Изучение видового состава микроорганизмов производственной среды животноводческих помещений

ВВЕДЕНИЕ

Современное промышленное животноводство характеризуется высокой концентрацией поголовья крупного рогатого скота на специализированных комплексах. Индустриализация животноводства, перевод его на промышленную основу предполагает глубокую качественную перестройку всех технологических процессов. При таких интенсивных условиях ведения сельского хозяйства происходит аккумуляция биологических агентов на различных производственных объектах животноводческих предприятий. Это влечет за собой возникновение массовых дисбиозов у животных и, как следствие, рост числа инфекционных заболеваний [1-3].

Производственные объекты животноводческих комплексов являются резервуаром микроорганизмов различных семейств и родов, среди которых есть как условно-патогенные, так и патогенные представители. При длительном воздействии повышенной влажности различная микрофлора контаминирует строительные конструкции животноводческих комплексов, тем самым увеличивая риск возникновения инфекционных болезней [4-7].

Инфекционные болезни сельскохозяйственных животных наносят значительный ущерб животноводческой отрасли. Одной из главных причин их возникновения является низкий уровень ветеринарно-санитарной культуры на фермах различного уровня. Данные причины часто провоцируют появление желудочно-кишечных, респираторных и других патологий инфекционной природы, вызванных как патогенной, так и условно-патогенной микрофлорой (кокки, протеи, клебсиеллы и др.), которая увеличивает свою вирулентность на фоне ослабления устойчивости организма под воздействием неблагоприятных факторов, связанных с нарушением условий кормления, ухода и содержания [8-10].

Ветеринарным специалистам приходится учитывать весь комплекс существенно изменившихся под влиянием технического прогресса факторов среды обитания животных и создавать оптимальную среду для их обеспечения. Однако в современных условиях внимание ветеринара направлено не только непосредственно на животное, его здоровье и продуктивность, но и на охрану внешней среды от различных загрязнений, связанных с деятельностью животноводческих хозяйств промышленного типа. Важнейшую роль играют охранные мероприятия и соблюдение строгого ветеринарного режима в комплексах. Высокая плотность размещения на ограниченной территории помещений и животных в них заставляет вводить жесткие меры для защиты ферм от заноса инфекционных болезней [11-13].

Окружающая животного производственная среда, оставленная без внимания, не позволяет успешно решать вопросы профилактики инфекционных болезней не только в отношении возбудителей особо опасных инфекций, но и условно-патогенной микрофлоры, которая при определенных благоприятных для нее условиях может приобрести патогенность и тем причинить огромный ущерб. Значительное количество микроорганизмов выделяется при физиологических актах животных: кашле, чихании, дефекации, мочеиспускании. Животноводческие помещения, куда попадают патогенные и условно-патогенные микроорганизмы, обычно не являются местом их естественного обитания. Здесь чаще всего отсутствуют благоприятные условия для развития: питательные вещества, оптимальные температура и pH среды. Однако в объектах, содержащих большое количество органических веществ, такие микроорганизмы долгое время могут сохранять не только жизнеспособность, но и патогенность, они обнаруживаются на поверхностях животноводческих построек, транспортных средств, в навозе, сырье животного происхождения и во многих других объектах ветеринарно-санитарного надзора. Степень контаминации объектов производственной среды зависит главным образом от наличия инфекционных заболеваний среди поголовья животных. Заболевшие особи постоянно выделяют патогены в производственную среду. Распространение возбудителей инфекций происходит с необеззараженных поверхностей помещений. Одной из постоянно действующих причин обсемененности микроорганизмами объектов производственной среды являются животные-микробоносители, которые представляют даже большую опасность распространения в хозяйстве патогенной микрофлоры и поддержания эпизоотического очага, чем явно больные животные, поскольку последних можно изолировать до выздоровления [14-17].

Главным источником контаминации производственных объектов животноводческих помещений являются животные, выделяющие патогенную и условно-патогенную микробиоту с фекалиями и воздушно-капельным путем, причем чем интенсивнее загрязнена среда выделениями, тем выше вероятность контаминации объектов соответствующими патогенами. Для многих видов микроорганизмов кишечник является биотопом, то есть единственной средой их обитания. Следовательно, обнаружение в исследуемом материале (воде, кормах, пробах с поверхностей животноводческих помещений и др.) представителей микрофлоры кишечника служит непосредственным показателем фекального загрязнения объекта и указывает на возможное присутствие возбудителей кишечных инфекций (сальмонеллеза, иерсиниоза и др.) [18-20].

Многие микроорганизмы, циркулирующие на животноводческих объектах, обладают резистентностью, связанной с природными особенностями строения микробной клетки и ее метаболизма: наличием многослойной клеточной стенки, образованием биопленки, способностью к ферментативной деградации или активному выбросу ксенобиотиков из клетки. Уникальной клеточной оболочкой обладают бактериальные споры, благодаря ей они выдерживают концентрацию биоцидов, в тысячи раз превышающую концентрации, эффективные в отношении вегетативных клеток. Плотная оболочка споры препятствует проникновению внутрь клетки биоцидов, нейтрализует действие некоторых из них. На долю оболочки приходится до 50% сухой массы споры. Все эти особенности обеспечивают резистентность спор к действию факторов внешней среды, в том числе биоцидов. Микобактерии также высокорезистентны ко многим биоцидам, устойчивы к действию кислот, щелочей, хлоргексидина, четвертичных аммониевых соединений, тяжелых металлов и красителей. Микобактерии способны образовывать биопленку (например, в системах водоснабжения), которую удалить труднее, чем биопленку энтеробактерий [21-23].

Образование биопленки – одно из проявлений выживаемости у бактерий, которое определяет их устойчивость к действию неблагоприятных факторов, в том числе биоцидов. Биопленка – это сообщество микроорганизмов, иногда разных видов, имеющих общую внешнюю оболочку гликокаликс, который служит барьером, защищающим клетки от внешних воздействий. Повышенная устойчивость к биоцидам была обнаружена у растущих в виде биопленки видов Pseudomonas, Burkholderia cepacia, Escherichia coli, Кlebsiella pneumoniae, Enterococcus faecalis, Legionella pneumophila, Salmonella typhimurium, Yersinia enterocolitica [24-26].

В ветеринарной практике нашел обширное применение целый ряд высокоэффективных антибиотиков широкого спектра действия. Они обеспечивают высокий эффект при профилактике и лечении респираторных и желудочно-кишечных инфекций. Однако длительное и бесконтрольное использование антибиотиков приводит к возникновению значительного количества резистентных штаммов микроорганизмов [27][28].

Актуальностью и новизной данной работы является анализ данных о видовом составе микрофлоры производственных объектов животноводческих помещений и уровне их контаминации, классификация выделенных микроорганизмов по семействам и группам устойчивости к дезинфектантам, что позволит своевременно проводить качественные ветеринарно-санитарные мероприятия (мойку, дезинфекцию) для предотвращения рисков возникновения инфекционных заболеваний.

Цель исследования – изучить видовой состав микроорганизмов производственной среды животноводческих помещений, уровень контаминации и классифицировать выделенную микрофлору по семействам и группам устойчивости к дезинфицирующим препаратам.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Материалом для исследования являлись 184 пробы, отобранные до проведения мойки и дезинфекции с различных поверхностей из 4 помещений, расположенных в животноводческом хозяйстве Омской области.

Общая зоотехническая характеристика хозяйства. Размер санитарно-защитной зоны хозяйства составляет не менее 500 м до других животноводческих сельскохозяйственных предприятий и отдельных объектов, включая приусадебные участки населенного пункта. Основным видом хозяйственной деятельности является выращивание зернобобовых культур и разведение крупного рогатого скота молочного направления, производство сырого молока. Хозяйство имеет статус племенного завода по разведению крупного рогатого скота молочного направления красной степной породы. Молочный комплекс реконструирован из типовых коровников для привязного содержания крупного рогатого скота на 200 ското-мест. В хозяйстве имеется автоматизированный доильный зал «Параллель» (введен в эксплуатацию в 2020 г.) на 24 ското-места, S = 420 м2. Помещение разделено на три части: доильный зал и два боковых коровника.

Хозяйство является благополучным по остроинфекционным заболеваниям. Проводятся диагностические исследования согласно плану противоэпизоотических мероприятий, направленных на предупреждение таких инфекционных заболеваний, как туберкулез, бруцеллез, лейкоз, гиподерматоз, хламидиоз, лептоспироз. Животных вакцинируют против сибирской язвы, эмкара, бруцеллеза, пастереллеза, энтерококковой инфекции, колибактериоза, сальмонеллеза, клебсиеллеза и протейной инфекции, стригущего лишая и обрабатывают от гиподерматоза.

Ежегодно разрабатывается план организационно-хозяйственных, зоотехнических и ветеринарных мероприятий по профилактике лейкоза: изолированное выращивание ремонтных телок, учет происхождения телок при отборе.

Регулярно проводится дезинфекция всех животноводческих помещений. Комплекс полностью огорожен, при въезде имеется санпропускник, входы в коровники и телятники оборудованы дезбарьерами.

Объекты исследований. Коровник – дойное стадо (48 проб с 6 объектов): пол в стойлах (резина), стены в стойлах, стены при входе, оконные рамы (дерево), ограждения стойла, дверь в коровник (дерево). Телятник (48 проб с 6 объектов): пол внутри клеток (солома), стены в стойлах, стены при входе, оконные рамы (пластик), ограждения клеток для телят, дверь в телятник. Родильное отделение (48 проб с 6 объектов): пол в стойлах (резина), стены в стойлах, стены при входе, оконные рамы (дерево), перегородки в стойлах, дверь в родильное отделение. Доильный зал «Параллель» (40 проб с 5 объектов): пол доильного зала (резина), стены (кафель), оконные рамы (пластик), доильные аппараты, ограждения доильной установки.

Пробы отбирали при относительной влажности в коровнике – 81%, телятнике – 72%, родильном отделении – 74%; температуре в помещениях – (24 ± 2) °C; в телятнике установлена автоматизированная система вентиляции.

Отбор проб с поверхностей различных объектов осуществляли методом смывов согласно методическим рекомендациям MP 4.2.0220–20¹. Стерильный зонд-тампон увлажняли, опуская его в транспортную среду Amies, непосредственно перед взятием смыва. При этом составляли документ, включающий в себя информацию, необходимую для однозначной идентификации объекта: место взятия, основания и условия отбора, дата и время взятия проб, условия и сроки доставки в диагностическую лабораторию.

Идентификацию микроорганизмов, относящихся к семействам Enterobacteriaceae и Staphylococcaceae, проводили при помощи биохимических мультимикротестов: ММТ Е24 и ММТ С (ООО НПО «Иммунотэкс», Россия) соответственно. Данные мультимикротесты предназначены для определения биохимической активности энтеробактерий и стафилококков в ходе бактериологического анализа и их идентификации до вида и основаны на определении у этих микроорганизмов ферментных систем, действующих на соответствующие субстраты. Микроорганизмы семейства Bacillaceae идентифицировали с помощью селективной питательной среды Донована, которая содержит селективный агент хлорид лития. Опыты проводили в лаборатории диагностических исследований и биотехнологий ФГБНУ «Омский аграрный научный центр».

Статистическая обработка результатов велась с использованием программы Microsoft Excel.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В результате проведенных исследований установлено, что в помещениях коровника (дойное стадо) микрофлора представлена различными микроорганизмами. Такие производственные объекты, как пол, стены в стойлах и ограждения в них, подвержены высокой микробной загрязненности. В 48 исследуемых пробах в 122 случаях (n = 93) обнаруживали следующие виды микроорганизмов (табл. 1): смывы с пола – E. coli и E. faecalis (100,0% проб), Proteus mirabilis и Klebsiella aerogenes (75,0%), Citrobacter freundii и Morganella morganii (62,5%); со стен – E. coli и P. mirabilis (87,5%), C. freundii, M. morganii, Bacillus cereus и Staphylococcus sciuri (75,0%), E. faecalis (62,5%); с ограждений стойла – E. coli, K. aerogenes, E. faecalis, Staphylococcus capitis и Staphylococcus simulans (62,5%).

Низкий уровень микробной контаминации отмечали на поверхностях оконных рам: K. aerogenes (62,5%) и S. sciuri (37,5%); двери, ведущей в коровник: S. sciuri (62,5%); в пробах, отобранных со стен у входа: C. freundii и E. faecalis (62,5%).

В помещении для содержания телят из 48 исследуемых проб в 54 случаях (n = 49) были выделены микроорганизмы, которые интенсивно контаминируют такие объекты, как пол (Hafnia alvei – 100,0% проб, C. freundii – 75,0% и E. faecalis – 75,0%), ограждения клеток для телят (E. faecalis – 87,5% и C. freundii – 37,5%), стены в стойлах (C. freundii – 62,5%). На поверхностях оконных рам, стен у входа и двери в телятник были обнаружены Staphylococcus lentus в 75,0% проб (табл. 2).

В 48 исследуемых пробах из помещения родильного отделения микроорганизмы были обнаружены в 52 случаях (n = 46). Высокий уровень микробной контаминации наблюдали в материале, отобранном с поверхности пола (Klebsiella ozaenae – 87,5%, H. alvei – 87,5%, P. mirabilis – 75,0%) и расположенных в стойлах стен (Staphylococcus intermedius – 87,5%, H. alvei – 62,5% и P. mirabilis – 62,5%).

Низкий уровень микробной контаминации был установлен на оконных рамах и двери в родильном отделении – S. intermedius (87,5 и 37,5% проб соответственно). K. ozaenae обнаруживали в 25,0% смывов с поверхности перегородок, P. mirabilis были идентифицированы в 37,5% проб, взятых с расположенных при входе стен (табл. 3).

Из 40 исследуемых проб, отобранных в помещении доильного зала, в 84 случаях (n = 69) была выявлена микрофлора, которая характеризовалась большим разнообразием микроорганизмов. В смывах с пола E. coli, Proteus vulgaris и S. simulans обнаруживали в 87,5% проб, H. alvei, C. freundii, M. morganii, E. faecalis выявляли в 75,0% проб; с ограждений доильной установки – E. coli (62,5%), H. alvei, M. morganii, E. faecalis и S. intermedius обнаруживали в 37,5% проб (табл. 4).

На поверхностях стен, окон и доильных аппаратов отмечали низкий уровень микробной загрязненности. В 75,0% проб, взятых с поверхностей стен, были выявлены S. sciuri и в 62,5% – C. freundii; в смывах с поверхностей окон обнаружены S. simulans и M. morganii (62,5 и 37,5% соответственно), доильных аппаратов – S. sciuri (37,5%).

Выделенные микроорганизмы принадлежат к следующим группам устойчивости к дезинфектантам: малоустойчивые – E. coli, P. mirabilis, P. vulgaris, K. aerogenes, C. freundii, M. morganii, H. alvei, K. ozaenae и E. faecalis; устойчивые – S. capitis, S. simulans, S. intermedius, S. sciuri и S. lentus; особо устойчивые – B. cereus.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований можно сделать вывод, что видовой состав микрофлоры помещений для содержания крупного рогатого скота представлен как патогенными, так и условно-патогенными микроорганизмами, входящими в семейства Enterobacteriaceae, Bacillaceae и Staphylococcaceae. Представителями первого из них являлись: E. coli (возбудитель колибактериоза молодняка сельскохозяйственных животных), P. mirabilis (вызывает гнойно-воспалительные процессы в ранах), P. vulgaris (вызывает кормовые токсикоинфекции, гнойно-воспалительные процессы в ранах, энтериты, перитониты и сепсис), K. aerogenes (возбудитель оппортунистических инфекций), C. freundii (возбудитель инфекционных заболеваний мочевыделительной, дыхательной, кровеносной систем), M. morganii (инфекции мочевыводящих путей), H. alvei (уроинфекции, пневмонии, сепсис), K. ozaenae (инфекции верхних дыхательных путей), E. faecalis (инфекции мочевыводящих путей, желудочно-кишечного тракта, эндокардит). В пробах с производственных объектов обнаруживали бактерию B. cereus из семейства Bacillaceae, которая вызывает инфекции желудочно-кишечного тракта. Патогенными микроорганизмами из семейства Staphylococcaceae являлись S. sciuri (инфекции мочевыводящих путей, крови, эндокардит), S. capitis (возбудитель инфекционного менингита, остеомиелита, эндокардита), S. simulans (бактериемия, эндокардит), S. intermedius (возбудитель мастита, кожных инфекций), S. lentus (абсцесс, сепсис).

Полученные данные о содержании микроорганизмов в производственной среде животноводческих помещений позволили определить места наибольшего бактериального загрязнения. Наиболее высокую микробиологическую нагрузку наблюдали на таких объектах, как пол, стены и ограждения в стойлах коровника (дойное стадо), а также пол и ограждения доильной установки, расположенные в доильном зале. При этом микрофлора характеризовалась большим видовым разнообразием микроорганизмов. Низкий уровень микробной диссеминации установлен в помещениях родильного отделения и телятника, где содержится небольшое поголовье животных.