Zanieczyszczenia mikrobiologiczne w kurniku
advertisement
OID (258) 3/2013 Zanieczyszczenia mikrobiologiczne w kurniku Powietrze jest środowiskiem niesprzyjającym życiu mikroorganizmów, w którym nie mogą one rosnąć i dzielić się. Jest ono jedynie miejscem ich okresowego przebywania i ośrodkiem umożliwiającym przemieszczanie się. Między drobnoustrojami występującymi w powietrzu nie wykształca się więc sieć powiązań metabolicznych (jak np. w wodzie czy glebie), dlatego nie tworzą one mikrobiocenozy, a jedynie przypadkowy zbiór mikroorganizmów. Drobnoustroje dostają się do powietrza w wyniku podmuchów wiatru, porywającego je z różnych środowisk (gleby, wody, odpadów, powierzchni roślin, zwierząt i in.), bądź też są tam aktywnie wyrzucane, np. podczas kichania, kaszlu, czy w procesie napowietrzania ścieków. W powietrzu działają również 3 podstawowe czynniki ograniczające: brak wystarczającej ilości składników pokarmowych, częsty deficyt wody, grożący wyschnięciem oraz promieniowanie słoneczne. Mechanizmem obronnym bakterii przed promieniowaniem słonecznym jest wytwarzanie barwników karotenoidowych. Karotenoidy, ze względu na obecność licznych wiązań podwójnych w cząsteczce (-C=C-), pełnią funkcję przeciwutleniaczy, gdyż jako silne reduktory, same ulegają utlenieniu przez wolne rodniki powstające pod wpływem światła. Dzięki temu chronione są przed utlenieniem ważne biologicznie makromolekuły (DNA, białka i in.). Bakterie pozbawione tych barwników zwykle giną szybko w powietrzu z powodu fotooksydacji (utleniania pod wpływem światła). Tłumaczy to, dlaczego kolonie bakterii opadłe z powietrza na otwarte płytki agarowe często są zabarwione. Zdol10 ność wytwarzania karotenoidów mają zwłaszcza prątki i ziarniaki. W atmosferze najdłużej mogą przebywać te formy, które ze względu na swoją budowę lub skład chemiczny są odporne na wysychanie i działanie promieniowania słonecznego. Można je podzielić na następujące grupy: • formy przetrwalnikujące bakterii, • formy wegetatywne bakterii wytwarzające barwniki karotenoidowe lub specjalne warstwy ochronne (otoczki, specjalna budowa ściany komórkowej), • zarodniki grzybów, • wirusy mające otoczkę. Najbardziej znaną formą przetrwalnikową bakterii są endospory. Są to twory powstające wewnątrz komórki i otoczone grubą osłoną zbudowaną z kilku warstw. Dzięki nim przetrwalniki są niezwykle odporne na działanie niekorzystnych czynników środowiska. W powietrzu atmosferycznym są one w stanie zachować żywotność przez bardzo długi czas. Produkują je tylko niektóre bakterie, głównie laseczki z rodzaju Bacillus i Clostridium. Ponieważ w jednej komórce powstaje zwykle jeden przetrwalnik, struktury te nie mogą służyć do rozmnażania. Inny rodzaj form przetrwalnikowych wytwarzają promieniowce (Actinomycetes), pospolite bakterie glebowe. Specjalne pionowo wzniesione, nitkowate komórki tzw. grzybni powietrznej tych bakterii, ulegają w końcowym odcinku fragmentacji tworząc liczne kuliste twory. Jako że sposób ich wytwarzania przypomina powstawanie tzw. konidiów u grzybów, one również nazywane są konidiami. W przeciwieństwie do endospor, konidia promieniowców służą także do reprodukcji. OID (258) 3/2013 Areozole biologiczne NATURALNE SZTUCZNE Wytwarzane w sposób naturalny. W skład ich wchodzą różne grupy mikroorganizmów oraz cząsteczki roślinne i zwierzęce. Wytwarzane eksperymentalnie z określonych gatunków mikroorganizmów oraz cząsteczek roślinnych i zwierzęcych. AEROFITOPLANKTON Wirusy, bakterie, promieniowce, grzyby, przetrwalniki glonów, mchów, porostów, pyłki, igiełki i inne cząstki roślinne. AEROZOOPLANKTON Jajeczka robaków (pasożytnicze i wolnożyjące, jajeczka owadów, przetrwalniki i cysty pierwotniaków i inne. Jeśli natomiast chodzi o grzyby, to wytwarzają one zarodniki (spory), które są specjalnymi komórkami rozrodczymi służącymi do rozmnażania bezpłciowego. Grzyby produkują zarodniki w ogromnych ilościach (nawet do 20 bilionów), które dostają się do powietrza i są przenoszone na znaczne odległości. Bardzo pospolitym typem zarodników, często spotykanym w powietrzu, są konidia. Konidia są zarodnikami powstającymi bezpłciowo, przez podziałów końcowych odcinków specjalnych strzępek. Przykładem mogą tu być konidia pospolitych grzybów pleśniowych: pędzlaka (Penicillium) i kropidlaka (Aspergillus). Trzeba miec na uwadze również fakt, że zarodniki są też produkowane przez rośliny zarodnikowe (paprocie, skrzypy, widłaki). Pyłek roślin wyższych to również rodzaj zarodników. Oprócz form komórkowych, w powietrzu występują wirusy, wśród których największą odpornością charakteryzują się te, których nukleokapsyd jest otoczony osłonką np. wirus grypy. Spośród wirusów o nieosłoniętym nukleokapsydzie stosunkowo dużą stabilność wykazują 12 enterowirusy. Oprócz wymienionych form szczególnie odpornych, w powietrzu występują też bardziej wrażliwe komórki i wirusy, ale ich żywotność jest dużo niższa. Uważa się, że spośród form wegetatywnych, bakterie gramdodatnie wykazują większą odporność niż gramujemne (zwłaszcza na wysuszenie), ze względu na grubszą ścianę komórkową. Poza tym wirusy są zwykle bardziej odporne niż bakterie. Mikroorganizmy w powietrzu występują w postaci układu koloidalnego zwanego aerozolem biologicznym lub bioaerozolem. Każdy koloid jest układem, w którym w ośrodku rozpraszającym (dyspersyjnym) występują cząstki składnika rozproszonego o wielkości pośredniej między molekułami a cząstkami widocznymi gołym okiem. W przypadku aerozoli biologicznych ośrodkiem dyspersyjnym jest powietrze (lub inny gaz), a fazą rozproszoną mikroorganizmy. Można wyróżnić dwa podstawowe źródła bioaerozolu: • naturalne - to przede wszystkim gleba i woda, z których mikroorganizmy są wynoszone przez ruchy powietrza, a także organizmy, np. grzyby emitujące olbrzymie ilości zarodników roznoszonych przez wiatr. W powietrzu istnieje zawsze pewna liczba drobnoustrojów tworząca naturalne tło; • bytowe - z higienicznego punktu widzenia, ważniejsze od naturalnych i związane z szeroko rozumianą działalnością człowieka. Emisje z tych źródeł są niebezpieczne z dwóch powodów: mogą rozprzestrzeniać OID (258) 3/2013 drobnoustroje patogenne (chorobotwórcze) oraz często powodują silne zwiększenie liczebności mikroorganizmów w powietrzu, znacznie przekraczające naturalne tło. Do najważniejszych źródeł bioaerozolu należą: • rolnictwo i przemysł rolno-spożywczy pod względem wielkości emisji jest to najpoważniejsze źródło bioaerozolu, będące efektem intensyfikacji metod produkcji rolnej. Aerozol powstaje podczas wykonywania większości prac rolniczych, np. zbioru plonów, w czasie transportu, przechowywania i przerobu surowców roślinnych i zwierzęcych, oraz w pomieszczeniach hodowlanych; • oczyszczanie ścieków; • gospodarka odpadami. Rzadko się zdarza, by drobnoustroje występowały w powietrzu samodzielnie. Zwykle są one związane z cząstkami pyłu lub kropelkami cieczy (wody, śliny i in.), dlatego cząstki bioaerozolu często przekraczają rozmiarami same mikroorganizmy i mogą występować w postaci dwóch faz: • fazy pyłowej (np. powstającej dzięki ruchom powietrza unoszącym kurz), lub • fazy kropelkowej (np. powstającej w wyniku kondensacji pary wodnej lub w czasie kichania). Cząstki pyłu są zwykle większe od kropelek i szybciej się osadzają (sedymentują). Wiąże się z tym różnica w zdolności penetracji układu oddechowego; kropelki bioaerozolu docierają do pęcherzyków płucnych, natomiast cząstki pyłu najczęściej są zatrzymywane w górnym odcinku dróg oddechowych. Poza tym, liczba drobnoustrojów związanych z jedną cząstką fazy pyłowej jest większa niż w przypadku fazy kropelkowej. Aerozol biologiczny stanowi duże zagrożenie zarówno dla ludzi, jak i zwierząt, co ilustruje poniższy rysunek. Można wyróżnić następujące grupy zagrożeń: • choroby zakaźne: wirusowe, bakteryjne, grzybowe i pierwotniacze; • choroby alergiczne; • zatrucia (np. endotoksyny i mykotoksyny). Badania mikroflory powietrza w pomieszczeniach dla różnych gatunków Areozole biologiczne zwierząt wykazały, iż w pomieszczeniach dla drobiu i trzody chlewnej znajduje saprofityczne patogenne (zakaźne) się największa ilość drobnoustrojów. Sprzyja temu wysoka temperatura i wilgotność oraz znaczne zapylenie pomieszczeń. Dużą rolę mieszane przypisuje się również dużemu zagęszczeniu ptaków na jednostce powierzchni. szkodliwe Oprócz wyżej wymienionych czynników niebagatelny wpływ ma również sezon Pogorszenie stanu higienicznego powietrza odchowu. Skład ilościowy i jakościowy Zakażenia ludzi, zwierząt i roślin mikroflory powietrza kurni- 14 OID (258) 3/2013 ków ulega dużym wahaniom w zależności od warunków środowiskowych (temperatury, wilgotności względnej powietrza oraz ruchu powietrza). Duże znaczenie w przypadku chowu i hodowli drobiu ma również ściółka, w której mikroorganizmy bytują i namnażają się, a następnie przenikają do powietrza. Wiele drobnoustrojów wykazuje swą aktywność dopiero przy odpowiednim odczynie środowiska, natomiast w niesprzyjających warunkach giną lub ograniczają swój rozwój, a na ich miejsce namnażają się inne, dla których warunki stają się optymalne. Wiadomym jest również, że ściółka wilgotna jest bardziej podatna na rozwój w niej drożdży i pleśni, natomiast bardziej sucha sprzyja rozwojowi bakterii. Ponadto udowodniono, że kwaśny odczyn pH nie sprzyja rozwojowi drobnoustrojów chorobotwórczych, będących przyczyną zakażeń zwierząt, które stanowią współcześnie światowy problem epidemiologiczny i sanitarno - higieniczny, zarówno ze względów zdrowotnych jak i konsekwencji ekonomicznych oraz zwiększonej emisji związków azotu (przede wszystkim amoniaku). Maksymalne ulatnianie się amoniaku ze ściółki zachodzi, gdy osiąga ona wilgotność względną 40 - 60%. Dodatkowo źródłami zakażenia ptaków patogennymi mikroorganizmami może być pasza i woda. Zanieczyszczenie pasz może wynikać nie tylko z faktu użycia komponentów o nieodpowiedniej jakości zarówno pod względem mikrobiologicznym, jak i niskiego stanu sanitarno - higienicznego podczas produkcji, ale również w czasie transportu i przechowywania pasz. Woda natomiast jest wysoce niedocenianym źródłem zanieczyszczeń mikrobiologicznych w produkcji drobiarskiej. Jakość zadawanej wody oraz czystość systemu jej zadawania mają wpływ na kondycję zdrowotną stada, efektywność prowadzonej profilaktyki (szczepień, leczenia) oraz stan mikrobiologiczny w przewo16 dzie pokarmowym. Jedną z zasadniczych cech jakościowych wody jest poziom jej biologicznego zanieczyszczenia. Woda przeznaczona do pojenia ptaków nie powinna zawierać więcej niż 100 mikroorganizmów (ogólna liczba bakterii) w 1 ml w temperaturze 22-36°C. Najczęściej stosowaną metodą oceny biologicznego zanieczyszczenia wody jest określenie koncentracji bakterii Escherichia coli i Streptococcus, które często są przyczyną zakażeń jelitowych u drobiu. Jest to zagadnienie szczególnie ważne, gdyż w systemie pojenia ptaków w czasie cyklu produkcyjnego dochodzi do namnażania się opornych na czynniki środowiska oraz antybiotyki bakterii i grzybów. Z tego powodu należy bezwzględnie pamiętać o odkażaniu systemu pojenia w czasie przerw pomiędzy kolejnymi wstawieniami ptaków. Stwierdzono, że wśród bakterii w budynkach inwentarskich najczęściej występują pałeczki Gram-ujemne z rodzaju Salmonella, Klebsiella, Pseudomonas, czy Escherichia coli, a także bakterie z grupy ziarniniaków, jak Staphylococcus, Streptococcus, Aerococcus, Micrococcus. Zwiększenie liczby mikroorganizmów w środowisku kurnika może prowadzić do bakteryjnego zakażenia przewodu pokarmowego u ptaków, szczególnie, jeśli dodatkowo zadziałają czynniki stresogenne, takie jak: nagła zmiana paszy, brak paszy, brak wody, duże zagęszczenie ptaków, stres cieplny czy niedowentylowanie. Jeżeli stres jest zjawiskiem długotrwałym, prowadzi to do obniżenia zdolności obronnej organizmu i zwiększonej podatności na zakażenia drobnoustrojami. Dochodzi również do zaburzeń w gospodarce mineralnej, a szczególnie dotyczy to takich pierwiastków, jak: wapń, magnez, sód, chlor oraz potas. Taki stan często kończy się zaburzeniem homeostazy w jelitach i pojawieniem się biegunki z dużą ilością wodnistej treści. Rozpatrując rodzaje grzybów, w kurnikach najczęściej dominują: Aspergilus ssp., Penicillum OID (258) 3/2013 naście rodzajów) wykazują silne działanie toksyczne, mutagenne, kancerogenne (rakotwórcze) i teratogenne (powodujące wady rozwojowe). Najczęściej są one przyczyną zatruć pokarmowych, ale wykazano również, że wdychanie pyłów zawierających aflatoksyny może powodować nowotwory wątroby oraz układu oddechowego. Rys. 1. Wyhodowane kolonie grzybów i pleśni z powietrza w kurniku w 2 tygodniu odchowu kurcząt brojlerów, czas sedymentacji 30 sekund. ssp., Alternaria ssp., Mucor ssp, Rizophus ssp., Fusarium ssp, Cladosporium ssp., Scopularopsis ssp. Potencjalne zagrożenie dla zdrowia, zarówno ptaków, jak i obsługi, mogą stanowić także mykotoksyny grzybów pleśniowych, a szczególnie z rodzajów Aspergillus ssp. i Penicillium ssp. Wdychanie toksyn grzybiczych często prowadzi do upośledzenia funkcji neuromotorycznych w drogach oddechowych. Najbardziej znane mykotoksyny, to aflatoksyny wytwarzane m. in. przez kropidlaka żółtego (Aspergillus flavus). Związki te (jest ich kilka- 18 Z omówionych powyżej powodów, w odchowie ptaków musimy dbać zarówno o stan sanitarno - higieniczny kurników, ale także o jakość zadawanej paszy, wody oraz materiału ściółkowego, na którym utrzymujemy ptaki.Zastosowane działania prewencyjne pozwolą obniżyć ryzyko wystąpienia chorób powodowanych przez mikroorganizmy patogenne. Dr hab. inż. Tomasz Mituniewicz Katedra Higieny Zwierząt i Środowiska Wydział Bioinżynierii Zwierząt UWEM w Olsztynie
