ALOHTONI MORSKI MIKROORGANIZMI U MORU

Morski mikroorganizmi:

1. Autohtni:

- more predstavlja prirodni okoliš, prisutni u manjoj ili većoj mjeri;

2. Alohtoni:

- Oni koji dospiju u more sekundarno iz drugih izvora (zemlja, zrak, rijeke, otpadne vode itd.);

- U more ovim putem dospijevaju različite skupine mikroorganizama od kojih su neki patogeni, tj. uzročnici različitih infekcija i bolesti;

- Prisustvo alohtonih patogenih mikroorganizama predstavlja zagađenje, te ovisno o obimu definira se mikrobiološka ili sanitarna kakvoća mora;

- Važnost procjene sanitarne kakvoće mora – potencijalni rizik za zdravlje ljudi;

Izvori alohtonih mikroorganizama u morskom okolišu:

- Patogeni i drugi alohtoni mikroorganizmi ulaze u morski okoliš primarno kroz ispuste komunalnih otpadnih voda. (u RH (WHO 1986.) 71.44 x 106 m3 otpadnih voda, od toga svega 14% prošlo neki oblik obrade prije ispuštanja);

- Određena količina otpadnih voda dospijeva u more i rijekama;- Atmosfera (vjetar i kiša nose s kopna prema moru bakterije, viruse i parazite);- Zemlja (tlo) može biti značajan izvor alohtonih, uključujući i patogene, čemu

doprinose vjetar i ispiranje tla putem kiše (Limski kanal);- U obalnim rekreacijskim područjima (plaže i kupališta), to mogu biti i sami kupači.

(enterovirusi, bakterije i gljivice) – problem prenapučenih plaža;- Balastne vode;

Pregled i osobine alohtonih patogenih i indikatorskih mikroorganizama

Patogeni morski mikroorganizmi:

- Prvenstveno bakterije, virusi, gljivice i paraziti koji mogu izazvati bolesti, i koji u čovjeka dospijevaju kupanjem ili konzumiranjem zagađene morske hrane (naročito školjkaši);

Patogene bakterije:

- Patogeni i drugi alohtoni mikroorganizmi ulaze u morski okoliš primarno kroz ispuste komunalnih otpadnih voda. (u RH (WHO 1986.) 71.44 x 106 m3 otpadnih voda, od toga svega 14% prošlo neki oblik obrade prije ispuštanja);

- Salmonella – uzročnici tifusne i paratifusne groznice, trovanja hranom i gastroeneritisa. Široko rasprostranjene, ne žive dugo u morskoj vodi, potrebne visoke infektivne doze. Problem kamenice, dagnje, sirova morska hrana;

- Shigella – uzročnici bacilarne dizenterije. Široko rasprostranjene, dospijevaju u morski okoliš također otpadnim vodama fekalnog porijekla;

- Vibrio – uzročnik kolere. Bolest koja se povezuje s konzumacijom školjkaša onečišćenih otpadnim vodama fekalnog porijekla. Mogućnost izbijanja epidemija;

- Staphylococcus – patogene vrste (S. epidermidis) vezane za infekciju kože, kožnih žlijezda i mukoznih membrana (sluzokože) kod toplokrvnih životinja, zatim (S. aureus) meningitis, gnojne čireve, trovanje krvi, upalu koštane srži, uha, gnojenje rana i trovanje hrane. Izvor fekalne vode i kupači (S. aureus prisutan u cca 60% ispitivanih uzoraka morske vode s kupališta);

- Pseudomonas – uzrokuje infekcije uha, oka, rana, mokraćnog sustava, te enteritis. Kupanje u bazenima ali i u zagađenom moru (UNEP/WHO/IAEA 1988). Vrsta P. aeruginosa. Izvor fekalne vode, 10% normalnog fecesa čovjeka, konc. u moru do 10 6 u 100 ml;

- Campylobacter – vrlo varijabilna vrsta, nekoliko sojeva patogeno za ljude. Termofilne vrste izazivaju enteritis, dok C. jejuni i C. coli uzrokuju dijareju i groznicu. Izvor otpadne vode fekalnog porijekla, unos gutanjem morske vode i morske hrane;

- Aeromonas – uzrokuje septikemiju, dijareju, pneumoniu, čireve i infekcije rana. Nije u potpunosti enterobakterijski patogen, prenosi se direktnim kontaktom ili konzumacijom hrane/vode iz onečišćenog mora. Sredozemlje predstavlja optimalan okoliš za razvitak vrste obzirom na umjerene temerature tijekom cijele godine, dosta donosa org. Materijala i brojne plaže;

- Escherichia coli – spada u skupinu fekalnih koliforma, normalni stanovnik probavila ljudi. Neki sojevi uzrokuju dijareju, dizenteriju, hemoragični kolitis i uremički sindrom. Dospijevaju u more putem otpadnih voda fekalno porijekla;

- Streptococcus – patogene vrste uglavnom se povezuju s velikim brojem bolesti koje potječu od hrane nemorskog porijekla, ali postoji sumnja na prijenos/izvor putem mora…;

- Clostridium perfringens – prisutan u velikim konc. u otpadnim fekalnim vodama. Rezistentan, dokazivanje prisustva u morskoj vodi teško;

- Yersinia – bakterija povezana s epidemijama i zoonozama (kuga), prisutna i u moru. Svinje i glodavci glavni domaćini. Prisutnost u MO još nedovoljno istraženo;

- Klebsiella – važan sanitarni indikator, fekalne vode, indikator prisustva organske tvari koja se raspada, može uništiti uzgoj školjkaša u takvim područjima;

Virusi:

- do danas iz fecesa zaraženih osoba izolirano preko 140 različitih virusa…;

-

- Uloga školjkaša kao prijenosnika virusa uzročnika bolesti kod ljudi dobro je poznata (Hepatitis A i Norwalk najvažniji kada je u pitanju zdravlje ljudi);

- Velik broj gastrointestinalnih infekcija kao posljedica konzumiranja školjkaša, najvjerojatnije se radi o neidentificiranim virusima…;

Gljivice

- Mnoge su vrste gljivica patogene za čovjeka, te uzrokuju površinske ili potkožne mikoze;

- Najčešća vrsta Candida albicans, te drugi rodovi…;

- C. albicans izolirana s brojnih plaža (Grčka, Francuska, Izrael…);

Protisti

- Parazitski protisti često prisutni u otpadnim vodama fekalnog podrijekla, te predstavljaju potencijalni rizik za ljudsko zdravlje. Vrste Entamoeba histolytica, Giardia lamblia, Balantidium coli, te Naegleria;

- G. lamblia najčešći je crijevni parazit i u razvijenim zemljama, prenosi se uglavnom preko zagađenog mora (2 mjeseca vrijeme preživljavanja);

Drugi paraziti

- Spoznaje o učinku i riziku po zdravlje ljudi obzirom na prisutnost životinjskih parazita u morskom okolišu su oskudna. Životinjski paraziti ne spadaju u mikroo svijet, ali njihova jaja putem fecesa dospijevaju u more. Vrste oblića Nematoda (Askaris, Toxoplasma, Oxyuris i Trichurus), njihova jajašca mogu preživjeti i do nekoliko mjeseci u moru;

Indikatorski organizmi

Nakon prethodnog pregleda mikroorganizama koji se mogu naći u moru, vidi se nužnost definiranja pokazatelja (indikatora) kakvoće mora odnosno određivanja stupnja rizika po ljudsko zdravlje.

1. Iz otpadnih fekalnih voda moguće izolirati stotine različitih patogenih bakterija i virusa od koji svaki ima različitu vjerojatnost uzorkovanja bolesti.

2. Rutinsko praćenje svakog od njih predstavlja tehničke i financijske zahtjeve.

3. Za neke patogene još nisu ni razvijene prikladne metode detekcije.

4. Podatke o brojnosti patogene teško je tumačiti uslijed metodike (nekvantitativne) detekcije.

5. Stvarna svrha nije utvrditi prisutnost patogena, već utvrditi jesu li oni prisutni u dovoljnom broju da predstavljaju neprihvatljiv rizik za zdravlje.

Osobine idealnog indikatora:

1. Uvijek prisutan kad su prisutni i patogeni;

2. Prisutan u koncentraciji koja je proporcionalna konc. Patogena;

3. Prisutan i odrediv u svim tipovima medija (voda, sediment, organizmi);

4. Ne razmnožava se u onečišćenim medijima;

5. Nije patogen za čovjeka;

6. Preživljava u okolišu koliko i najrezistentniji patogeni;

7. Može ga se lako, brzo, precizno i jeftino kvantitativno odrediti…;

Jasno da ne postoji takav mikroorganizam, te odabir indikatora ovisi o tome koja nas informacija vezana uz kakvoću mora zanima. Tako indikatori mogu biti pokazatelji:

- Fekalnog onečišćenja;

- Prisustva otpada iz domaćinstva;

- Prisustva patogena;

- Efikasnosti pojedinog procesa u obradi otpadnih voda;

- Sudbine patogena u okolišu;

- Kretanja suspendiranih čestica koje otpadnim vodama dospijevaju u more;

Koliformne bakterije

Danas se koriste tri skupine bakterija:

- Ukupni koliformi (UK);

- Fekalni koliformi (FK);

- Fekalni streptokoki (FS);

Koliformne bakterije, su Gram negativni štapići, većina je sastavni dio normalne mikroflore crijeva čovjeka i životinja, neke pokretne s peritrihijalnim flagelama, dok su druge nepokretne. Većina bakterija je fermentacijski vrlo aktivna, pri čemu najčešće proizvode znatne količine kiseline i plina. Sve fermentiraju laktozu.

- rodovi Escherichia, Edwardsiella i Citrobacter – Escherihieaae;- rodovi Klebsiella, Enterobacter, Hafnia i Serratia – porodica Enterobacteriaceae;- 95% koliforma prisutnih u ljudskim fekalijama čine rod Escherichia i neke iz roda

Klebsiella;

- Značajne s higijenskog stanovišta s obzirom da se neke od njih koriste kao indikatori fekalnog onečišćenja voda za piće, nekih namirnica, te voda koje služe za kupanje i rekreaciju;

Ukupni (totalni) koliformi:

- Predstavljaju skupinu aerobnih i fakultativno anaerobnih Gram negativnih, nesporogenih štapića koji fermentiraju laktozu na temperaturi od 35C i pri tome u razdoblju od 24 sata proizvode kiselinu i plin;

- Rodovi Escherichia, Citrobacter, Klebsiella i Enterobacter;

- Ukupni koliformi ne moraju biti specifični pokazatelji onečišćenja fekalnog porijekla;

- Nedostatak kao indikatora što neki od njih imaju sposobnost razmnožavanja u prirodnim vodama;

- Zbog kratkog preživljavanja ukupnih koliforma u morskom okolišu ukazuje na svježe onečišćenje bilo fekalnim materijalom, bilo zemljom nakon kiša;

Fekalni koliformi:

- su aerobni i fakultativno anaerobni Gram negativni, nesporogeni štapići (podskupina unutar ukupnih koliforma) koji fermentiraju laktozu na temperaturi od 44.5C i pri tome u razdoblju od 24 sata proizvode kiselinu i plin;

- Najzastupljenija vrsta unutar ove skupine je Escherichia coli koja čini 75 do 95% od ukupnog broja fekalnih koliforma;

- Fekalni koliformi pokazuju visoku korelaciju sa stupnjem fekalnog onečišćenja od toplokrvnih organizama;

- Slaba sposobnost razmnožavanja u prirodnim vodama;

- Bolji indikator sanitarne kakvoće mora u odnosu na UK;

- Indikator svježeg fekalnog onečišćenja;

Anerobne bakterije:

- Rodovi Clostridium, Bacteroides i Lactobacillus;

- Porijeklo fekalni materijal iz crijeva toplokrvnih organizama, ljudi i životinja;

- Clostridium perfrigens je bakterija koja tvori spore i shodno tome može duže preživljavati u moru u usporedbi s koliformima;

- Dobri indikatori starijeg onečišćenja;

- Ekstremna otpornost na stresove u okolišu čini ih manje prikladnima;

- Nisu našli piru primjenu kao indikatori s obzirom na striktne aerobne uvjete koji su potrebni prilikom njihove izolacije i identifikacije;

Bakteriofagi kao indikatori:

- U novije vrijeme sve se više uviđa neprikladnost koliforma kao indikatora prisutnosti virusa i protozojskih parazita u moru. Uočeno je da su korelacije između broja koliforma i virusa vrlo slabe;

- Stoga se preporuča primjena bakteriofaga kao indikatora prisustva virusa u morskom okolišu (bakteriofagi – virusi koji napadaju bakterije);

- Tako bakteriofagi (kolifagi – virusi koji inficiraju E. coli) služe kao indikatori efikasnosti procesa obrade otpadnih voda koji imaju za cilj inaktivaciju patogena;

Kriteriji i standardi za procjenu kakvoće mora:

Danas se koriste tri skupine bakterija UK, FK i FS, dok se u nekim slučajevima uključuju i neke patogene baterija (Salmonela) i enterovirusi. Tako da imamo tzv. osnovni ili prošireni monitoring sanitarne kakvoće mora;

Kriterij za kakvoću mora – se definira kao kvantificiran odnos između gustoće indikatora u moru i potencijalnog rizika za ljudsko zdravlje prilikom korištenja mora;

Standard za kakvoću mora – proizlazi iz kriterija i predstavlja prihvatljivu maksimalnu razinu indikatora u moru koja je pridružena “prihvatljivom riziku” za zdravlje. Koncept prihvatljivosti uključuje u prvom redu medicinske čimbenike, ali isto tako i socijalne, ekonomske i političke čimbenike, a svi oni variraju u prostoru i vremenu;

Standardi predstavljaju najefikasnije regulacijske instrumente u kontroli kakvoće rekreacijskih morskih područja, uzgoja školjkaša, kao i održavaju te kakvoće unutar prihvatljivih granica;

Glavni je problem odrediti što je to prihvatljiv rizik za ljudsko zdravlje… Utjecaj lokalnih uvjeta u okolišu, trajanje izloženosti – stoga se kriteriji i standardi za procjenu kakvoće mora razlikuju od zemlje od zemlje…EU standardi…;

Sudbina alohtonih mikroorganizama nakon dolaska u morski okoliš

Morska voda nije prirodni okoliš za većinu mikroorganizama koji putem otpadnih voda ili drugih izvora dospijevaju u more, pogotovo ne za one čije je porijeklo probavni sustav ljudi i drugih toplokrvnih životinja.

Preživljavanje alohtonih mikroba u morskom okolišu:

- Ustanovljeno da se koncentracija indikatorskih i patogenih mikroorganizama nakon njihovog dospijeća u more smanjuje tj. progresivno pada (UNEP/WHO, 1985);

Sedimentacija alohtonih mikroba na morsko dno:

- Nakon dospijeća, mikroorganizmi se šire (turbulencija, difuzija, struje, vjetar), te se brzo adsorbiraju na sve vrste čestica, što dovodi do smanjenja broja u slobodnoj vodi. Veće čestice brzo padaju na dno, ali sam proces sedimentacije nije osobito značajan kao čimbenik eliminacije bakterija iz morskog okoliša.

Akumulacija alohtonih mikroba u morskim organizmima:

- Dio populacije alohtonih mikroorganizama se akumulira u različitim morskim organizmima, naročito u onima koji se hrane filtriranjem morske vode (školjkaši);

Preživljavanje mikroba koji dospijevaju u more putem otpadnih voda fekalnog porijekla općenito je kratko, od nekoliko sati do nekoliko dana. Promjena okoliša predstavlja značajan stres, te postoji mogućnost prilagodbe i preživljavanja.

Uzročnici ugibanja uključuju:

- sunčevo zračenje (svjetlo);- temperatura;- salinitet;- teške kovine;- pH i hranjiva;- ksenobiotici;- predacija;- parazitizam;- virusna lizija stanica;- antibiotici i biotoksini koje proizvode drugi organizmi u moru;

Sedimentacija alohtonih mikroorganizama na morsko dno

- Fizikalno-kemijski proces flokulacije mikrobnih stanica i potom njihovo sedimentiranje na dno predstavlja mehanizam pomoću kojeg se sedimenti obogaćuju patogenima (onečišćenje sedimenta);

- S druge strane turbulencija i morske struje predstavljaju mehanizme pomoću kojih se onečišćeni sediment resuspendira, što ima za posljedicu vraćanje mikroba u vodeni stupac;

- Eksperimentalno je utvrđeno da mikroorganizmi mogu preživljavati znatno duže (tjednima, mjesecima) u sedimentima nego u vodenom stupcu;

- Možda zbog odsustva svjetla (UV) i prisutne organske tvari (izvor hranjiva i osmolita)?- Geldreich (1985) pokazao da su bakterije iz roda Salmonella, te vrsta E. coli bolje

preživljavale u morskim sedimentima nego u vodi. Dodatak sedimenta također je povećao preživljavanje virusa u moru…;

Akumulacija alohtonih mikroorganizama u morskim organizmima

- Problem fekalnog onečišćenja u priobalnim vodama ima utjecaja i na sanitarnu kakvoću/ispravnost organizama koji u tom području žive.

- Dio se alohtonih mikroba akumulira i to naročito u sesilnim organizmima, pričvršćenim za morsko dno koji se hrane tako što iz morske vode filtriraju hranjive čestice.

- Među njima najznačajniji školjkaši, ovisno o uvjetima u okolišu i veličini, profiltriraju i do 40-80 lit. morske vode dnevno. Stoga je logično da su koncentracije mikroba u školjkašima veće.

- Tako indikatorska vrsta Mytilus galloprovincialis na onečišćenim područjima u 1 g mesa sadrži i nekoliko desetaka tisuća fekalnih koliforma, te koncentracija u školjkašu je u pravilu u korelaciji s njihovim konc. u morskoj vodi.

Pregled čimbenika koji utječu na stopu filtracije školjkaša:

Širenje alohtonih mikroorganizama u moru pod utjecajem vjetra:

- Pored procesa difuzije i turbulencije, te morskih struja, na širenje alohtonih mikroorganizama u moru, naročito u površinskome sloju snažno utječe i vjetar.

- Horizontalnim premještanjem otpadnih fekalnih voda vjetar može značajno utjecati na promjenu sanitarne kakvoće mora (bilo da popravi kakvoću blizu ispusta ili da je pogorša na područjima koja su relativno udaljena od ispusta).

Metode praćenja sanitarne kakvoće mora, sedimenata i organizama

Metode za određivanje broja indikatorskih i patogenih mikroorganizama:

- Metoda najvjerojatnijeg broja (NVB);

- Metoda membranske filtracije (MF);