Концентрация вирусов из сточных вод

Аннотация научной статьи по ветеринарным наукам, автор научной работы — Резник Вадим Израилевич, Лебедева Людмила Андреевна, Савосина Лариса Владимировна, Исаева Наталья Владимировна

Кишечные вирусы являются многочисленной группой РНК-содержащих вирусов возбудителей вирусных гастроэнтеритов. Из всех объектов окружающей среды наиболее эпидемически значимым в распространении кишечных вирусов и инфицировании ими людей является вода. С целью сравнительной оценки методов концентрации вирусных РНК и вирусов кишечной группы из сточных вод провели исследования параллельно методом двухфазного разделения и фильтрования через диск на основе полиамидной мембраны 17 проб. Была установлена большая выявляемость РНК и вирусов при использовании фильтрования в 3,2 раза, а положительных проб в 2,2 раза. Аналогичная закономерность выявлена при сравнении 81 пробы концентрированной двухфазным методом и 32 проб после фильтрования.

Похожие темы научных работ по ветеринарным наукам , автор научной работы — Резник Вадим Израилевич, Лебедева Людмила Андреевна, Савосина Лариса Владимировна, Исаева Наталья Владимировна

Comparative evaluation of methods of concentration intestinal virus in the waste water

Intestinal viruses are a large group of RNA viruses causative agents of viral gastroenteritis. Of all the objects of the environment most epidemiologically important in the spread of intestinal viruses and infection of humans is water. To compare the concentration of viral RNA methods and intestinal viruses from wastewater studies conducted in parallel by the two-phase separation and filtration through a disk-based polyamide membrane 17 samples. Was established large RNA detection and virus filtering by using a factor of 3.2, and positive samples in 2.2 times. A similar pattern was revealed when comparing the 81 samples of concentrated two-phase method and 32 samples after filtration.

8. Об утверждении Положения о проведении социально-гигиенического мониторинга: Постановление Правительства РФ от 02.02.2006 г. № 60. М., 2006.

9. Определение экспозиции и оценка риска воздействия химических контаминантов пищевых продуктов на население: МУ 2.3.7.2519-09. М., 2009.

10. Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 г. (утв. распоряжением Правительства РФ от 25.10.2010 г. № 1873-р).

11. О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2012 г.: Государственный доклад. М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2013. 176 с.

12. Пилат Т.Л., Иванов А.А. Биологически активные добавки к пище (теория, производство, применение). М.: Авваллон, 2002. 710 с.

13. Романова О.Б., Пятырова Е.В., Ефременко Е.В., Пугачева В.В. Санитарно-гигиеническая оценка организации питания дошкольников Владивостока // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2013. №2-3. С. 63-66.

14. Санитарно-эпидемиологические требования к организации питания обучающихся в общеобразовательных учреждениях, учреждениях начального и среднего профессионального образования: СанПиН 2.4.5.2409-08.

15. Скурихин И.М., Тутельян В.А. Таблицы химического состава и калорийности российских продуктов питания: справочник. М.: ДеЛи принт, 2011. 276 с.

16. Смолянский Б.Л., Лифляндский В.Г. Диетология. Новейший справочник для врачей. СПб: Сова; М.: Издательство Эксмо, 2003. 816 с.

17. Социально-гигиенический мониторинг. Контаминация продовольственного сырья и продуктов питания химическими веществами. Сбор, обработка и анализ показателей: МУ 2.3.7.2125-06.

FEATURES AND TYPICAL MISTAKES SOCIO-HYGIENIC MONITORING FOR HUMAN NUTRITION

Vladivostok State Medical University Ministry of Health of the Russian Federation, Vladivostok

This paper presents the features and typical mistakes public health monitoring (SHM) in the field of nutrition, bearing systemic, that is inherent throughout the system regardless of the SHM features of the organization of this type of the activity Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Welfare brow-century (Rospotrebnadzor) in any institution of Rospotrebnadzora. Reformulated recommendations for improving SHM in this area, producing reliable results, and for the prevention of the most common mistakes in its implementation.

Keywords: public socio-hygienic monitoring (SHM), the power of the population, the specialness, typical errors recommendations.

Сведения об авторе

Петров Владимир Александрович - доктор медицинских наук, профессор кафедры гигиены ГБОУ ВПО ТГМУ Минздрава России, телефоны: (4232)-245-74-45, (4232)-244-61-91, (4232)-241-60-74, e-mail: [email protected], 690066, г. Владивосток, ул. Шилкинская, д. 11, кв. 257.

В.И. Резник, Л.А. Лебедева, Л.В. Савосина, Н.В. Исаева

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА мЕТОДОВ КОНЦЕНТРАЦИИ КИШЕЧНыХ ВИРУСОВ В СТОЧНОЙ ВОДЕ

ФБУЗ Центр гигиены и эпидемиологии в Хабаровском крае, г. Хабаровск

Кишечные вирусы являются многочисленной группой РНК-содержащих вирусов - возбудителей вирусных гастроэнтеритов. Из всех объектов окружающей среды наиболее эпидемически значимым в распространении кишечных вирусов и инфицировании ими людей является вода. С целью сравнительной оценки методов концентрации вирусных РНК и вирусов кишечной группы из сточных вод провели исследования параллельно методом двухфазного разделения и фильтрования через диск на основе полиамидной мембраны 17 проб. Была установлена большая выявляемость РНК и вирусов при использовании фильтрования в 3,2

раза, а положительных проб в 2,2 раза. Аналогичная закономерность выявлена при сравнении 81 пробы концентрированной двухфазным методом и 32 проб после фильтрования.

Ключевые слова: кишечные вирусы, методы концентрация вирусов, сточные воды, Хабаровский край.

Источником возбудителей служит больной человек и/или вирусовыделитель. Носительство эн-теровирусов широко распространено. Механизмы передачи инфекции - фекально-оральный и аэрозольный, пути передачи - водный, алиментарный, контактно-бытовой, воздушно-капельный [1, 2].

Энтеровирусы представляют собой маленькие двадцатигранные вирусы (диаметром 20-30 нм), лишенные мембранной оболочки с одной спиралью РНК, которые способны выжить в сточных водах и даже в хлорированной воде. Вирусы, способные поразить человека обнаруживаются у животных, являющихся носителями [2, 3].

Заболевания распространены повсеместно, встречаются как в виде спорадических случаев, так и локальных вспышек, крупных эпидемий. В последние десятилетия заболевания приобрели широкое эпидемическое распространение во многих странах мира [2, 4].

Из кишечных вирусов наибольшее эпидемиологическое значение имеют ротавирусы группы А (Rotavirus A) из семейства Reoviridae, норовирусы 2 генотипа (Norovirus A) - РНК-содержащие вирусы семейства Caliviridae, астровирусы HAStVl (Astrovirus) - простые вирусы, имеющие одноцепо-чечную РНК. Данный перечень возбудителей инфекций далеко не полон, многие из них недостаточно изучены, постоянно открываются все новые возбудители инфекций [2].

Из всех объектов окружающей среды наиболее эпидемически значимым в распространении кишечных вирусов и инфицировании ими людей является вода. В настоящее время из воды различной степени загрязнённости выделено более 100 видов вирусов патогенных для человека [3, 5].

Загрязнение воды кишечными вирусами, которые выделяются с фекалиями человека, является наиболее опасным с эпидемиологической точки зрения. Концентрация энтеровирусов в фекалиях может достигать 106, ротавирусов - 1011 вирионов

в 1 г. Выделение вирусов больными и реконвалес-центами может продолжаться в течение нескольких недель и месяцев. Это обусловливает значительное обсеменение кишечными вирусами сточных вод. Количество энтеровирусов в воде поверхностных водоёмов может колебаться от 10 до 100 вирусных частиц в 1 литре. Высокая устойчивость кишечных вирусов к физическим, химическим и биологическим факторам обусловливает их длительную сохранность в воде, что представляет опасность для здоровья человека. Так, пределы выживаемости по-лиовирусов в сточной воде при температуре +10оС достигают 180 дней, в прудовой воде 130 дней, водопроводной - 100 дней [5, 6].

Исследование сточных вод позволяет оценить степень их загрязнённости вирусами и выявить относительно дешёвым способом вирусный пейзаж у населения в зоне сбора сточных вод.

1. Оценить степень эффективности применяемых методов концентрации кишечных вирусов из сточных вод.

2. Провести сравнительную оценку двух методов концентрации вирусов.

Материалы и методы.

Концентрация вирусов из проб сточной воды двумя методами при параллельном исследовании проб (Ш-М кв. 2013 г.)

в Хабаровском крае

Исследовано проб (вид проб) Метод концентрации Выявлены РНК вирусов Выделены э/в на культуре клеток Всего положительных

Рота- Норо- Астро- Э/в вирус проб

Сточная вода без очистки 12 2-х фазный, абс. % 0 0 3 25,0 6 50,0 3 25,0 1 8,3 13 108,3 6 50,0

Напорное, абс. фильтрование % 3 25,0 8 66,7 10 83,3 7 58,3 10 83,3 38 316,7 10 83,3

Сточная вода после очистки 5 2-х фазный, абс. % 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Напорное, абс. фильтрование % 0 0 0 1 2 3 60,0 3 60,0

Всего 17 2-х фазный, абс. % 0 0 3 17,6 6 35,3 3 17,6 1 5,9 13 76,5 6 35,3

Напорное, абс. фильтрование % 3 17,6 8 47,1 10 58,8 8 47,1 12 70,6 41 241,1 13 76,5

Результаты и обсуждение.

В Ш-1У квартале 2013 г. провели параллельные исследования 17 проб, как методом двухфазного разделения (2ФР), так же и фильтрованием через полиамидные мембраны.

Анализ проведён раздельно для нативных проб и собранных после прохождения цикла очистных сооружений. Ротавирусные РНК, концентрированные методом 2ФР, не были выявлены, а при фильтровании этих же проб в трёх случаях результат был положительный. Норовирусные РНК были выявлены в 17,6% проб при 2ФР и в 47,1% - при фильтровании. Астро-вирусные РНК были определены в 35,3% проб при 2ФР и в 58,8% при фильтровании. РНК энтеровирусов были выявлены в 17,6% случаев при 2ФР и в 47,1% - при фильтровании. Следует отметить, что в пробах, собранных после прохождения очистных сооружений, методом 2ФР РНК энтеровирусов выявить не удалось, в то время, как после концентрации фильтрованием в одном случае результат был положительным.

Ещё нагляднее эта закономерность выявлена при изоляции энтеровирусов на культуре клеток, где метод фильтрования позволил изолировать энтеровиру-

сы в двух из пяти очищенных проб, при отрицательном результате концентрации этих же проб метом 2ФР; изолированы вирусы ECHO 13 и Коксаки В1. Таким образом, эта группа анализа показала, что при отрицательных результатах выявления вирусов в очищенных сточных водах при концентрации 2ФР, метод фильтрования позволил уловить патогены, даже при их низкой концентрации. В 12 пробах нативных сточных вод, сконцентрированных методом 2ФР, выявлена всего одна проба, содержащая энтеровирус Коксаки В1. При концентрации фильтрованием выделено 10 штаммов энтеровирусов из 8 проб. В одной пробе одновременно были идентифицированы три различных серотипа энтеровирусов - Коксаки В1, В5, полио-3. Для этого использовали метод конечных разведений. Кроме вышеназванных серотипов, в других пробах выделены энтеровирусы Коксаки В1 - в 2-х пробах; Коксаки В5 - в одной; ЕСНО - в одной, по-лио-2 - в одной, полио-3 - в двух.

Суммарно при параллельном исследовании проб сточных вод методом фильтрования и методом 2ФР концентрации вирусных РНК и вирусов превышение патогенов при первом методе было в 3,2 раза, а превышение положительных проб - в 2,2 раза против второго.

Следующую группу наблюдения составили результаты исследования 81 пробы сточной воды, сконцентрированной 2ФР в течение I—III кв. 2013 г. и 32 проб, сконцентрированных путём фильтрования в IV кв. 2013 г. и I-II кв. 2014 г.

Сравнительная выявляемость кишечных вирусов в пробах сточной воды при концентрации двумя методами в 2013-2014 гг

Исследовано проб Метод концентрации Выявлены РНК вирусов Выделены э/в на культуре клеток Всего положительных

Э/в Рота- Астро- Норо- вирусов проб

81 2хфазный абс. % 20 24,7 4 4,9 30 37,0 32 39,5 5 6,2 91 112,3 43 53,1

32 Напорное абс. фильтрование % 11 34,4 8 25,0 18 56,3 20 62,5 7 21,9 86 268,8 22 68,8

Установлено превышение выявления патогенов при концентрации фильтрованием в 2,4 раза против 2ФР, превышение положительных проб - в 1,3 раза (табл. 2).

Нами было проведено сравнение затрат времени на исследование вышеназванными методами концентрации вирусов. При 2ФР весь процесс концентрации пробы занимает два рабочих дня, учитывая экспозицию в ночное время. Метод фильтрования занимает 1,5-2,5 часа включая проведение десорбции с мембранных фильтров.

Выводы. При сравнении метода концентрации вирусов из проб сточных вод двухфазным разделением с модифицированным методом фильтрования через фильтры на основе полиамидной мембраны, показана значительно большая эффективность последнего - в 3,2 раза по вирусным патогенам и в 2,2 раза по пробам.

Метод фильтрования занимает значительно меньше времени, чем двухфазное разделение.

1. Воронок В.М., Аббасова Е.И., Люкшинова И.П., Повиличенко И.П. Состояние и перспективы профилактики инфекционных заболеваний в При-

2. Григорьева Л.В. Энтеровирусы во внешней среде. М.: Медицина, 1975.

3. Дьяконова О.В. Молекулярная индикация ин-фекционности контаминирующих воду энтеровиру-сов и их инфекционные свойства: автореф. дисс. . канд. биол. наук. Минск. 2003.

5. Организация и проведение вирусологических исследований материалов из объектов окружающей среды на полиовирусы, другие (неполио) энтерови-русы. Методологические указания 4.2.2357-08. М.: 2008.

6. Рабочая инструкция по эксплуатации прибора напорного фильтрования ПНФ - 142Б(В).

7. Рекомендации по надзору за вирусом полиомиелита в окружающей среде. Женева, 2003.

V.I. Reznick, L.A. Lebedeva, L.V. Savosina, N.V. Isaeva

COMPARATIVE EVALUATION OF METHODS OF CONCENTRATION INTESTINAL VIRUS IN THE WASTE WATER

FBUZ Center for Hygiene and Epidemiology in Khabarovsky region, Khabarovsk.

Intestinal viruses are a large group of RNA viruses - causative agents of viral gastroenteritis. Of all the objects of the environment most epidemiological^ important in the spread of intestinal viruses and infection of humans is water. To compare the concentration of viral RNA methods and intestinal viruses from wastewater studies conducted in parallel by the two-phase separation and filtration through a disk-based polyamide membrane 17 samples. Was established large RNA detection and virus filtering by using a factor of 3.2, and positive samples in 2.2 times. A similar pattern was revealed when comparing the 81 samples of concentrated two-phase method and 32 samples after filtration.

Keywords: intestinal viruses, virus concentration methods, waste water, Khabarovsk region.

С введением в действие СанПин 2.1.4.559-96 "Вода питьевая", а также СанПин 2.1.5.980-2000 "Гигиенические требования к охране поверхностных вод" разработана новая нормативная база, предусматривающая контроль качества воды различного вида водопользования не только по показателям бактериального, но и вирусного загрязнения, в частности по колифагам, а также энтеровирусам.

В связи с низкой концентрацией вирусов в воде, важным первичным этапом вирусологического исследования является их концентрирование из больших объемов воды (10-100 л и более до 10 - 50 мл).

Минимальный размер патогенных вирусов составляет 0,03 микрометра, что значительно меньше размера пор микрофильтрационной мембраны. Поэтому для их выделения можно использовать низкопроизводительные мембраны (нанофильтры), либо микрофильтрационные мембраны обладающие повышенной сорбцией вирусов.

Схема установки с использованием компрессора и напорной емкости

Установка для вирусологического анализа состоит из мембранного модуля МФМ-0142 с мембраной ММПА+, напорной емкости на 10 л ( или 20л) и компрессора. Исследуемую воду заливают в напорную емкость, крышку которой тщательно закрывают и включают компрессор. С помощью компрессора в напорной емкости создается давление 1,0-1,5 Bar. В процессе фильтрации фильтрат поступает на слив, а концентрат вирусов остается на мембране модуля.

Схема установки концентрирования вирусов с перистальтическим насосом

При фильтрации значительных объемов исследуемой воды предлагается разработанная схема с перистальтическим насосом. Исследуемая вода из расходной емкости подается перистальтическим насосом на мембранный модуль МФМ-0142. Фильтрат после модуля поступает в сборник фильтрата, а концентрат остается на мембране. При фильтрации сильнозагрязненной воды установка комплектуется предфильтром в виде капсульного фильтра (миникапсула МКМ).

Стадия элюции вирусов

Используемый ранее большинством вирусологов способ элюции предусматривал изъятие мембраны из модуля и механический смыв вирусов с мембраны струей элюента из пипетки, что представляло определенную опасность инфицирования работающего персонала. Исключение риска инфицирования возможно было только при выполнении данной процедуры в условиях ламинарного бокса, что сопряжено с существенными сложностями и значительными финансовыми затратами.

В разработанном специалистами НПП "Технофильтр" способе элюция вирусов осуществляется без извлечения мембраны, т.е. в режиме закрытого модуля.

Элюция вирусов с мембраны осуществляется без разборки модуля (в закрытом режиме), путем продавливания элюента в три приема по 20 мл двумя одноразовыми шприцами. Шприцы, один из которых содержит элюент, присоединяется к стыковочным устройствам на линии воды и на линии выхода фильтрата. Все соединительные шланги оснащены быстросъемными соединениями. В каждый прием элюент продавливается через мембрану с помощью этих шприцов не менее 8÷10 раз.

Рекомендовано НИИ ЭЧ и ГОС им. А.Н. Сысина

Основные преимущества мембранного модуля МФМ-0142

Основными достоинствами фильтрующего модуля МФМ-0142 (ТУ 3614-005-32915592-2005) являются:

• возможность совмещения процессов концентрирования и элюции в одном аппарате,
• высокая эффективность концентрирования и элюции, достигаемая за счет оригинальной конструкции, обеспечивающей интенсивный массоперенос жидкости над мембраной и через неё,
• возможность осуществления щадящих условий концентрирования и десорбции вирусов (фильтрация проводится при средах близких к нейтральным без использования каких-либо реагентов),
• снижение количества элюанта до 60мл,
• обеспечение безопасности обслуживающего персонала (элюция проводится с помощью шприцев без разборки аппарата),
• простота и удобство при эксплуатации.

Особенности и преимущества мембран ММПА+

Высокая эффективность мембран ММПА+-0,2 была подтверждена при многочисленных испытаниях (фильтрация речной воды, воды из подземных источников, а так же сточных вод). В 2007 году в Нижегородском НИИ эпидемиологии и микробиологии им. И.Н. Блохиной мембраны ММПА+-0,2 были использованы в процессе концентрирования вирусов гепатита А, одного из трудно культивируемых вирусов. Были использованы искусственно приготовленные суспензии ВГА в дистиллированной воде взятых в разведении от 1·10-4 до 1·10-8 ПУЛ.

Установлено, что использование мембран ММПА+-0,2 обеспечивает повышение чувствительности метода контролирования ВГА на 2 порядка по сравнению с ранее известными методами. При этом достигается надежное удержание вируса даже при концентрациях ниже пороговой чувствительности используемого метода. Было показано, что концентрирование вирусов на мембране ММПА+-0,2 можно проводить при нейтральном рН в отличие от нитроцеллюлозных мембран, для которых достаточный уровень выделения достигается при рН ниже 4,0. Поскольку элюирование собранных вирусов не всегда удобно проводить сразу же после концентрирования важно, чтобы условия проведения процесса и сам материал фильтрата не оказывали влияния на жизнеспособность вируса (экстремальные значения рН могут инактивировать некоторые вирусы). Этим требованиям в наибольшей мере соответствует мембрана ММПА+.

Сравнительные испытания мембран ММПА+-0,2 дают основания для заключения об их превосходстве над остальными по эффективности задержания производительности и универсальности.

Везде, где есть жизнь, есть вирусы. Водная среда, занимающая бóльшую часть нашей планеты, в которой сосуществует огромное число различных организмов, создает прекрасные условия и для жизни вирусов. В водных экосистемах вирусы атакуют все живые организмы – от бактерий до китов. Оставим за рамками рассмотрения вирусы крупных организмов и останемся в микромире – в мире микроскопических организмов, которые являются основой пищевых цепей и, как выясняется, многих глобальных процессов

Первая информация о количестве вирусных частиц в водных экосистемах, потрясшая исследователей, была получена в 1989 г. (Bergh et al., 1989). Материал из проб морской воды был осажден центрифугированием прямо на сеточки с пленкой-подложкой и исследован в трансмиссионном (просвечивающем) электронном микроскопе. В одном миллилитре оказалось до 2,5 × 10 8 вирусных частиц, представленных в основном фагами с характерной морфологией (капсид-отросток, или голова-хвост), что в 10 3 —10 7 раз превышало концентрацию фагов, определенную путем традиционного высева проб на бактериальный газон (метод бляшек). Разница на порядки объясняется тем, что не все бактерии культивируются, и не все вирусы-фаги инфицируют именно бактерии.

Бактериофаги в глобальном круговороте

Во-первых, удаление из экосистемы части бактерий, уничтоженной фагами, уменьшает интенсивность перевода нерастворимого (взвешенного в водной толще и осаждающегося на дно) биогенного вещества (различных частиц, отмерших организмов и др.) – в растворенное (расщепленное, гидролизованное). Таким образом фаги нарушают классическую пищевую цепь. Этот процесс был назван вирусным шунтом (Wilheln, Suttle 1999). По оценкам авторов, через этот шунт может проходить до четверти первичной продукции углерода океана.

Количественная мультитрофическая модель, созданная авторским коллективом океанологов и математиков описывает влияние морских вирусов на микробиальные пищевые сети и процессы, проходящие в экосистемах. Согласно этой модели водные экосистемы, содержащие вирусы, будут иметь усиленный круговорот органического вещества, уменьшенный перенос этого вещества на более высокие трофические уровни и увеличенную валовую первичную продуктивность (Weitz et al., 2014). Авторы модели считают, что в оценках круговорота углерода и азота необходимо учитывать роль вирусов, так как они являются важной составляющей пищевых сетей и регулируют глобальные биогеохимические циклы.

Цианофаги – особый случай?

Цианобактерии (синезеленые водоросли), хотя и относятся к домену Bacteria, благодаря способности к фотосинтезу играют иную нежели гетеротрофные бактерии роль в водных экосистемах. Это одни из самых древних организмов. Они доминировали на ранних стадиях эволюции биосферы Земли и определяли биогеохимические циклы. Их бурное развитие вызвало изменение атмосферы, обогатило ее кислородом, что сделало возможным появление других организмов и направило эволюцию биосферы нашей планеты. Можно предположить, что цианофагов тогда еще не было.

Вирус морской диатомеи Chaetoceros debilis CdebDNAV – сохраняет инфекционность при широком диапазоне температур (от 20°С до -196°С) без добавления криопротекторов (Nagasaki, 2008).

Вирусы токсичной красной водоросли Heterosigma akashiwo сохраняют литическую активность в донных отложениях (Lawrence, 2002).

Цианофаги могут сохраняться в осадках до 100 лет (Suttle, 2000).

Гигантский вирус амеб Pithovirus sibericum – выделен из вечной мерзлоты возрастом 30 тыс. лет (Legendre et al., 2014)

И сегодня среди цианобактерий есть экстремофилы – виды, прекрасно существующие в горячих источниках, жарких пустынях, а также арктических и антарктических условиях. Если у таких видов есть цианофаги, то насколько они, эти цианофаги, уникальны?

Поскольку пресноводные нитчатые цианобактерии легко культивируются, именно из них и были выделены первые цианофаги – вирусные частицы в форме икосаэдра без хвоста диаметром 66 нм, о чем последовало короткое сообщение в Science (Safferman, Morris, 1963). Ими были инфицированы нитчатые цианобактерии Lyngbya, Plectonema и Phormidium. За последующие десять лет были выявлены фаги у других цианобактерий, в том числе пикопланктоных (Synechococcus, Microcystis) и нитчатых, формирующих гетероцисты (Anabena, Nostoc). Пробы для исследования были получены, в основном, из сточных вод и очистных сооружений.

За разнообразием – на Байкал!

Вирусы древнейших

Ферменты архей применяются в пищевой промышленности, так как могут работать при высоких температурах, а ДНК-полимераза археи Pyrococcus furiosus используется в ПЦР (полимеразной цепной реакции). Сами археи являются компонентом очистных сооружений, обеспечивая анаэробное разложение сточных вод; используются при обогащении руд ценных металлов. Ясно, что в промышленном производстве лизис архей вирусами – большая неприятность.

Структурные исследования вирусных капсидов показали, что бесхвостые икосаэдры, инфицирующие архей, бактерий и эукариот, имеют общего предка (Abrescia et al., 2012). Например, структурные сходства имеют белки оболочки нитчатых вирусов табачной мозаики, двух вирусов архей из рода Acidianus и вируса гепатита B. Несмотря на низкую гомологию аминокислотных последовательностей, белки вирусов архей могут иметь сходные элементы третичной структуры с вирусами других доменов (Dallas et al., 2014). А совсем недавно был описан нитевидный вирус гипертермофильной археи Pyrobaculum, который имеет уникальную среди ДНК-содержащих нитевидных вирусов структуру вириона. Его линейный геном заключен в трехслойный панцирь, состоящий из двух белковых слоев и дополнительной наружной оболочки. Вирион организован в виде суперспирали подобно вирусам Эбола и Марбург, но они являются РНК-содержащими (Rensen et al., 2016).

Каждую секунду в океане происходит 10 23 вирусных инфекций. Каждая инфекция имеет возможность для введения новой генетической информации в организм и в вирусное потомство, способствуя таким образом эволюции как сообществ хозяина, так и вирусов (Suttle, 2007). И хотя важность водных вирусов уже стала очевидной, на многие вопросы наука пока ответить не может.

Bergh Ø, Borsheim KY, Bratbak G, Heldal M. Abundance of viruses found in aquatic environments // Nature. 1989. V. 340. P. 467—468.

Hug L. A., Baker B. J., Anantharaman K. et al. A new view of the tree of life //Nature Microbiol. 2016. 11 Apr. N. 16048. DOI 110.1038.

Pietilä M. K., Demina T. A., Atanasova N. S., Oksanen H. M., Bamford D. H. Archaeal viruses and bacteriophages: comparisons and contrasts // Trends in Microbiology. 2014. V. 2. N. 6. P. 334—344.

Prangishvili D. The wonderful world of archaeal viruses // Annu. Rev. Microbiol. 2013. V. 67. P. 565–85.

Suttle C. A. Viruses in the sea // Nature. 2005. V. 437. P. 356—361.

Дрюккер В. В., Дутова Н. В. Бактериофаги как новое трофическое звено в экосистеме глубоководного озера Байкал // Докл. РАН. 2009. Т. 427, № 2. С. 277—281.

Автор благодарит Г. И. Филиппову (ЛИН СО РАН, Иркутск) за помощь в подготовке публикации

Вирусы являются одной из основных причин человеческой водной основе и заболеваний , связанных с водой. Переносимая вода заболевание вызвано водой, загрязненная от человека и животных , мочи и кала , которые содержат патогенные микроорганизмы . Субъект может заразиться через контакт с или потреблением загрязненной воды. Вирусы влияют на все живые организмы от отдельных клеточных растений, бактерий и животных в высших форм растений и животных , включая человека. Вирусы могут взаимодействовать с хостом через несколько методов и механизмов; некоторые вирусы могут быть хозяин специфические ( ВИЧ ) и некоторые из них могут быть меньше хозяина специфических ( грипп ) вирусы. Различные вирусы могут иметь различные пути передачи; например, ВИЧ передается непосредственно от загрязненных жидкостей организма от зараженного хозяина в ткань или кровь нового хозяина в то время гриппа находится в воздухе и передается через вдыхание загрязненного воздуха , содержащего вирусные частицы с помощью нового хозяина. Кишечные вирусы в первую очередь заражают желудочно - кишечный тракт через рот пищи и воды , зараженной вирусами фекального происхождения. Некоторые вирусы могут передаваться через все три пути передачи.

Вода вирусология началась около полувека назад , когда ученые пытались обнаружить полиомиелитный вирус в пробах воды. С тех пор другие патогенные вирусы, которые ответственны за гастроэнтерита, гепатита, и многих других штаммов вируса заменили энтеровирусы в качестве основной цели для обнаружения в водной среде.

содержание

история

Вода вирусология родилась после того, как большая гепатиты вспышка передается через воду была подтверждена в Нью-Дели в период с декабря 1955 года и в январе 1956 года.

Вирусы могут вызвать массовую человеческую смертность. Вирус оспы не погибли около 10 до 15 миллионов человек в год до 1967 г. Оспа была окончательно ликвидирована в 1977 году исчезновения вируса с помощью вакцинации, а также воздействие вирусов , таких как грипп, полиомиелит и корь, в основном под контролем вакцинации.

Несмотря на успехи в вакцинации и профилактики вирусных заболеваний, подсчитано, что в 1980-е годы ребенок умер примерно каждые шесть секунд от диареи подтверждается ВОЗ. Многие случаи гепатита А и / или Е, оба из которых являются кишечные вирусы, которые обычно передаются через пищу и воду. Экстремальные примеры включают вспышку 300000 случаев гепатита А и 25000 случаев гастроэнтерита в 1988 году в Шанхае, вызванных моллюсков, собранных из сточных вод, загрязненных устья. В 1991 году произошла вспышка 79000 случаев гепатита Е в Канпуром приписывали пить загрязненную воду.

Более недавняя вспышка гепатита Е в Южном Судане погибли 88 человек. Врачи без границ (MSF) заявила, что лечение почти 4000 пациентов , так как вспышка была выявлена в Южном Судане в июле 2012 года в этих вспышках, гепатит Е , который вызывает инфекцию печени, и считались, что распространяемым питьевой водой , загрязненной фекалиями.

Вирусы, присутствующие в воде

Сточная вода загрязненная вода содержит много вирусов, более ста видов представлены и может привести к болезням , которые влияют на человек. Так , например, гепатит , гастроэнтерит , менингит , лихорадка , сыпь и конъюнктивит могут быть распространены через загрязненную воду. Другие вирусы обнаруживаются в воде из - за новые методы обнаружения и определение характеристик, хотя только некоторые из этих вирусов патогены человека.

семья	Род	вид	Распространенное имя	Болезнь Вызванный
аденовирус	Mastadenovirus	Человек Mastadenovirus от А до G	аденовирус	Аденовирус инфекция , фарингит, конъюнктивит, лихорадка
астровирусы	Mamastrovirus	человек астровирусы	астровирусы	Гастроэнтерит, диарея
Calicivirus	Norovirus	вирус Норуолк	Норовирус, зимняя рвота ошибка	Гастроэнтерит, лихорадка
Coronaviridae	Coronavirinae	SARS коронавирус	SARS-коронавирус	Атипичной пневмонии , гастроэнтерит, респираторное заболевание
Coronaviridae	торовирус	Человеческий торовирус	торовирус	Гастроэнтерит
Hepeviridae	Orthohepevirus	Orthohepevirus	Вирус гепатита Е , HEV	Гепатит Е
пикорнавирус	энтеровирус	энтеровирус	Вирус Коксаки	Руки, ноги, и болезнь рта , паралич, менингит, лихорадка, заболевание органов дыхания, миокардит, аномалия сердца
пикорнавирус	энтеровирус	энтеровирус B	ЕСНО-вирус	Менингит, лихорадка, заболевания дыхательных путей, лихорадка, гастроэнтерит
пикорнавирус	энтеровирус	энтеровирус C	вирус полиомиелита	полиомиелит
пикорнавирус	Hepatovirus	Hepatovirus	Вирус гепатита А, HAV	Гепатит А
полиомавирусы	полиомавирусов	вирус JC	вирус JC	Прогрессивная мультифокальной лейкоэнцефалопатия
реовирус	Ротавирусная	Ротавируса A, B и C	ротавирус	Гастроэнтерит

выживание Вирус в воде

Вирусы нуждаются в подходящую среде, чтобы выжить. Есть много характеристик, которые контролируют выживание вирусов в воде, такие как температура, свет, рН, соленость, органические вещества, взвешенные твердые частицы или осадки, и воздух-воде интерфейсы.

Температура имеет самый высокий эффект на выживаемость вируса в воде, так как при более низких температурах являются ключом к более длительной выживаемости вируса. Скорость белка, денатурация нуклеиновой кислот и химических реакции, которые разрушают вирусный капсид увеличивается при более высоких температурах, таким образом, вирусы выживают лучше при низких температурах. Гепатит А, аденовирусы и парвовирусы имеют самый высокий уровень выживаемости при низких температурах среди энтеровирусов.

Ультрафиолетовое излучение (УФ) свет является в солнечном свете и может инактивировать вирусы, вызывая сшивание нуклеотидов в геноме вируса. Многие вирусы в воде уничтожаются в присутствии солнечного света. Сочетание более высоких температур и более УФ в летнее время соответствует более короткому вирусному выживанию в летнем период по сравнению с зимой. Двухцепочечные ДНК-вирусы, такие как аденовирусы, более устойчивы к инактивации света УФ, чем энтеровирусы, потому что они могут использовать свои клетки-хозяин, чтобы восстановить повреждения, вызванные ультрафиолетовым светом.

Видимый свет также может влиять на выживаемость вируса с помощью процесса, называемого фотодинамической инактивации, но продолжительность и интенсивность освещенности может изменить скорость инактивации.

РН большинства природных вод составляет от 5-9. Энтеровирусы устойчивы в этих условиях. С другой стороны, многие кишечные вирусы являются более стабильными при рН 3-5, чем при рН 9 и 12. энтеровирусы могут выживать при рН 11-11,5 и 1-2, но только в короткие периоды времени. Аденовирусы и ротавирусы являются тонкими до рН 10 или выше, и приводит к инактивации.

Удаление Вирус из воды

Вода, которая предназначена для питья должна пройти некоторое лечение, чтобы уменьшить патогенные вирусные и бактериальные концентрации. Как увеличилась плотность человеческого населения заболеваемость сточных вод загрязнение воды увеличилось, а, следовательно, риск для человека от патогенных вирусов возрастет, если меры не будут приняты.

Научные исследования показывают, что наиболее распространенными вирусами являются обнаруженные калицивирусы, астровирусы и кишечные вирусы. Лаборатории по-прежнему ищут улучшенные методы для обнаружения таких патогенных вирусов. Уменьшение количества вирусов в питьевой воде осуществляется с помощью различных методов лечения, которые, как правило, часть питьевой системы очистки воды в развитых странах.

Очистка воды поверхностных вод (воды из озер, рек, или резервуаров) , как правило , использует четыре стадии обработки: коагуляции и флокуляции, седиментации, фильтрации и дезинфекции. Первые три стадии в основном удалить грязь и более крупные частицы, хотя фильтрация действительно уменьшает количество вирусов и бактерий в воде , количество патогенных микроорганизмов , присутствующих после фильтрации до сих пор считается слишком высокой для питьевой воды. Очистка воды из подземных водоносных слоев, называемых грунтовых вод, может пропустить некоторые из этих шагов , как грунтовые воды , как правило, имеют меньше загрязняющих веществ , чем поверхностные воды. Последний шаг, дезинфекция, в первую очередь отвечает за снижение патогенных вирусов на безопасный уровень во всех источниках питьевой воды. Наиболее распространенные дезинфицирующие средства , используемые являются хлор и хлорамин. Озон и УФ - свет также может быть использован для лечения больших объемов воды для удаления патогенных микроорганизмов.

Профилактика вирусов воды

Качество питьевой воды обеспечивается за счетом рамок планов безопасности воды, что обеспечивает безопасное удаление отходов жизнедеятельности человека, так что запасы питьевой воды не загрязнены. Улучшение водоснабжения, санитарии, гигиены и управление нашими водными ресурсами может предотвратить десять процентов от общего мирового заболевания.

Половина больничных коек, занятых в мире связана с отсутствием чистой питьевой воды. Небезопаснаявода приводит к 88% глобальных случаев диареи и 90% случаев смерти diarreaheal заболеваний у детей в возрасте до пяти лет. Большинство из этих случаев смерти происходит в развивающихся странах из-за бедности и высокой стоимости безопасной воды.

Около 1,1 миллиарда человек не имеют доступа к качественной воде и 2,4 миллиарда человек не имеют доступа к канализации. Такая ситуация приводит к 2 миллиона предотвратимых смертей ежегодно.