Исследователи изучают природное решение для очистки водопровода от опасных патогенов

Команда исследователей из Виргинского политехнического института изучает проблему четырёх часто смертельных патогенов, обнаруженных в водопроводной воде домов и больниц. Они предлагают бороться с этими условно-патогенными микроорганизмами с помощью безвредных микробов — пробиотического подхода к очистке водопроводных систем.

В статье для журнала Environmental Science and Technology учёные рассмотрели исследования условно-патогенных микроорганизмов, колонизировавших водные системы внутри зданий. Они определяют пробиотический подход как целенаправленное создание условий для формирования желаемого микробного сообщества (микробиома).

Фокус на патогенах

Исследователи сосредоточились на нескольких патогенах:

• Legionella — причина болезни легионеров (легионеллёза) и понтиакской лихорадки.
• Mycobacterium avium complex — причина лёгочных заболеваний, наиболее затратная водная инфекция по количеству госпитализаций.
• Pseudomonas aeruginosa — основная причина внутрибольничных инфекций.
• Патогенные свободноживущие амёбы — микроорганизмы-хозяева, которые усиливают рост бактериальных патогенов (особенно Legionella и M. avium), защищая их и предоставляя место для размножения.

Эти патогены наиболее опасны для людей с ослабленным иммунитетом: пациентов больниц и пожилых людей.

Проблема биоплёнок в водопроводе

Бытовые водопроводные системы с их обширными поверхностями, периодами простоя и более тёплой температурой создают идеальные экологические ниши для условно-патогенных микроорганизмов. Они легко образуют колонии — биоплёнки, которые помогают микроорганизмам адаптироваться к среде и противостоять обеззараживанию.

Биоплёнки с патогенами находили в холодной и горячей воде, на душевых лейках, водопроводных кранах, станциях для промывания глаз и водяных фильтрах. Например, M. avium в 100 раз чаще встречались в биоплёнках на душевых лейках, чем в объёмной воде.

Ограничения дезинфекции

Методы контроля с помощью дезинфектантов (хлора или хлорамина) имеют барьеры:

• Некоторые патогены устойчивы к ним.
• Дезинфектанты могут повреждать водопровод, вызывать образование накипи и коррозию труб, что высвобождает металлы в воду и фактически обеспечивает питательными веществами некоторые патогены.

Пробиотический подход

Поскольку водопровод по своей природе содержит богатый микробиом, который невозможно уничтожить, а попытки дезинфекции могут негативно повлиять на безвредные микробы, учёные предлагают использовать этот микробиом для контроля патогенов.

Возможные стратегии:

• Конкуренция: Безвредные микробы могут вытеснять патогены в борьбе за питательные вещества, пространство или помощь амёб как хозяев.
• Ограничение числа амёб с помощью вирусов амёб или бактериофагов.
• Использование микробов, выделяющих вещества, которые препятствуют прикреплению патогенов к поверхности и образованию биоплёнки.
• Химический синтез и скрининг молекул, имитирующих природные ингибиторы, для контроля образования биоплёнок.

Вывод

Исследователи заключают, что для развития этого подхода критически важны дальнейшие исследования взаимодействия между целевыми патогенами и другими микробами в различных условиях питьевого водоснабжения. Перед введением конкурентных организмов потребуется тщательный скрининг.