動物舍微生物氣溶膠及其向周圍環(huán)境的傳播.pdf

1、微生物是動物舍環(huán)境污染的主要因素,動物舍的生物污染可以引起一系列傳染病的流行。近幾年的研究表明,一些氣載病原微生物能夠通過空氣傳播很遠的距離,造成傳染病的流行。過去對畜禽養(yǎng)殖環(huán)境微生物氣溶膠的傳播主要是通過舍內(nèi)外環(huán)境中的細菌濃度的變化以及細菌耐藥性及某些致病菌含量等方面來確認的。然而,未能證明舍內(nèi)外環(huán)境分離的微生物氣溶膠的起源及其同源性,沒能獲得充分的證據(jù)證明畜禽舍微生物氣溶膠向環(huán)境的傳播。因此,本課題測量了19個動物舍(5個雞舍、5個

2、豬舍、6個牛舍和3個兔舍)舍內(nèi)及舍外不同距離(上風10、50 m和下風10、50、100、200、400 m)的大腸桿菌和腸球菌含量,在此基礎(chǔ)上, (1)統(tǒng)計舍內(nèi)、舍外氣載需氧菌的含量； (2)對大腸桿菌的耐藥性及其腸毒素的檢測； (3)采用分子生物學方法(ERIC-PCR和REP-PCR)對不同地點分離的大腸桿菌和腸球菌的遺傳相似性進行比較； (4)對腸球菌的耐藥基因進行了檢測。根據(jù)以上結(jié)果確定動物舍微生物氣溶膠的危害性及其向環(huán)境中的

3、傳播。 1 動物舍內(nèi)微生物氣溶膠的含量及其向舍外環(huán)境的傳播 本試驗采用ANDERSEN-6級空氣微生物樣品收集器和RCS離心式采樣器在16個動物舍舍內(nèi)空氣、舍外上風10、50 m和下風10、50、100、200、400 m不同距離收集微生物氣溶膠,一方面,通過對動物舍環(huán)境中氣載需氧菌含量、氣載大腸桿菌含量、氣載腸球菌含量的檢測,以及它們在ANDERSEN六級采樣器上的分布規(guī)律來推斷其對飼養(yǎng)員及動物自身可能造成的危害,從而

4、使人們對動物產(chǎn)生的微生物氣溶膠及其健康威脅的高度重視；另一方面,通過對畜禽舍內(nèi)、外需氧菌含量的比較分析,從而初步觀察菌群隨著距離增長變化的規(guī)律。研究結(jié)果表明, (1)在所有檢測的養(yǎng)殖環(huán)境中微生物氣溶膠粒子濃度要遠遠高于一般的原野環(huán)境,而且大部分粒子的空氣動力學直徑較小,更容易進入呼吸道深部。雖然我們沒有對養(yǎng)殖環(huán)境的動物及飼養(yǎng)員的健康作系統(tǒng)的調(diào)查,但是長期處在這種高濃度的微生物氣溶膠環(huán)境下,對動物體和飼養(yǎng)人員感染壓增大,導(dǎo)致很大的感染風險

5、,能夠產(chǎn)生有明顯臨床癥狀的傳染發(fā)生,或隱性感染,或發(fā)展為慢性呼吸道疾病以及繼發(fā)感染等,該領(lǐng)域還有待于進一步研究； (2)通過比較舍內(nèi)外的氣載需氧菌的含量發(fā)現(xiàn),動物舍舍內(nèi)氣載需氧菌含量遠遠高于動物舍上風和舍外下風方向(>50 m)不同距離空氣中需氧菌的濃度(P<0.05),該結(jié)果表明,舍內(nèi)微生物氣溶膠含量較高,隨著舍內(nèi)外氣體的交換而不斷傳播到舍外一定距離,特別是下風50 m內(nèi)。另外,下風不同距離細菌濃度與上風處(-般原野)比較,差異顯著(

6、P<0.05),舍外下風方向在100、200和400 m(雞舍A和牛舍C''除外)之間需氧菌的濃度差異不顯著(P>0.05),表明氣載需氧菌在一定的氣象條件下也可以傳播到舍外下風較遠的距離(≥200 m)。 2 ERIC-PCR對雞舍和牛舍環(huán)境中氣載大腸桿菌向舍外環(huán)境傳播的鑒定 本課題測量了5個雞場和6個牛場舍內(nèi)及舍外不同距離的大腸桿菌含量,在細菌學鑒定的基礎(chǔ)上,采用ERIC-PCR方法對不同地點分離的大腸桿菌鑒定其同源

7、性,獲得大腸桿菌ERIC片段指紋圖譜,通過該片段在細菌基因組內(nèi)的數(shù)量和分布之間的關(guān)系,比較其遺傳相似性,確定動物舍微生物氣溶膠的向環(huán)境中的傳播。ERIC-PCR結(jié)果表明,從動物的糞便中分離到的大腸桿菌與從舍內(nèi)空氣中分離到的部分大腸桿菌(雞舍為34.1％；牛舍為)相似性可達100％,從動物舍外下風方向(10、50、100和200m)分離到的多數(shù)大腸桿菌(雞舍為54.5％；牛舍為)與舍內(nèi)空氣或糞便中分離的大腸桿菌相似性可達100％。而從動物

8、舍上風分離到的大腸桿菌與舍內(nèi)空氣或糞便中分離的大腸桿菌相似性較小(<90％)。所以,得出結(jié)論,從上風分離到的多數(shù)大腸桿菌并非來源于動物的糞便或者舍內(nèi)空氣,而很多從舍內(nèi)空氣和舍外下風方向分離到的大腸桿菌來源于動物的糞便,說明源于動物舍的微生物氣溶膠能夠通過舍內(nèi)外氣體交換傳播到舍外,依氣象條件傳播到舍外不同的距離,造成周邊環(huán)境的生物污染以及病原微生物的擴散。 3 雞舍環(huán)境中大腸桿菌耐藥性向舍外環(huán)境傳播的鑒定 通過對同一雞舍內(nèi)

9、外環(huán)境中大腸桿菌耐藥性的調(diào)查、分析,證明雞舍內(nèi)環(huán)境中的大腸桿菌可以通過舍內(nèi)外氣體的交換而傳播到舍外環(huán)境中去,可能對附近養(yǎng)殖場及其周邊居民的健康構(gòu)成潛在的威脅。結(jié)果表明,雞舍糞便中及舍內(nèi)、舍外空氣中分離到的大腸桿菌都對P-G和RIF完全耐藥；對GEN和TOB都敏感,并且沒有發(fā)現(xiàn)對這兩種藥物的耐藥菌株。特別是從舍外下風方向上分離到的菌株對藥物的敏感性與從舍內(nèi)空氣中或者是雞的糞便中分離到的大腸桿菌的耐藥性基本一致,說明這些耐藥菌株來源于動物舍

10、,它們能夠從舍內(nèi)向舍外環(huán)境傳播。 4 ERIC-PCR和REP-PCR對豬舍環(huán)境氣載大腸桿菌向舍外環(huán)境傳播的鑒定 采用ERIC-PCR和REP-PCR兩種方法進一步對同一豬舍不同地點分離到的大腸桿菌進行同源性比較鑒定,一方面,可以驗證兩種方法的可靠性；另一方面,為研究豬舍養(yǎng)殖環(huán)境產(chǎn)生的大腸桿菌氣溶膠向其周圍環(huán)境的傳播提供可靠的方法。在本實驗中,我們分析了從5個豬舍環(huán)境中分離到的120株大腸桿菌,ERIC-PCR和REP-

11、PCR兩種方法都顯示出了很高的菌株間的區(qū)分性。REP-PCR表現(xiàn)出的指紋圖譜與ERIC-PCR表現(xiàn)出的指紋圖譜顯示出極高的相似性,從而也說明了這兩種方法的可靠性。結(jié)果表明,有35.1％(20/57)的從糞便中分離的大腸桿菌與舍內(nèi)空氣或舍外下風分離的大腸桿菌的相似性>190％；然而從上風方向分離的大腸桿菌與舍內(nèi)空氣或糞便中分離的大腸桿菌的相似性較低(61％-69％)。可見,很多從舍內(nèi)空氣和舍外下風方向分離到的大腸桿菌來源于動物的糞便。

12、 5 動物舍環(huán)境大腸桿菌主要毒力基因的檢測及其向舍外環(huán)境傳播的鑒定 本研究采用多重PCR方法分別對5個雞舍及其周圍環(huán)境中分離到的117株大腸桿菌,5個豬舍及其周圍環(huán)境中分離到的120株大腸桿菌和6個牛舍及其周圍環(huán)境中分離到的143株大腸桿菌進行了5種不同的毒力基因(STa、STb、LTa、Stx1和Stx2/Stx2e)的多重PCR檢測,不僅調(diào)查了不同動物舍舍內(nèi)環(huán)境中大腸桿菌的5種主要毒力基因的攜帶情況,而且還通過對舍內(nèi)、舍

13、外環(huán)境中大腸桿菌的5種主要毒力基因的比較檢測分析,研究舍內(nèi)大腸桿菌5中主要毒力基因向舍外環(huán)境中的傳播。結(jié)果表明,不同的動物舍環(huán)境中大腸桿菌其攜帶的5種毒力基因型雖然不同,但是都有一定數(shù)量的大腸桿菌攜帶毒力基因,而且很多是攜帶2種或2種以上的毒力基因,這些致病性大腸桿菌可以通過舍內(nèi)外氣體的交換而傳播到舍外環(huán)境。 6 REP-PCR對動物舍內(nèi)氣載腸球菌向舍外環(huán)境傳播的鑒定 為了給畜禽舍微生物氣溶膠的產(chǎn)生與傳播提供更充分的證據(jù)

14、,以另一種微生物-腸球菌作為指示菌,以REP-PCR方法來研究三種動物舍(雞舍、豬舍和牛舍)環(huán)境中氣載腸球菌向舍外環(huán)境中的傳播,從而與大腸桿菌作為指示菌來做對比,進一步證明動物舍舍內(nèi)微生物氣溶膠向舍外環(huán)境傳播的必然性,同時也證明了以腸球菌作為指示菌研究微生物氣溶膠在環(huán)境中傳播的可行性。通過對5個不同的雞舍(127株)、5個不同的豬舍(135株)以及6個不同的牛舍(164株)舍內(nèi)及其周圍環(huán)境中腸球菌同源性的REP-PCR分析,結(jié)果表明,動

15、物舍內(nèi)動物的糞便中的腸球菌可以不斷形成氣溶膠,不僅在能夠在舍內(nèi)空氣中傳播,而且還能夠隨著氣體的交換而傳播到舍外較遠的距離,特別是下風方向(≥100 m)。 7 動物舍環(huán)境氣載腸球菌主要耐藥基因的檢測及其向舍外環(huán)境傳播的鑒定 為了了解當前養(yǎng)殖環(huán)境中細菌的耐藥現(xiàn)狀,仍以腸球菌為指示菌,通過對該菌的耐藥性調(diào)查,了解不同場的藥物使用狀況,細菌耐藥譜及其程度,為此后用藥提供指導(dǎo)。 結(jié)果表明：本研究通過對16個動物舍426株

16、腸球菌耐藥基因的檢測,動物舍環(huán)境中存在一定比例的(62/426,4.55％)對β-內(nèi)酰胺酶耐藥腸球菌；三種動物舍舍內(nèi)及其舍外環(huán)境分離株都存在不同程度的對四環(huán)素類抗生素的耐藥性,而且,耐藥率較高。其中,雞舍糞便分離株腸球菌TetM的檢出率最高(79.03％),其次為豬舍糞便分離株；有很少幾株腸球菌攜帶vanA和vanB基因,但是,也存在少量的vanA和vanB陽性菌株,這是在動物舍環(huán)境中首次檢測到,所以應(yīng)當引起我們足夠的重視；絕大多數(shù)腸球

17、菌攜帶AMEs基因的一種或幾種,只有7.7％(33/426)的腸球菌不攜帶AME基因,可見,雞、豬、牛舍環(huán)境中的腸球菌對氨基糖苷類抗生素耐藥的普遍性：同時,統(tǒng)計結(jié)果也可以看出,大多數(shù)腸球菌都攜帶2種或2種以上的AME基因,最多者可以攜帶6種AME基因[aac(6')-aph(2'')+ant(4')-Ia+ant(9)-Ia+aph(3')-Ⅲa+aac(6'')-Ii+ant(6)-Ia],可見,腸球菌對慶大霉素類抗生素耐藥的嚴重性。