Пробіотики у вирішенні проблем дезинфекції І Очищення

Органічна "хімія"

ПРОБІОТИКИ У ВИРІШЕННІ ПРОБЛЕМ ДЕЗІНФЕКЦІЇ І ОЧИЩЕННЯ

Л.А.Гречаний, доктор медичних наук, професор

_______________________________________

Традиційно для профілактики та боротьби з інфекційними захворюваннями   використовують хімічні дезінфікуючі засоби. Проблеми прогресування внутрішньолікарняних інфекцій потребують застосування постійно зростаючих концентрацій та більш жорстких режимів дезінфекції. Альтернативні новітні технології очищення та дезінфекції – революційний погляд на проблему.

Життя на Землі тісно пов’язане з мікроорганізмами. Вони складають приблизно 97% біомаси нашої планети й лише 3% припадає на частку багатоклітинних організмів, до яких відносяться більшість тварин і люди. Ми співіснуємо з безліччю найпростіших, грибків, бактерій, вірусів, а маса бактерій, що постійно присутня в організмі людини, становить від одного до трьох кілограмів. Серед них є корисні, нейтральні, умовно патогенні, патогенні, невивчені й навіть невідомі. Патогенні мікроорганізми протягом століть ставали причинами пандемій, що забирали мільйони життів. І тільки з визнанням мікробної теорії Л.Пастера та мікробіологічних відкриттів І.Мечникова, коли в медицину були введені поняття асептики і антисептики, різко знизилася смертність від інфекційних захворювань.
Революційний вплив на боротьбу з інфекціями мало відкриття у 1929р. О.Флемінгом пеніциліну. За допомогою антибіотиків вдалося ефективно боротися зі збудниками інфекційних захворювань й інфекції стали певною мірою керованими. Але в останні роки в лікувально-профілактичних установах багатьох країн світу відзначається невпинний зріст кількості внутрішньолікарняних інфекцій (ВЛІ).
Зарубіжні та вітчизняні дослідники відзначають, що нозокоміальні інфекції розвиваються приблизно у 5% хворих, що надходять в лікувальні установи.
Мінімальні економічні збитки, до яких призводять ВЛІ в Росії, становлять близько 5 млрд. рублів. Більше 40 % від загальної кількості всіх нозокоміальних інфекцій становлять інфекції в пологових відділеннях. На другому місці після пологових будинків знаходяться хірургічні стаціонари, на третьому - поліклініки.
У США щорічно реєструється до 2.000.000 захворювань у стаціонарах, в Німеччині - 500.000-700.000, в Угорщині -100.000, що становить приблизно 1% населення цих країн. В США близько 25% пацієнтів з ВЛІ гинуть та являють собою головну причину смертності. В цьому відношенні наша країна не є винятком.
В Україні, за оцінками фахівців, за останні роки тільки офіційно реєструється до 4 тис. випадків нозокоміальних інфекцій на рік, а розрахункова кількість відповідних хворих становить близько 350 тисяч, так що за поширеністю внутрішньолікарняні інфекції в Україні поступаються лише серцево-судинним й онкологічним захворюванням.
Про необхідність вирішення цієї проблеми свідчить також аналіз фінансових витрат, пов’язаних з ВЛІ. Так, за даними фахівців, післяопераційні раньові інфекції збільшують витрати лікарень на пацієнтів практично у 2 рази; інфекції при хірургічних втручаннях - на 119%; інфекції сечо-статевої системи – на 47%; пневмонії, що зумовлені розповсюдженням збудників через систему кондиціювання, в середньому збільшують витрати госпіталя на 40000 доларів; інфекції, що викликані Staphylococcus aureusє найзатратнішими, тому що призводять до зростання витрат лікарні в три рази.
Крім того, широке застосування антимікробних препаратів з часом призвело до фундаментальних змін в екології мікроорганізмів та появі штамів, що володіють високою резистентністю. Особливо виражена антибіотикостійкість у St.aureus, E.coli, Ps.aeruginosa, Candida albicans, Clostridium difficile.
В останні роки відзначається невпинне зростання числа метицилінрезистентних штамів золотистого стафілококу (MRSA) та мікробних асоціацій. Ситуація є настільки серйозною, що деякі країни оголосили резистентність MRSA головною проблемою, що загрожує національній безпеці. Тому, у відповідності до об’єднаної думки експертів ВООЗ та Європейського Союзу, у боротьбі з внутрішньолікарняними інфекціями необхідно розумно використовувати антимікробні засоби та проводити пошук нових високоефективних засобів очищення та дезінфекції. На етапі сучасної переоцінки місця дезінфектантів справедливо відродилася цікавість до нових засобів очищення та розробки. Робота у цьому напрямку обумовила активізацію міжнародних досліджень, присвячених методам знезараження, що базуються на біологічному принципі боротьби за існування.

Революційним відкриттям у цьому питанні стало створення продуктів для очищення та дезінфекції шляхом поєднання миючих компонентів з пробіотичними мікроорганізмами, що раніше вважалося теоретично неможливим. Бельгійська компанія CHRISAL на практиці змогла вирішити цю задачу, створивши серію пробіотичних препаратів, РІР-продуктів (Probiotics In Progress).
Ще в 1996 році була створена перша група продуктів (Група А. Органічні миючі засоби), які здійснювали очищення шляхом фізичного відділення бруду для подальшого його видалення.
Пізніше, у 2005 році, було запатентовано створення абсолютно нового, що не має аналогів, класу миючих засобів (Група В. Миючі пробіотики), що представляє композицію високоефективного миючого засобу й пробіотичних бактерій. В процесі застосування продуктів Групи В відбувається відділення бруду за принципом дії продуктів Групи А і, одночасно з цим, - колонізація обробленої поверхні пробіотичними бактеріями. Це призводить до небаченого і неможливого раніше ефекту - автоматичного мікробіологічного очищення та дезінфекції.

Продукти цієї групи виявилися дуже ефективними і мали ряд позитивних якостей (екологічно безпечні, в процесі очищення відсутні традиційні хімічні реакції розчинення з утворенням невідомих нових речовин, не пошкоджують оброблені поверхні). Їх застосування дозволило отримати певні технологічні та екологічні переваги, а також знизило собівартість процесу очищення на 30-70%.
У процесі вивчення в даний час знаходиться розробка продуктів нового покоління (Група С. Пробіотичні біорегулятори). Автори підійшли впритул до створення препаратів, які вже не містять в собі органічний миючий компонент і не володіють миючим ефектом, але мають біорегуляторний характер очищення.

Розробником запропоновано новий, перспективний напрямок боротьби з ВЛІ - витіснення нозокоміальної флори з поверхонь об’єктів лікарняного середовища нанесенням на поверхні об’єктів, що обробляються, пробіотичних препаратів. Ідея застосування цих продуктів узгоджується з концепцією «управління середовища на мікробіологічному рівні», згідно з якою більше не потрібно її стерилізації, при цьому, однак, зберігається і підтримується стабільна і здорова мікрофлора. 
Всі продукти PIP містять у якості основного матеріалу пробіотичні бактерії, що мають унікальну здатність спороутворення. Цей процес робить можливим виживання цих бактерій в суворих для них умовах і сприяє їх відновленню, як тільки параметри навколишнього середовища поліпшуються. Без такої особливості пробіотиків було б неможливо включити їх до складу матеріалів для очищення, що використовуються для обробки навколишнього середовища та виробничих процесів. Розробниками РІР-продуктів було враховано, що  одним з представників транзиторної мікрофлори людини є бактерії з роду  Bacillus.

Перелік показань та способів застосування препаратів, що містять бацили, досить широкий. Ці мікроби давно з успіхом використовуються для корекції дисбіозів та лікування інфекцій як в медицині, так і в ветеринарії. Слід зазначити, що бацили не приживляються в організмі людини та зникають через кілька днів після припинення прийому препарату. Бактерії з роду Bacillus здатні продукувати антибактеріальні речовини й мають виражену антагоністичну активність у відношенні до хвороботворних мікроорганізмів, сприяють підвищенню імунітету через синтез секреторного імуноглобуліну типу А та здатні Top of Form здатні зз виробляти широкий спектр ферментів, що розщіплюють  жири, вуглеводи та клітковину. Тому саме бактерії з роду Ваcillus (Bacillus subtilisBacillus subtilis var.amyloliquefaciensBacillus licheniformisBacillus pumilusBacillus megateriumбули введені до складу РІР-продуктівКонцентрація цих спор в продукті дуже висока і може сприяти їхній боротьбі за існування проти всіх інших мікроорганізмів, незалежно від того, чи є вони грампозитивними, грамнегативними або грибами.

 Механізм дії.

Механізм дії заснований на принципі «конкурентного інгібування» (так званий закон Гаузе). Він полягає в негайному поширенні нанесених пробіотичних мікроорганізмів, які стрімко поглинають всі поживні речовини, нічого не залишаючи потенційним патогенним мікроорганізмам. При цьому, завдяки наявності «почуття кворуму» (надзвичайно швидкий спосіб спілкування бактерій один з одним за допомогою сигнальних молекул), патогенні організми посилають один одному повідомлення про настання несприятливих умов, що занурює їх в пасивний метаболічний стан та призводить до різкого зниження кількості на оброблених поверхнях. Так, за даними італійських вчених (S.Mazzacane, 2011), отриманих при проведенні довготривалих клінічних випробувань, при застосуванні РІР-продуктів кількість патогенних мікроорганізмів суттєво зменшувалася: S. Aureus знижувалася на 95,59%, E. Coli - 85,12%, Pseudomonas spp - 95,16%, Acinetobacter -  75,99%, Candida spp - на 94,86%.
Крім змін кількісного складу мікроорганізмів, РІР-продукти здатні усувати біоплівку (композицію з резистентних патогенних мікроорганізмів та матриці, що містить органічні компоненти - екзополісахариди та білки, та виконує функції свого роду екрану, що захищає мікроорганізми від дії біоцидів). Так звана друга складова РІР-продуктів – це ензими, що швидко переробляють органічний бруд та розділяють по типу біологічних ножиць складні молекулярні ланцюжки на невеликі фрагменти, сприяють деструкції біоплівки  та готують грунт для перетворення нанесених спор в бацили. У живій природі процес очищення відбувається за рахунок відокремлення бруду водою й подальшою переробкою її бактеріями. Саме цей принцип лежить в основі дії миючого пробіотика. Третім компонентом РІР-продуктів є екологічно нешкідливі  миючі речовини, які відділяють бруд від поверхні та підібрані відповідно до рішення певних задач  та зон обробки.

При традиційному методі очищення (з водою, ганчіркою та миючим засобом) бруд змивається тільки з її поверхні. Якщо застосовуються дезінфікуючі речовини, то вони так само працюють тільки на поверхні. Всередину мікропор ці засоби не можуть потрапити внаслідок високого поверхневого натягу води. Нижче схематично наведений механізм дії пробіотичних очищувачів на звичайній  середньостатистичній  підлозі. На малюнку, що представляє звичайну підлогу з червоної плитки, cірі смуги між плитками - це забруднення, що складаються з масла, жиру, протеїнів і цукру і т.д. Це все знаходиться також в мікроскопічних порах підлоги. Крім того,  підлога вкрита сірою плівкою із залишків миючих засобів, бруду, бактерій (Мал.1).

При розведенні  миючих пробіотиків у співвідношенні 100 грам на літр теплої води отриманий розчин містить 636.000.000 бактерій. Спеціальний склад миючої основи засобів CHRISAL дозволяє воді стає настільки текучою, що вона може просочитися не тільки в будь-яку мікропори, але і між молекулами бруду. Ця властивість всіх засобів CHRISAL має назву відділенням 

бруду на молекулярному рівні. Миючі пробіотики при нанесенні на поверхню відокремлюють бруд від підлоги, що спрощує її видалення (Мал.2).

Кожна з 636 000 000 бактерій прикріплюється до органічної бруду, продукуючи потрібні ензими, які надалі руйнують бруд і тим самим готують сприятливе середовище для бактерій. Бактерії поглинають органічний бруд,  що підтримує їх життєдіяльність та здатність розмножуватися. Цей процес буде повторюватися до тих пір, поки у бактерії буде достатньо харчування у вигляді"органічної бруду". За 6-12 годин одна 

бактерія може створити колонію, чисельність якої може доходити до мільйона одиниць, хоча навіть за такої чисельності людське око не здатне їх побачити (Мал.3)

Слід відзначити, що за перші два дні значних візуальних змін практично не відбудеться. Однак в приміщенні буде незвично свіже повітря. На другий - третій день, в залежності від температури та наявності поживних речовин, колонії прогресивно розвиваються і кожні 24 години збільшують споживання органічних залишків в три - чотири рази.  Деякі патогенні бактерії внаслідок браку поживних речовин поступово припиняють розмноження. Одночасно з цим процесом починають зникати неприємні запахи, що утворюються в результаті життєдіяльності патогенних бактерій. Підлога починає світлішати  та на ній щезає слизька плівка (Мал. 4).

До кінця першого тижня бактерії РІР-продуктів вже отримують контроль на поверхні та в глибині пор підлоги. Колонії бактерій будуть рости до «мікроскопічно» величезних пропорцій. Патогенні бактерії будуть зменшуватися в розмірі, деякі з них будуть переходити в сплячий режим і припиняти розмноження. Підлога  стає знежиреною і поступово буде відновлюватися її оригінальний колір. Неприємні запахи щезнуть та  місця, що важко досягаються, стануть чистими.

На завершальному етапі відзначається ефект миючих пробіотиків у повному обсязі. Підлога колонізована бактеріями, які знаходяться як на поверхні, так і в порах підлоги. При нестачі поживних речовин бактерії миючих пробіотиків переходять в сплячий режим і знаходяться в цьому стані до тих пір, поки не настануть сприятливі умови для їх існування (Мал. 5).

Таким чином, внаслідок застосування РІР-очищувачів;

  • поверхня стає самоочисною;
  • в порах більше не накопичується бруд;
  • зникає слизька плівка;
  • витрачається менше сил і часу на прибирання;
  • відзначається візуально помітний ефект.

 

Перспективні напрямки застосування пробіотиків.

 

Пробіотики і Медицина - охорона здоров'я і все, що пов'язане зі здоров'ям нації. Чисельними клінічними випробуваннями (лікарня  «АЗ Локерен» Бельгія, 2007); клініка Острави (Чехія, 2007); госпіталь (MJHH) в  Майамі (2008);  університети Ліверпуля та Ульстера (Великобританія, 2009); госпіталь св. Анни – Ferrara (Італія, 2011), Shriner's Children's hospital chain (CША, 2012) доведений колосальний ефект зниження внутрішньолікарняних інфекцій від застосування РІР-продуктів.

Пробіотики і АгроПромКомплекс - розвиток здорових продуктів харчування та високоефективного тваринництва. У тваринницькому секторі застосування цих продуктів призводить до зростання економічної ефективності на 20-40% (подібні випробування були проведені в Бельгії та Росії). У харчовій промисловості пробіотична обробка збільшує терміни зберігання харчових продуктів, запобігає розповсюдженню заражень, відкриває нові можливості консервації продуктів харчування для транспортування.

Пробіотики і Захист навколишнього середовища. Застосування PІP-продуктів допомагає вирішити завдання водопідготовки та переробки відходів водоканалів. Безальтернативне використання хімічних традиційних засобів (типу "ferry") вбиває мікрофлору відстійників і для її оздоровлення з успіхом використовують пробіотики (PiP + Water). Для очищення повітря, зниження рівня алергенів і дезодорування повітря створений мікробіорегулятор «PІP Allergy Free».

Пробіотики та Транспорт. Очищення, зовнішній вигляд, ефективність утримання та експлуатації транспорту безпосередньо впливає на витрати палива, на можливе поширення і передачу інфекцій при масових перевезеннях людей.

Пробіотики і Нафтопродукти. Застосування PІP-технологій для очищення паливних ємностей при перевезенні нафтопродуктів, зберіганні та застосуванні впливає на їх якість та вартість, знижує витрати та не псує екологію зон очищення.

Пробіотики й Індустрія - підвищення якості та екологічності на виробництвах. Фактично замість традиційних лужних і кислотних миючих речовин індустрія отримує органічні миючі віддільники з безпрецедентною екологічною складовою. Заміна всіх агресивних миючих засобів на РІР-продукти не обтяжує бюджет виробника, даючи певний економічний ефект.

Пробіотики і Міське господарство. Цікавий ефект отриманий в місцях скупчення людей (школи, дитячі садки, офіси, об'єкти житлово-комунального господарства, громадський транспорт, метрополітен, залізниця і т.п.). Просте миття підлоги пробіотиками в торгових супермаркетах, на ринках, в місцях масового відвідування стає екологічно виправданим і економічно вигідним. Є цікаві проекти, пов'язані з очищенням труб центрального опалення системи житлово-комунального господарства, труб стічної каналізації на об'єктах харчування тощо.

 

Питання безпеки РІР-продуктів. PIPи є абсолютно безпечними при їх використанні з ряду причин. Пробіотичні бактерії, що використовуються в продуктах PIP, є представниками роду Bacillus і належать Класу біологічної безпеки 1, згідно з американською класифікацією типів культур мікроорганізмів (АККП). Мікроорганізми, що входять до складу PIP, не є генетично модифікованими бактеріями, належать до групи спороутворюючих пробіотиків, з яких були створені сотні фармацевтичних препаратів. Рекомендована денна доза цих продуктів перорально становить 10 мільйонів бактерій, тобто концентрацію, що в 10 000 разів перевищує концентрацію в PIP-продуктах.
Крім того, виробник провів велику кількість тестів на виявлення токсичності створених композицій, які були відібрані ОЕСР і схвалені зовнішніми акредитованими лабораторіями за критеріями з сенсибілізації шкіри, токсичності при пероральному прийомі та наявності подразнюючої дії на очі. Не було зафіксовано жодного прояву токсичного ефекту й тому вся продукція PIP компанії «CHRISAL» була сертифікована як «безпечна для застосування». Декілька видів бацил мають статус "GRAS" ("Generally Regarded As Safe"), тобто «В цілому вважаються безпечними» для використання у харчовій промисловості або фармацевтичних препаратах і дозволені для застосування Управлінням з контролю за продуктами харчування і лікарськими засобами США (FDA) та  Американської асоціації з контролю за виробництвом кормів для тварин (AAFCO). Вони також входять до категорії харчових організмів згідно  Концепції «компетентної презумпції безпеки» (Qualified Presumption of Safety) Європейського управління з безпеки продуктів харчування та Канадського списку речовин, дозволених до виробництва, ввезення та використання на території країни (DSL).
Миючі пробіотики не викликають алергічних реакцій і мають позитивний вплив на імунну систему організму. Вони не викликають утворення резистентних патогенних бактерій (доведено чисельними  дослідженнями in vitro та in vivo), піддаються біологічному розкладанню та екологічно безпечні.

Доцільність застосування та шляхи заміни хімічних засобів на пробіотики. Даний підхід до проблеми знезараження є повною протилежністю цілям традиційних процедур, в рамках яких під дезінфекцією розуміється мінімальна присутність мікроорганізмів на будь-яких типах поверхонь. Завдання традиційного підходу полягає в контролі патогенних штамів, однак при цьому не допускається присутність і тих мікроорганізмів, які не є небезпечними для людського здоров'я. Нові процедури можна визначити як «методи біостабілізаціі» за допомогою боротьби двох видів за існування, що має на увазі відсутність загального біоцидної дії, а лише кінцевий ефект - знищення певних штамів мікроорганізмів.
Для коректного аналізу доцільності застосування РІР-продуктів виробниками та учасниками клінічних випробувань в медичних установах різних країн проводили облік за наступними параметрами: результативність і ефективність обробки, методологію використання продуктів і частоту обробки, залежність від стану поверхонь, нешкідливість для пацієнтів та персоналу, можливий вплив на навколишнє середовище.
Підсумовуючи результати застосування РІР-продуктів компанії CHRISAL, можна впевенно зробити висновок про доцільність їх використання. Підхід, що спирається на використання хімічних продуктів при традиційній санітарній обробці, збільшує ризик інфекцій, сприяє появі резистентних штамів мікроорганізмів і не гарантує видалення забруднень. Дезінфікуючі засоби мають короткочасний термін знезараження, здатні викликати алергію та мутації. Хімічні агресивні речовини, що входять до складу сучасних дезінфектантів, пошкоджують оброблені поверхні й дороге обладнання. Їх застосування обумовлює необхідність використання персоналом засобів захисту шкіри та органів дихання. Використання токсичних хімічних очищувачів завдає непоправної шкоди природі та негативно впливає на екологію в цілому, вимагає складних і дорогих схем утилізації.
У той же час обробка за системою гігієни на основі пробіотичної очищення (Probiotic Cleaning Hygiene System) значно знижує концентрацію патогенних мікроорганізмів, в результаті цього дезінфекція стає зайвою. РІР-продукти на мікробіологічному рівні розщеплюють органіку, відокремлену від поверхні миючої основою і в результаті чисельної переваги пригнічують природним чином розвиток патогенних бактерій.  Лабораторні дослідження показали, що вже через 20 хвилин після нанесення миючого засобу на основі пробіотиків серії CHRISAL, на поверхні не виявлялися навіть туберкульозні палички, не кажучи про інші, більш прості бактерії.
Крім того, продукт хороший тим, що він миє і дезінфікує одночасно. Його робота не закінчується після висихання поверхні. Ензими продовжують розщеплювати органіку протягом 5-6 днів, а бактерії можуть далі працювати, залишаючись на поверхні до двох місяців. Суттєвими перевагами, що були виявлені при проведенні клінічних досліджень, були також відсутність подразнюючої дії на шкіру персоналу лікарень, приємний запах та простота у використанні. Продукти на основі пробіотичних бактерій сумісні з навколишнім середовищем.

Таким чином, застосування РІР-продуктів має суттєві переваги над існуючими методами та засобами очищення та дезінфекції. Дана продукція може бути рекомендована для ефективної та безпечної обробки об'єктів державного призначення (лікарні, харчові виробництва, готелі, шкільні установи, дитячі сади, фітнес-центри, продовольчі ринки й супермаркети, фермерські господарства, тюрми, воєнізовані казарми, урядові установи тощо). Застосування РІР-продуктів продемонструвало економічну ефективність та можливість збереження необхідного екологічного клімату в сучасному технократичному світі. Це пояснює той факт, що на сьогодні впровадження новітньої технології розпочато одночасно в 32 країнах. Це, безсумнівно, є новою главою в екологічній культурі нашого часу.