Dr Dragan Radnović
Departman za biologiju i ekologiju
PMF N
d
Novii S
Sad
`
Mikrobiološki kvalitet vode za ppiće jje zajednička
j
briga
g ppotrošača,
vodovoda, regulatornih tela i ustanova javnog zdravlja
`
Potencijal pijaće vode za prenos mikrobioloških patogena do velikog
broja ljudi
`
Pojava hidričnih epidemija dokumentovana u mnogim zemljama bez
obzira na stepen ekonomske razvijenosti
`
Primer: kriptosporidioze 1993. godine (Milvoki, Viskonsin, SAD)
`
Procena 400 000 lica je patilo od gastrointestinalnih (GI) tegoba
`
Brojni izveštaji iz celog sveta ukazuju da je voda za piće značajan
prenosliac mnogih MO uzročnika bolesti kod ljudi
`
simptomi
p
ggastrointestinalnih ((GI)) bolesti ((mučnina,, dijareja,
j j ,
povraćanje, bol u trbuhu) često su blagi i traju do nedelju dana, a
samo je mali procenat onih koji će posetiti lekara
lekara, a još manji broj
onih koji će potražiti uzrok bolesti
`
Mnogi slučajevi su ostali nezabeleženi odnosno skriveni
`
Izveštaji su nekompletni i potcenjuju stvarno stanje
`
Procenjuje se da je 1/3 od svih crevnih infekcija širom sveta
nastala konzumiranjem vode lošeg mikrobiološkog kvaliteta
`
Takozvane hhidrične epidemije
p
j su karakteristične i za
razvijene zemlje
`
1200 smrtnih slučajeva godišnje u SAD
`
Većina slučajeva ima blage simptome dijareje i mučnine
`
V. cholerae i E. coli O157:H7 – visok stepen smrtnosti
`
Postoje ozbiljne pretpostavke da MO iz vode mogu biti povezani i sa
nastankom ozbiljnih bolesti kao što su:
`
Diabetes,, - Coxsackie B4 virus
`
Myocarditis, - echovirus
`
G illi B é syndrome
Guillian-Barré
d
C
Campylobacter
l b t spp.
`
Rak želuca - Helicobacter sp.
`
Reaktivni artritis-Klebsiella sp.
`
NOVI (NOVOTKRIVENI) PATOGENI (EMERGING PATHOGENS)
`
Novootkriveni ppatogeni
g - MO kojij su odgovorni
g
za infektivne bolesti
koje su se pojavile ili je zabeležen njihov porast u protekle dve
decenije
`
Intenzivna poljoprivreda, rast ljudske populacije i klimatske promene
`
Calici virusi, E. coli O157: H7, Helicobacter sp, Mycobacterium avium
kompleks (MAC)
( C) protozoa Cryptosporidium
C
sp., Cyclospora
C
sp. i
Toxoplasma sp.
`
O
bl zahteva
ht
t l bbudnost
d t
Ovajj problem
stalnu
`
"Znanje je prva linija odbrane u cilju dobijanja MB ispravne vode za
piće "
piće.
`
19. vek - veza izmedju fekalnog zagađenja i pojave infektivnih bolesti
– rođenje koncepta indikatora
`
Veza izmedju heterotrofa i efikasnost peščanog filtera
`
Koch – voda koja sadrži manje od 100 CFU nema rizika od kolere i
tifoidne groznice
`
Knjiga Microorganisms in Water (Franklands in 1894 ) sadrži nekoliko
važnih postavki:
`
Broj bakterija je mera stepena zagađenja i njihov broj u morskoj, vodi
jezera i podzemnoj vodi treba da bude manji od 100/ml
`
Spori peščani filteri redukuju broj bakterija iz rečne vode za preko
90% odnosno na ispod 100/ml
`
100 bakterija/ml postaje standard u mnogim Evropskim zemljama, a
SAD i Kanada 500/ml
`
Današnji parametar - broj aerobnih mezofila odnosno broj heterotrofa
(HPC)
`
KONCEPT FEKALNIH INDIKATORA
`
Schardinger 1892 - predložio da karakteristična komponenta fekalne
flore, bakterija Bacterium coli "indikacija prisustva fekalnog
agađe ja i sa
samim ttim mogućeg
ogućeg pprisustva
sust a ccrevnih
e
patogena”
patoge
a
zagađenja
`
Opisane druge Gram- bakterije su izolovane iz stolice i vode,
fermentišu laktozu (Klebsiella 1882; Aerobacter 1890).
`
1901 ove bakterije su grupisane pod imenom koliformi.
1901,
koliformi
`
Koliformi = Gram-, nesporogeni fakultativni anaerobni bacili koji
f
fermentišu
tiš llaktozu
kt
proizvodnjom
i d j ki
kiseline
li i gasa u roku
k odd 48 satiti na
35ºC.
`
Definicija je zasnovana na metodama detekcije koji dozvoljava
jjednostavnu izolaciju
j i brojanje
j j crevnih bacila.
`
Vremenom je postalo jasno da mnogi rodovi i vrste koje zadovoljavaju
ovu definiciju nisu fekalnog porekla
`
u stanju
j su da se razmnožavaju
j u vodenojj sredini,,
`
metodologija uključuje višu temperaturu inkubacije, što je poboljšalo
specifičnost indikatora – termotolerantni koliformi (TK)
`
druge bakterije (uglavnom Klebsiella), koji ispunjavaju kriterijume za
TK nisu fekalnog porekla (otpadne vode industrije papira)
`
Escherichia coli jje najpouzdaniji
jp
j mikrobiološki indikator fekalnogg
zagađenja - jedini član koliformnih bakterija koja se uvek nalazi u
izmetu toplokrvnih životinja
`
Drugi mikroorganizmi koji su predloženi kao mikrobiološki indikatori
fekalnog zagađenja su:
`
enterokoke (ranije nazvan fekalne streptokoke),
`
kolifagi
`
i sulfitoredukujuće klostridije.
`
Termotolerantni koliformi (TK) i E. coli su tokom istorije bili veoma
korisni MO - korišćeni kao parametri za testiranje mikrobiološke
ispravnosti vode za piće
`
Njihova upotreba je vodila ka značajnom poboljšanju efikasnosti
procene MB ispravnosti pijaće vode
`
Prihvaćeni od strane WHO i gotovo svih nacionalnih standarda
`
Glavni razlog njihovog uspeha je jednostavna metodologija
`
Za razliku od hemijskih mikrobiolozi su uvideli svu složenost ispitivanja
svih enteričnih patogena – potraga za univerzalnim indikatorom
fekalnogg zagađenja
g
j
`
Mikrobiološki indikatori u upotrebi već decenijama
`
Prvobitno kao mera fekalnog zagađenja izvorišta,
izvorišta a kasnije za
merenje efikasnosti tretmana i post-tretmanske kontaminacije i
ppogoršanja
g
j kvaliteta
`
Potraga za fekalnim indikatorima je zasnovana na nekoliko
kriterijuma koji su dobro prihvaćeni od strane naučne zajednice
`
Kriterijumi za izbor indikatora su sledeći:
`
Indikator - odsutan u nezagađenoj vodi i prisutan kada je izvor
patogenih mikroorganizama prisutan
`
indikator ne bi trebalo da se umnožava u okruženju.
`
Indikator treba da bude prisutan u većem broju nego patogeni
mikroorganizmi
`
Indikator treba da se u uslovima sredine pponaša slično kao i ppatogen
g
`
Indikator - laka izolacija, identifikacija i brojanje
`
T k vremena, sledeći
Tokom
l d ći kkriterijumi
it ij i su ddodati
d ti u originalnoj
i i l j listi:
li ti
`
Test detekcije treba da bude jeftin – omogućiava veći broj uzoraka
`
Indikator ne bi trebalo da bude patogeni mikroorganizam
`
E.coli i TK su parametri izbora pomoću koji se prati fekalno
zagađenje
sistema
đ j distributivnog
di t ib ti
i t
`
Dodatni parametri su: enterokoke i sulfitoredukujuće klostridije
kojima se prati fekalno zagađenje i/ili integritet distributivnog sistema
`
Osnovni pproblem sa aspekta
p
jjavnogg zdravlja
j jje tajj što jje od momenta
pojave nekog problema do detekcije potrebno od nekoliko sati do
nekoliko dana
60 tih godina pored upotrebe TK i EK kao indikatora
fek. zagađenja – novi izazov
` VIRUSI – malih dimenzija, filtrabilni, otpornost prema dezinfekciji
veća
` koliformi neadekvatni parametar za procenu virusološkog kvaliteta
tretirane vode za piće
` Mikrobiolozi - alternativni mikrobiološki parametri
p
` BAKTERIOFAGI (fagi) -slične veličine, strukture kao humani
patogeni
` modeli - za potencijalno prisustvo virusa i za njihov opstanak i
ponašanje u životnoj sredini,
` Efikasnost njihovog uklanjanja i inaktivacija prilikom prečišćavanja
voda i dezinfekcije
`
`
Giardia sp. i Criptosporidium sp (protozoe)
epidemija crevnih oboljenja je došla bez indikacija FK
`
Neuspeh koliformnih bakterija – dezinfekcija je inaktivirala bakterije,
bakterije
ali ne i viruse i protozoe
`
Spore Clostridium perfringens – mikrobiološki parametri za protozoe.
`
Aerobne spore – indikatori efikasnost tretmana uklanjanja patogena
`
Glavna svrha mikrobiološkog monitoringa je da proveri efikasnosti
tretmana i dezinfekcije i detekcija kontaminacije posle tretmana.
tretmana
`
Otkrivanje i karakterizacija značajnog broja crevnih patogena - nove
metode za detekciju i identifikaciju
`
Rezultati - virusi i paraziti mogu i dalje biti prisutni u inače navodno
bezbednojj vodi za ppiće.
`
Voda za piće može biti rizična po zdravlje iako ispunjava standarde
indeksirane tradicionalnim bakterijskim parametrima
`
SAD proširio princip “voda bez patogena" u voda sa nula patogena
`
Istraživanja ukazala na teškoće vezanim za takvo ispitivanje i za
prikupljanje podataka o pojavi patogena
`
Testiranje patogena (TP) može biti korisno sredstvo za sanitarna
istraživanja slivova, za laboratorijsko ili pilot-postrojenje radi
ispitivanja efikasnosti postojećih ili novih tretmana vode i za
istraživanje epidemija
`
TP - pomaže da se poboljša postupak za dobijanje mikrobiološki
ispravne vode kao i argument za korektivne mere.
mere
`
TP - dodati standardnom monitoringu što nije jednostavno
`
Nizak nivo enteričnih virusa i parazitskih cista protozoa pronađeni su
u vodi za piće u odsustvu prijavljenih epidemija
`
Ovo bi moglo biti povezano sa nedostatkom infekcije
infekcije, greškom pri
identifikaciji, stečenim imunitetom ili asimptomatskom infekcijom
`
mala osetljivost – mala brojnost patogena u vodi, prekoncentracija
neophodna
`
moguće
g
detektovati samo nekoliko patogena
g
- voda može da sadrži
stotine različitih patogena - koje patogene treba tražiti?
`
Metode ispitivanja patogena su relativno specifične i neće otkriti sve
prisutne patogene.
`
Molekularne metode i bioinformatika - otkrivanje šireg spektra
mikroorganizama - nije još uvek izvodljivo.
`
Velika Britanija je usvojila ovaj pristup i testovi za Cryptosporidium
oociste u prečišćenoj vodi
`
Analiza – zahteva specijalizovanu laboratoriju, obučeno osoblje i
odgovarajući nivo biosigurnosti.
`
Razvijene zemlje - nekoliko laboratorija van kliničkog okruženja
`
Testiranje patogena zahteva gajenje i manipulisanje patogenom,
`
potencijalni rizik po zdravlje analitičara
`
Za većinu patogena je potrebno nekoliko dana za dobijenje rezultata
`
Metodološki ograničenja – veliki oprez u interpretaciji rezultata
testiranja patogena.
`
Pozitivan rezultat - voda mikrobiološki neispravna, koristi se za
procenu nivoa rizika za potrošače
`
Pozitivni rezultati – koriste se samo u sistemima sa dobrim
upravljanjem,
lj j
d š j odluka
donošenje
dl k na osnovu procene rizika
i ik
`
Negativni rezultati - posmatrati sa određenom dozom skepse
obzirom na veliki broj mogućih patogena
`
Nivoi testiranja patogena (TP) - može da varira od pojedinačnih
testova ili rutinski monitoring izvorišta
`
TP – ne sme biti učinjeno na štetu suštinskog osnovnog praćenja.
`
Gde i kada treba da se uradi TP?
`
inicijalna ispitivanja novih izvorišta
`
Nakon uređaja
j za ppripremu
p
- negativan
g
za infektivne ppatogene,
g ,
`
Koliko uzoraka treba analizirati ? - statistički reprezentativan
`
TP– visoka cena
`
Dobar set mikrobioloških i nemikrobioloških parametara je verovatno
isplativiji
`
Trenutno detekcija mikrobioloških parametara uključuje:
U k
Uzorkovanje,
j filtraciju,
fil ij kultivaciju
k l i ij izabranog
i b
mikroorganizma
ik
i
na
selektivnoj podlozi, brojanje kolonija ili, u nekim slučajevima,
demonstracija rasta (npr testovi prisustvo-odsustvo)
prisustvo odsustvo)
`
proces koji može da potraje 24 do 72 sata
`
`
`
`
`
`
`
`
`
U poslednje dve decenije 20. veka - razvoj molekularne biologije i
brzo testiranje (manje od osam sati).
sati)
tehnikama lančane reakcije polimeraze (PCR) - brza, osetljiva i
specifična detekcija indikatorskih mikroorganizama i patogena.
Detekcija nekultivabilnih VIRUSA - npr. Norwalk virusi
specifičnost PCR i i naknadne metode verifikacije (hibridizacije,
sekvenciranje) - otkrivanje patogenih vrsta ili genotipova u okviru
Cryptosporidium
B i je
Brzina
j još
j š jedna
j d karakteristika
k kt i tik PCR i srodnih
d ih molekularne
l k l
t h ik
tehnika
Nekoliko istraživača su razvili PCR tehnike za brzu
detekciju E
E. coli i crevnih bacila - detekcija za
nekoliko sati
`
molekularne metode - procena vijabilnosti/infektivnosti otkrivenih MO?
`
prisustvo sekvence NK- potiče iz mrtvih ćelija ili čak od fragmenata DNK
`
Odgajivačke tehnike – izoluju se živi mikroorganizmi
`
Nekoliko tehnika ili kombinacije tehnika sada su dostupni za
prevazilaženje problema vijabilnost/infektivnosti
`
Primeri: upotreba inducibilne mRNK kao meta za RT-PCR (reverzne
transkriptaze - lančana reakcija polimeraze)
`
upotreba vijabilnost/infektivnosti metode za 'predkultivaciju” ciljnog
organizma pre PCR detekcije kao što je ćelijske kulture PCR metoda za
Cryptosporidium i virusa iako predkultivacija povećava ukupno vreme
testa.
`
Taksonomija mikroorganizama se pre svega zasniva na genotipiskim
a ne na fenotiskim karakteristikama.
`
genetska taksonomija - brza karakterizacija i poređenje genotipova.
`
Ovo je bilo korisno u istraživanjima epidamije - izvor epidemije i put
prenošenja MO
`
Napredak u kompjuterskoj, čip, lasera i optičkih tehnologija pružili su
i pružaju, nove mogućnosti za detekciju i identifikaciju MO
`
Nova oprema se koristi prvenstveno u istraživačkom prostoru, ali
nekoliko tehnologija se trenutno koriste u praksi, kao što su
pprotočnoa ((flow)) citometrija
j i sortiranje
j ćelija,
j ,
`
Konfokalna mikroskopija i lasersko skeniranje.
`
Mnoge metode su skupe
`
Cena opreme je visoka.
visoka
`
kombinacija kompjuterski čip tehnologije i molekularne
mikrobiologije,
`
treba da omogući
g automatsko testiranje
j više ppatogena
g
jjednim DNK
čipom
`
Moderne tehnologije – brza i pouzdana detekciju patogena ili indeks
/ indikatorskih mikroorganizama u bliskoj budućnosti
`
`
`
`
`
`
Izazovi koji ostaju za ove nove metode su:
Kvantifikacija Kvantitativne aspekte treba unaprediti jer sadašnje
molekularne metode su, u najboljem slučaju, samo semi-kvantitativne
Infektivnost. Vijabilnost i infektivnost otkrivenih MO je još uvek
neizvesna
"Pitanje koncentracija". Detekcija u vodi zahteva testiranje velike
količine (0.1-100 litara ili više), dok su nove tehnologije trenutno rade
sa malim količinama (0.00001-0.001 litara). Ovo zahteva metode
koncentracije - gubici oporavka.
oporavka
obuka kadrova i oprema - dalja primena ovih tehnologija u praksi
zahteva dalje
j pojednostavljenje
p j
j j i automatizaciju.
j
Troškovi Cena je i dalje visoka i trenutno nemaju primenu u rutinskom
monitoringu
`
`
`
`
`
`
Prvi motiv za bakteriološko ispitivanje piće - da li je voda koja se
k
konzumira
i kkontaminirana
t i i
mikroorganizmima
ik
i i tjtj. Patogenima
P t
i
mikrobiološki parametri - korisne informacije tokom procesa
proizvodnje vode za piće uključujući i istraživanja sliva,
karakterizacija izvora,
izvora efikasnost prečišćavanja i ispitivanje
distributivnog sistema.
indeks organizmi - meru količine fekalnog zagađenja izvora vode,
dok parametri indikatora mogu da se koriste da bi se dobile
informacije o efikasnosti tretmana
prisustvo MO posle tretmana ukazuje da patogeni mogu dalje biti
prisutni. Na primer, prisustvo spora sulfitoredukujućih klostridija ili
bakteriofaga u pijaćoj vodi ukazuje da veoma otporni mikroorganizmi
mogu preživeti,
kolonija
j aerobnih heterotrofna bakterija
j ili direktna
Direktno mikroskopsko brojanje - informacije o dostupnosti hranljivih
materija u vodI, koja može dovesti do estetskih problema ili u
prisustvu oportunističkih patogena.
`
metode za otkrivanje patogena je često teško sprovesti, jer su skupe
i dugo traju
`
Ne preporučuje se da se voda ispita u odnosu na svaki patogen
`
Ispitivanje finalne vode za patogene samo će potvrditi da su
potrošači bili izloženi patogenima
`
iispitivanje
iti j nepatogenih
t
ih organizama
i
kao
k indeks
i d k ffekalnog
k l
zagađenja
đ j
ili pokazatelj adekvatnosti tretmana
`
Ovo poglavlje opisuje parametre Indeks / indikatore koji su
najpogodniji za različite svrhe sa osnovnim ciljem da se smanji
fekalno-oralno prenošenje
p
j bolesti
`
Voda za piće ne sme da predstavlja rizik od Infekcije
`
Rizik od infekcije je pre svega povezan sa fekalnim zagađenjem, a
njegova kontrola zavisi od sposobnosti procene rizika po izvorište i
primeniti odgovarajuće mere za uklanjanje utvrđenih rizika.
`
U
Umesto
t da
d se pokuša
k š sa otkrivanjem
tk i j prisutnosti
i t ti patogena,
t
praksa
k jje
da se traže mikroorganizmi koji nisu patogeni, ali koji pouzdano
ukazuju na prisustvo fekalnog zagađenja a time i na prisustvo
patogena.
`
`
`
`
`
`
`
Brojni mikrobiološki parametri su korišteni kao 'Indeks' organizmi koji
ukazuju na količinu fekalnog zagađenja izvora vode,
najpouzdaniji je E.coli.
Provera efikasnosti tretmana pripreme u uklanjanju patogena
S š IIndikator
Savršen
dik t ttreba
b da
d bude
b d otporan
t
na procese obrade
b d kkao
najotporniji potencijalni patogen,
niti jjedan pparametar jje idealan.
U principu, tretman treba da uklobni sve sprorgene bakterije i enterične
viruse
P
t j bbrojni
j i mikrobiološki
ik bi l ški parametri
t i čiji jje zadatak
d t k praćenje
ć j kkvaliteta
lit t
Postoje
vode za piće od izvora do distributivnog sistema gde se kvalitet takođe
g
zbogg ppojave
j
biofilma .
može ppogoršati
`
`
`
`
`
`
`
MO i drugih indikatori parametri igraju bitnu ulogu u svim modelima koji
se koriste u proceni rizika
Tačan odnos između indikatorskih parametara i rizika za zdravlje je još
uvek nejasan
I k su istraživanja
Iako
i t ži j pokazala
k l da
d je
j zamućenost
ć
t i ffekalne
k l
streptokoki su nezavisni pokazatelji zdravstvenog rizika ne oni se još
uvek ne mogu koristiti u predviđanju rizika
Čak i tamo gdje su dostupne informacije o patogenima u pitkoj vodi
trenutni kvantitativni modeli za procenu su još uvek nepouzdani
Stvarna vrednost takvogg indikatorskogg paramtra
p
je
j u kvalitativnojj
proceni rizika,
Koristite se za identifikaciju kvarova koji se mogu pojaviti u procesu
pprečišćavanja
j i distributivnogg sistema.
Download

Mikrobiološki kvalitet vode za piće i procena rizika