от ее свойств послужит научным обоснованием совершенствования мер борьбы с туберкулезом крупного рогатого скота и позволит разработать надежные способы обеззараживания обсемененных прифермер- ских территорий и пастбищ.
Обычно устанавливаемые различными исследователями сроки выживаемости микобактерий туберкулеза в почве неодинаковы, так как при уменьшении числа клеток и снижении или утрате вирулентности опыты по выделению возбудителя туберкулеза бактериологическим методом нередко бывают отрицательными. Иногда сведения о сроках наблюдений служили началом для суждения о длительности выживаемости микобактерий туберкулеза.
При изучении выживаемости микобактерий туберкулеза бычьего вида в фекалиях крупного рогатого скота на пастбище было выяснено, что вирулентные микобактерии не обнаруживаются через 5 зимних месяцев и через 4 осенних месяца: а двух весенних или летних месяца было достаточно для утраты их вирулентности.
Несколько опытов по изучению выживаемости возбудителя туберкулеза бычьего вида в почве и на пастбище и выяснению роли обсемененных пастбищ проведено в Англии в 1933 - 1936 гг. В искусственно обсемененной почве и траве пастбищ была обнаружена жизнеспособность возбудителя туберкулеза в почве 6 месяцев, а в траве его длительность выживания зависела от концентрации микобактерий туберкулеза в суспензиях, которыми орошали пастбищные участки. Установлено также, что в траве микобактерии могут сохранять жизнеспособность от 2 до 7 недель.
Многократным заражением пастбища микобактериями туберкулеза (4 раза через промежутки в 1 месяц в течение жаркого лета) удавалось вызвать туберкулез у морских свинок и телят, пасшихся на этих участках или содержащихся в помещении и вскормленных скошенной травой. В 1935 г. и 1936 г. выясняли роль обсемененных пастбищ в возникновении туберкулеза у телят, пасущихся на участках пастбищ. Для этого на огороженных участках пастбищ содержали больных туберкулезом животных (телят в одном опыте и коров в другом), в фекалиях которых регулярно обнаруживали вирулентные микобактерии туберкулеза. Наличие в почве и фекалиях опытных участков вирулентных микобактерий до выпаса на них здоровых телят было подтверждено только в 1 случае из 4. Через 1 месяц после удаления с этих территорий больных туберкулезом животных на них выпасали здоровых телят и ни в одном случае они не заболевали. Было высказано предположение, что обсемененные пастбища не играют роли в распространении туберкулеза, а причиной обеззараживания пастбищ следует считать высокую температуру и аэрацию почвы. Бактериологическими исследованиями фекалий с опытных участков пастбищ автор изолировал через 43 дня вирулентные микобактерии туберкулеза.
В садовой почве микобактерии туберкулеза выживали более 200 дней. Внесение в почву органических удобрений (навоза, компостов, сточных вод) удлиняло сроки сохранения жизнеспособности микобактерий туберкулеза.
Микобактерии туберкулеза в фекалиях крупного рогатого скота под воздействием природных условий сохраняли вирулентность в течение 502 дней. В условиях неотапливаемого помещения микобактерии туберкулеза сохранялись в фекалиях 3 года 9 месяцев. Выясняя сроки выживания возбудителя туберкулеза в торфяном навозе при различных условиях его хранения, было установлено, что микобактерии туберкулеза бычьего вида под воздействием метеорологических факторов сохраняют вирулентность в фекалиях крупного рогатого скота 5 месяцев, птиц - 13 месяцев.
В навозных буртах, не подвергшихся биотермическому обеззараживанию микобактерии туберкулеза бычьего вида сохраняли вирулентность 16 месяцев.
По результатам исследования других авторов установлено: в навозе возбудитель туберкулеза сохраняется не более 400 дней. Выживаемость микобактерий туберкулеза в навозе колебалась от 3 до 10 месяцев и зависела от многих факторов (времени года, температуры, глубины нахождения).
Обобщая собственные исследования, один из авторов сообщил, что микобактерии туберкулеза бычьего вида в почве в тени, на глубине 5 см, не инактивировались в течение 2 лет, но под действием солнечных лучей
теряли жизнеспособность через 6-8 месяцев. На глубине 1 см, на солнце, они выживали в почве 45 - 50 дней, в тени - 11 - 12 месяцев.
Некоторые авторы в граве уже через 6 дней не обнаруживали жизнеспособных микобактерий туберкулеза бычьего вида.
Установлено размножение микобактерий птичьего вида в стерильной почве и в ассоциации с некоторыми почвенными бактериями. Отмечена незначительная гибель этого вида в нативной почве.
Сроки сохранения микобактерий туберкулеза птичьего вида в почве, установленные исследованиями разных авторов неодинаковы: от 1 года и 13 месяцев до 3 лет. В песчаной почве они сохранялись 9 месяцев, в глинистой - 20, в черноземной - 25, в дерново-подзолистой - 17 месяцев.
Исследованиями выживаемости птичьего вида в почве пастбищ выяснено, что ограничения для выпаса на пастбищах здоровых животных 2,5 месяца летом и 8,5 месяца в осенне-зимний период достаточны для их естественного обеззараживания.
По исследованиям в Новой Зеландии установлено, что обсеменен- ность пастбищ микобактериями туберкулеза бычьего вида не играет роли в эпизоотологии туберкулеза крупного рогатого скота. Авторы адсорбировали культуры микобактерий туберкулеза бычьего вида на хлопчатобумажные полоски и помещали их в различные участки на территории фермы. На лесной подстилке микобактерии сохраняли жизнеспособность до 28 дней, в норах опоссума - 7 дней.
Проведенные в этой же стране другие исследования позволили заключить, что дикие хорьки, обитающие на пастбищах, где выпасают больной туберкулезом крупный рогатый скот, вовлечены в эпизоотический процесс туберкулеза и являются источником возбудителя туберкулеза для крупного рогатого скота.
В Западной Сибири при изучении выживаемости возбудителя туберкулеза птиц было установлено, что из фекалий они проникали в почву и сохраняли в ней вирулентные свойства 1,5 года.
В условиях Якутии микобактерии бычьего и птичьего видов сохраняли основные свойства в почве на глубине 10 и 20 см 27 месяцев. На глубине 5 см утрачивали вирулентность быстрее, чем в нижележащих слоях. С поверхности почвы микобактерии туберкулеза проникали вглубь до 21 см.
На юге Казахстана проведены опыты с 3 музейными штаммами микобактерий туберкулеза: с бычьим видом (штамм «8»), птичьим - («Берлин»!) и человеческим («М»). Тест-объекты (хлопчатобумажные нити) закладывали в стерильный верблюжий навоз, помещенный в деревянные лотки. Глубина закладки деревянных лотков в навозные бурты - 2 см. Во 2-м опыте изучали выживаемость указанных видов на пастбище в течение летних месяцев при температуре воздуха в дневное время от 35 до 45° С. Исследованиями установлено, что бычий вид сохранял жизнеспособность в стерильном навозе 12 месяцев, а птичий и человеческий - 7 месяцев. На
пастбище через 2 летних месяца возбудители туберкулеза не были изолированы биопробой из тест-объектов.
В полевых и лабораторных условиях в Омской области исследованы выживаемость и сохраняемость основных свойств возбудителя туберкулеза бычьего вида музейного штамма «8» в черноземно-луговой слабосолонцеватой почве с содержанием гумуса 3,1 %, pH 6,5. Выяснено, что микобактерии туберкулеза бычьего вида в почве сохраняли жизнеспособность и вирулентность 1 год (срок наблюдения). Отмечена также неодинаковая по срокам выживаемость микобактерий туберкулеза в зависимости от типа почв.
На территории г. Омска в стерильном и нестерильном черноземе обыкновенном с нейтральной реакцией среды изучена выживаемость бычьего, птичьего видов микобактерий туберкулеза, Mycobacterium scotochromogen и сапрофитов.
Температура поверхностных слоев почвы достигала 36°С. В стерильной почве все 3 вида сохранили жизнеспособность 21 месяц (срок наблюдения). В нестерильной почве бычий вид сохранялся 15 месяцев, птичий - 16, Mycobacterium scotochromogen - 19 месяцев. В стерильной почве на глубине 15 см микобактерии туберкулеза утрачивали вирулентность через 7 месяцев, жизнеспособность - через 21 месяц; в нестерильных почвах соответственно - 4 и 15 - 16 месяцев. На глубине 5 см сроки сохранения жизнеспособности микобактерий туберкулеза были значительно короче: бычий вид сохранял вирулентность 4 месяца.
В 1986 - 1988 гг. в Омской области изучена выживаемость микобактерий туберкулеза бычьего вида в почвах типичных для большинства районов. Капроновые мешочки с нестерильной почвой, обсемененной двухмиллиардной взвесью культуры микобактерий бычьего вида (0,1 мл/г почвы), поместили на разную глубину в сосуды и установили в траншеи. Опыт повторен на почвенных монолитах. На основании исследований 2 лет установлено, что микобактерии бычьего вида штамма «8» способны сохранять в почве вирулентность 1 год и могут создавать угрозу заражения животных.
Мы не обнаружили в литературе данных, свидетельствующих об изучении одним автором и по единой методике выживаемости возбудителя туберкулеза в разных географических зонах. Однако по имеющимся сведениям можно проследить некоторые территориальные особенности выживаемости микобактерий туберкулеза в почвах. Так, бычий вид микобактерий туберкулеза в почве пастбищ на территории Болгарии выживал до 2 лет в тени и 6 - 8 месяцев на солнце. На территории примерно той же географической широты в Казахстане на пастбище он сохранял вирулентность 3 месяца, в Англии - в течение 6 весенне-летних месяцев, в Западной Сибири - от 1 года до 2 лет.
Таким образом, естественное обеззараживание почв пастбищ от микобактерий туберкулеза бычьего вида происходит от 2 месяцев до 2 лет и зависит от географических и других условий.
Разноречивость сведений о сроках сохранения патогенных микобактерий в почвах пастбищ, широкое распространение микобактерий различных систематических групп в природных субстратах требует более детального изучения этой проблемы.
