9. Mikrobiální kontaminace ovzduší

9.1. Hygienický význam mikrobiální kontaminace stájového vzduchu

Mikroorganismy jsou v uzavřených prostorech stálou součástí vzduchu stejně jako ve volné atmosféře. Jsou v něm vázány např. na kapénky slin, hlenů (v bezstelivovém ustájení) nebo na povrch jemných prachových částic. Jak prašnost, tak i mikrobiologické znečištění stájového vzduchu, řadíme mezi tzv. biotické (biologické) faktory mikroklimatu. Obě tyto složky spolu velmi úzce souvisejí (zvýšení prašnosti = zvýšení počtu mikroorganismů apod.). Směs těchto pevných látek se vzduchem se pak označuje jako aerosol.

Prachová částice je pro mikroby nejen nosnou podložkou, ale i ochranou před nepříznivými vlivy a do jisté míry i živnou půdou, z čehož plyne delší přežívání mikrobů v ovzduší. Patogenní bakterie však vydrží ve vzduchu poměrně krátce. Pro jejich dlouhodobé přežití a množení vzduch není vhodným prostředím, protože buněčné tělo na vzduchu vysychá. Odolné spóry hub (např. Aspergillus fumigatus) a některé bakterie jsou však dobře adaptovány na fyziologické stresy při přenosu vzduchem.

Stájový vzduch se odlišuje od vzduchu venkovního vyšším stupněm nasycení vodní parou a nepřítomností UV-složky světla (spektra). Sluneční záření (UV paprsky), totiž na bakterie působí sterilizačním účinkem a tím jim znesnadňuje přežívání a rozmnožování ve vnějším prostředí.

Výskyt mikroorganismů ve stájovém prostředí je dále ovlivněn faktory jako např. zdravotní stav zvířat, technologie provozu, hustota obsazení stáje a dnes především i technologie krmení. Množství zárodků ve stájovém ovzduší je závislé též na velikosti výměny vzduchu a správném využívání větracích zařízení. Vztahy všech těchto faktorů jsou však většinou značně propletené a složité.

Většinou se jedná o zárodky saprofytické nebo podmíněně patogenní (stafylokoky, mikrokoky, sarciny a střevní zárodky) a dále hlavně o spóry plísní a kvasinky. Indikátorem zdravotní nezávadnosti prostředí je udáván negativní výsledek na výskyt hemolytických streptokoků, Staphylokoka aurea nebo alba a v poslední době nabývá na významu  i hodnocení nálezu E.coli.

Mikrobiální kontaminace ovzduší značně kolísá od 1 . 103 až 1 . 108 . m-3. Obecně se považuje za hranici, kterou by neměl počet mikroorganismů přesáhnout 250 . 103 . m-3. Nejvyšší mikrobiální zátěž nalézáme ve stájích pro drůbež, průměrnou ve stájích pro prasata a nejnižší ve stájích pro skot.

Jako opatření proti nadměrné mikrobiální kontaminaci stájového ovzduší je třeba uplatňovat kromě omezování zdrojů prašnosti i mnoho dalších zásad jako např. dodržování přiměřené hustoty obsazení stájí, dezinfekce vyprázdněných stájí, filtrace větraného vzduchu apod. Součástí prevence mikrobiální kontaminace je i udržování optimálního bioklimatu (stájové vlhkosti, prevence vzdušné kondenzace s možným růstem plísní na stěnách atd.)

Mikrobiální kontaminace může být primární nebo sekundární. Primární kontaminace bývá způsobena lidmi, zvířaty a materiály jako hlavními zdroji mikroorganismů. Může vznikat při normálním nebo zesíleném vylučování zárodků ve vydechovaném vzduchu. Má hlavní význam pro šíření nakažlivých onemocnění aerogenní cestou. Sekundární kontaminace je pak podmíněna technologickými podmínkami, které ovlivňují množství částic v ovzduší a dobu jejich vznášení.

 

9.2. Přenos chorob vzduchem

Vzdušná cesta je přirozeným způsobem pro přenos některých patogenních mikroorganismů. Následující tabulka uvádí nejznámější patogeny hospodářských zvířat, u kterých je prokázáno, že jsou přenášeny vzduchem:

Tabulka č.13  Patogenní zárodky a onemocnění hospodářských zvířat šířená vzduchem

Patogen

Onemocnění

Bakterie

 

Bordetella bronchiseptica

Sípavka prasat

Brucella suis (B. melitensis)

Brucelóza prasat

Rhodococcus equi (Corynebacterium equi)

Záněty plic u koní

Erysipelothrix rhusiopathiae

Červenka prasat

Escherichia coli

Koliinfekce mláďat

Haemophilus parasuis

Polyserisitis suis – zánět seróz (pohrudnice, pobřišnice, osrdečník) prasat

Actinobacillus pleuropneumoniae

Nakažlivá pleuropneumonie selat

Listeria monocytogenes

Listerióza

Leptospira pomona

Leptospiróza

Mycobacterium avium

Tuberkulóza ptáků

Mycobacterium tuberculosis

Tuberkulóza zejména člověka

Mycoplasma gallisepticum

Mykoplasmóza drůbeže

Mycoplasma hyorhinis

Eenzootická pneumonie prasat

Mycoplasma suipneumoniae

Pneumonie prasat

Pasteurella multocida

Pneumonie prasat

Salmonella pullorum

Pasteurelóza zajíců a králíků pulorová nákaza kuřat

Salmonella typhimurium

Salmonelózy zvířat

Staphylococcus aureus

Stafylomykózy zvířat

Streptococcus suis type II

Streptomykózy zvířat

Plísně

Onemocnění

Aspergillus flavus

Aflatoxikózy

Aspergillus fumigatus

Aspergilózy drůbeže

Aspergillus niger

Aspergilózy drůbeže

Coccidioides immitis

Kokcidioidomykózy zvířat a člověka

Cryptococcus neoformans

Kryptokokózy

Histoplasma farcinorum

Epizootický zánět lymfatických cév

Rickettsie

Onemocnění

Coxiella burnetii

Q horečka

Protozoa

 

Toxoplasma gondii

toxoplazmóza

Viry

 

 

Africký mor prasat

 

Leukóza ptáků

 

Slintavka a kulhavka

 

Infekční gastroenteritida prasat

 

Rinitidy – infekční záněty sliznice nosní

 

Infekční bronchitida drůbeže

 

Infekční laryngotracheitida drůbeže

 

Infekční nefróza drůbeže

 

Nakažlivá obrna prasat

 

Markova choroby

 

Newcastleská choroba prasat

 

Mor drůbeže

 

Ornitóza

 

Kloboukova choroba, vesikulární choroba, syndrom SMEDI

 

Chřipka prasat

 

Infekční gastroenteritida prasat

(Kursa aj., 1998)

 

Nicméně přenos vzduchem neznamená, že dýchací ústrojí je jedinou, nebo hlavní cestou nakažení. Mikrobiální kontaminace na suchých i mokrých površích potravy může vést k perorální infekci zvířat, jak se předpokládá u slintavky a kulhavky. Přenos vzduchem není tedy nutně omezen na respirační patogeny. Například inokulace aerosolem Salmonella typhimurium na obličejovou část hlavy anebo na celé tělo vedla k infekci telat. Tyto experimentální nálezy podporuje epidemiologická evidence u individuálně ustájených telat, kde je nákaze Salmonella typhimurium přičítáno pouze 40 % případů infekce zprostředkované kontaktem a 60 % vzduchem. Podobně mohou být nosnice nakaženy aerosolem Salmonella enteritidis a selata při odstavu, vystavena aerosolu enterotoxigenních kmenů salmonel, mohou onemocnět silnými a někdy až fatální průjmy.

Slintavka a kulhavka je nejlepším příkladem vzdušného přenosu nákazy (na více než 10 km) mezi hospodářskými zvířaty. Množství viru, rozptylovaného vydechovaným vzduchem, dále výkaly, močí a dalšími exkrety, je závislá na stádiu choroby. Vzhledem k malé přežitelnosti viru v aerosolu je překvapující, že přenos aerogenní cestou se vůbec vyskytuje. Avšak kombinace vysokého obsahu virů ve vdechovaném vzduchu a ostatních exkretech a nízká potřebná infekční dávka u některých hospodářských zvířat, zvláště prasat a skotu, zajišťuje úspěch přenosu této choroby.

 

9.3. Metody stanovení mikrobiální kontaminace ovzduší

9.3.1. Sedimentační metoda (Kochova)

Jde o nejstarší a nejjednodušší způsob stanovení mikrobiálního znečištění ovzduší, jehož principem je sedimentace vzdušného aerosolu na otevřenou Petriho misku s živnou půdou. Podobně jako u stanovení prašnosti je během odběru (sedimentace) Petriho misku nutné chránit před náhodnou kontaminací. Proto ji stavíme na stanoviště nejlépe na dno plechové nebo plastové roury vysoké nejméně 40 cm.

Při tomto stanovení vycházíme z předpokladu, že na plochu 100 cm2 Petriho misky sedimentuje za dobu 5 minut mikrobiální aerosol z 10 litrů vzduchu.

Po skončení odběru Petriho misku neprodleně zakryjeme víčkem a následně kultivujeme. Teplota a doba kultivace je závislá na druhu použité živné půdy. Po kultivaci počítáme veškeré okem viditelné kolonie, které označíme.

Množství mikroorganismů sedimentovaných z 1 m3 vzduchu stanovíme přepočtem dle Spurného:

n – počet mikroorganismů v 1 m3 vzduchu

a – počet kolonií na Petriho misce

t – doba expozice [min.]

r – poloměr Petriho misky [cm]

 

9.3.2. Impaktní metoda (aeroskopická)

Princip metody:

Proud vzduchu je prosáván přes zúžený profil na otáčející se Petriho misku s živnou půdou. Mikroby obsažené ve vzduchu stanovíme po kultivaci Petriho misky a následném spočítání narostlých kolonií. Teplotu a dobu inkubace volíme dle použité půdy.

Přístroje používané k impaktní analýze:

Aeroskop Chirana S

Jde o modifikované nasávací zařízení, v jehož hlavici se nachází kulatá destička z plexiskla, v níž je umístěna štěrbina. Tato štěrbina usměrňuje proud nasávaného vzduchu na Petriho misku, která se vkládá na otáčející se podstavec, který je umístěn pod hlavicí. Podstavec s miskou se otáčí 0 360° za 1 minutu. Při odběru se Petriho miska pod štěrbinou celá otočí, čímž je zajištěno celé pokrytí plochy misky.

Na obrázku č.78 je uveden celkový pohled na Aeroskop s popisem hlavních součástí.

Obrázek č.78  Celkový pohled na Aeroskop

Obrázek č.79 ukazuje horní pohled na přístroj s odstraněnou hlavicí

Obrázek č.79  Horní pohled na Aeroskop

 

Aeroskop MAS–100

Aeroskopy MAS-100® společnosti Merck jsou spolehlivé přístroje pro denní použití, vyvinuté na principu Andersonova impaktního aeroskopu (viz obrázek č.80). Vzduch je nasáván perforovaným víkem s 400 otvory a směřován na živné médium ve standardní 90 mm Petriho misce nebo 60 mm otiskové misce. Senzor průtoku vzduchu zajišťuje konstantní průtokovou rychlost vzduchu (v reálném čase) 100 l/min. během mikrobiálního vzorkování (s výjimkou MAS-100 Eco®) a automaticky provádí odpovídající úpravu, dojde-li k odchylkám vzhledem k výšce nalitého agaru, perforaci víka a hustotě vzduchu. Aeroskop MAS-100® je dostupný v pěti různých verzích pro různé aplikace. Všechny verze splňují požadavky ISO 14698-1.

Obrázek č.80  Aeroskop MAS-100

 

9.3.3. Impingerová metoda

Principem impingerové metody je prosátí vzduchu tryskou ponořenou do kapaliny, v níž dochází k zachycení mikroorganismů obsažených ve vzduchu. Následnou kultivací kapaliny na živné půdy stanovíme množství zárodků.

Postup:

Do sterilní nádoby (impingeru) nepipetujeme 10 ml tekutiny (nejlépe fyziologický roztok). Přes impinger prosajeme 10 – 20 litrů vzduchu a následně odebereme 0,1 – 0,5 ml kapaliny ke kultivaci. Dle použité půdy inkubujeme nejčastěji při 37°C po dobu 24 – 48 hodin. Po kultivaci vyhodnocujeme narostlé kolonie.

Výhody metody:

Jelikož je vzdušný aerosol nasáván přes trysku do kapalného prostředí poměrně velkou rychlostí, dochází k rozbití větších (nejčastěji prachových) částic na menší, čímž se výrazně zvýší účinnost záchytu mikroorganismů. Metoda dále umožňuje kultivaci na více půdách, případné provedení biologického pokusu, čímž je umožněna precizní diagnostika bakterií i virů.

 

9.3.4. Filtrační metody

Jejich principem je záchyt mikroorganismů na různých typech filtrů a následná kultivace na živných půdách.

a) Vláknité filtry

Filtr se po prosátí stanoveného množství vzduchu promyje ve fyziologickém roztoku, z něhož se následně odebírá množství 0,1 – 0,5 ml a kultivuje na pevných půdách.

b) Membránové filtry

Membránové filtry mají přesně definovanou velikost pórů. Po prosátí vzduchu se filtr položí na povrch živné půdy a následně inkubuje. Mikroby tvoří kolonie na povrchu filtru a živiny pro svůj růst získávají difuzí přes filtr.

c) Filtry rozpustné ve vodě

Jedná se o filtry, které se po prosátí vzduchu rozpustí v definovaném množství fyziologického roztoku, z něhož se následně odebrané vzorky kultivují na živných půdách.