Expozícia bioaerosólu v budovách a zdravie ľudí

Čo je bioaerosól?

Autorka článku: doc. Ing. Piecková Elena, PhD., MPH

Lekárska fakulta, Slovenská zdravotnícka univerzita v Bratislave

Iné častice môžu pochádzať zo živých organizmov (peľové zrnká, semená rastlín, drevný prach, úlomky srsti zvierat, ich výlučky, hmyz atď.). Všetky tieto častice sa vo vzduchu vyskytujú buď samostatne, príp. na vhodnom nosiči (prachové čiastočky, kvapky). Z hľadiska uvoľňovania do ovzdušia je dôležitá ich tzv. aerodynamická veľkosť a tvar (nie vždy zodpovedá fyzickej veľkosti), tvorba agregátov a konglomerátov z vlastných čiastočiek, resp. ich uchytenie na nosičoch (až 60 % častíc je vzájomne kumulovaných).

Ovzdušie

Do ovzdušia sa MO dostávajú disperziou z miesta ich rastu, resp. kolonizácie povrchov. Bioaerosóly môžu prispievať k šíreniu infekčných chorôb, akútnych intoxikácií, alergií, príp. až s následkom prekanceróznych a kanceróznych stavov. Aerosóly zahŕňajú aj riziko zneužitia (bioterorizmus). To všetko viedlo v posledných rokoch k zvýšenému vedeckému i verejno-zdravotníckemu záujmu o túto komplexnú problematiku.

Napr. počas kýchania sa do prostredia uvoľňujú kvapôčky vody a hlienu rýchlosťou okolo 100 m/s. Ich počiatočný priemer je okolo 10 - 100 μm, ale rýchlo vysychajú do tzv. jadra kvapky s veľkosťou 1 – 4 μm, ktoré obsahuje vírusové časti a/alebo baktérie (napr. vírusy pravých či detských kiahní, chrípky, ale aj rôzne koronavírusy, či baktérie tuberkulózy). Takto sa v prostredí šíria pôvodcovia ochorení a vystavená  (exponovaná) populácia ich prijíma najmä inhalačnou cestou, príp. kontaktom s povrchmi kontaminovanými usadenými kvapkovými jadrami (sekundárna kontaminácia). Niektoré iné choroby sa môžu prenášať inhaláciou aerosolizovaných mikrobiálnych zárodkov z environmentálnych zdrojov, nie priamo z infikovanej osoby (napr. baktérie legionelly z hmly z kontaminovanej vody).

Častice vo vzduchu

Napr. hubové častice sú v ovzduší zvyčajne prítomné v zhlukoch zodpovedajúcich priemeru kvapky vodnej pary 10 μm (max. 20 μm), čo vytvára aerosólovú štruktúru tzv. jemnej hmly. Táto sedimentuje z výšky 3 m do 19 min (resp. 5 min). Ukázalo sa, že viditeľne čisté prostredie je viac kontaminované bioaerosólmi ako prostredie viditeľne znečistené. To súvisí so skutočnosťou, že väčšie častice sa usádzajú rýchlejšie ako tie malé: sedimentačná rýchlosť častíc s priemerom 0,001 μm je 6,75 x 10^-9 m/s, kým pre 10 μm častice to je 3,06 x 10^-3 m/s a pre 100 μm 2,49 x 10^-1 m/s. Častice v tzv. čistom vzduchu zostávajú malé, ale v znečistenom sa vzájomné spájajú do väčších agregátov. Napr. pri manipulácii s plesnivými materiálmi môže ovzdušie obsahovať až 109 životaschopných zárodkov mikroskopických húb/m3 a celý rad rôznych mykotoxínov. U obyvateľov tak dochádza, podľa charak­teru spracovávaného substrátu, k dráždeniu očných, nosných a úst­nych slizníc, ale najmä k vážnemu, akútnemu alebo chronickému, poškodeniu dýchacieho traktu.  Ide napríklad o bronchitídy, aler­gické alveolitídy, "farmárske pľúca", pľúcne mykotoxikózy, zápaly pľúc - pneumónie a pod. Niektoré z mykotoxínov môžu mať karcinogénne vlastnosti aj v tka­nive pľúc.

Zatiaľčo práca s kontaminovanými materiálmi je zväčša nárazová a o možnom pôsobení mikroorganizmov a ich toxínov sa dá vop­red uvažovať a cielene sa chrániť respiračnými filtrami, napr. v bytoch s plesnivými stenami, či nesprávne udržiavanou klimatizáciou býva dlhodobo celá rodina, vrátane detí naj­mladších vekových kategórií. Častice sa z porastu na substrátoch uvoľňujú v mieste väčšej turbulen­cie, počas čistenia, domácich prác, vysávania, pri otvorení dve­rí, pri čistení zeleniny, ale aj jednoducho napr. pri prícho­de psa alebo mačky, tzv. explózia častíc. Vtedy sa počet izolovaných zárodkov môže zvýšiť až 3-tisícnásobne. Z hubových porastov sa môžu simultánne uvoľňovať aj hýfové fragmenty (s optickou veľkosťou okolo 1μm). Ich uvoľnené množstvo je zvyčajne stonásobne väčšie (10⁵ KTJ/cm²) ako množstvo uvoľnených spór, čo súvisí aj s vekom kultúry (tzv. desikačný stres).

Ohrozené dýchacie cesty

Depozičné parametre konkrétnych mikrobiálnych bioaerosólových častíc v živom organizme sú preštudované len okrajovo. Pri dýchaní zdravým nosom sa 30 – 40 % častíc zachytí na sliznici horných dýchacích ciest – v nose, hrdle a prínosových dutinách,  menšie prechádzajú do priedušnice a priedušiek a ďalších 30 – 40 % - jemné čiatočky, fine particular matters (max. 2,5 μm) majú depozičný potenciál najvyšší, napr. aj vo vzťahu k lebkovej dutine a postúpia až do alveol. Pri dýchaní ústami však až 70 % propagúl penetruje do dolných ciest dýchacích. V akom pomere sú zastúpené jednotlivé častice, ich menšie alebo väčšie zhluky (agregáty a konglomeráty), nie je jasné.

Z makroorganizmu sa bioaerosólové čiastočky odstraňujú mechanizmom samočistenia dýchacích ciest (mukociliárny efekt), prípadne makrofágmi. Odpoveď makroorganizmu na bioaerosól sa prejavuje na úrovni poškodenia kontaktného tkaniva (sliznice dýchacích ciest, očí a pod.) až jeho buniek (pľúcne alveolárne makrofágy).  Výsledkom môže byť kolonizácia dýchacieho traktu, jeho cytotoxické a zápalové poškodenie, oslabenie slizničnej aj celkovej imunity vedúce k následným infekciám (vírusovým, bakteriálnym, mykotickým).

Koncentráciu MO v ovzduší ovplyvňuje relatívna vlhkosť prostredia, UV žiarenie, prítomnosť iónov, napr. ozónu. Ich využitie ako dezinficiencií je však závislé od konkrétneho druhu mikroorganizmu.

Štúdia bioaerosólu

Pri štúdiu bioaerosólov sa používajú rôzne metódy odberu vzoriek z nich v závislosti od predpokladaného kvalitatívneho a kvantitatívneho zloženia vzdušnej mikroflóry (mikrobioty). Stále však pretrvávajú problémy so štandardizáciou odberových metód, s dôkazom kauzálnych vzťahov (príčina verzus následok) a stanovením hraničných expozičných limitov pre človeka. Vyplýva to zo skutočnosti, že zloženie bioaerosólov je veľmi komplexné a odpovede (ľudského) makroorganizmu sú veľmi rôznorodé u rôznych jedincov. Problematickou ostáva aj kultivovateľnosť prítomných MO, a tým priamy dôkaz ich prítomnosti v bioaerosóle. Špeciálny význam má monitorovanie bioaerosólov v zdravotníckych zariadeniach. Jednak pre štúdium epidemiologických zákonitostí nozokomiálnych infekcií, jednak pre zamedzenie ich šírenia a prijatie príslušných kontrolných opatrení vo vzťahu k vzdušným mikróbom.  Stále väčší význam nadobúda aj monitoring biohazardu (bezpečnostné hľadisko) a kontrola kvality ovzdušia v rôznych, napr. vnútorných obytných priestoroch alebo priestoroch verejných budov (indoor microbiology). Osobitným prostredím je tiež prostredie pracovné (organický prach).

Vzorky z ovzdušia (budov) sa odoberajú rôznymi volumetrickými prístrojmi, tzv. aeroskopmi (odber priamo na agarové kultivačné médium alebo do tekutého média – impingery). V ovzduší sa však tiež vyskytuje celý rad devitalizovaných zárod­kov, ktoré sa nedarí izolovať in vitro na živných pôdach, ale ktoré si ponechávajú svoj alergizujúci a toxický potenciál. V súčasnosti sa využívajú aj metódy priameho dôkazu vybraných MO založené na molekulových analytických postupoch (napr. mikročipy na stanovenie huby stachybotrys, niektorých infektologicky a epidemiologicky významných baktérií, príp. vírusov). Tieto metódy poskytujú komplexný obraz o prítomných MO, keďže detegujú aj devitalizované zárodky. Vo vnútornom prostredí (vlhkých) budov môžu byť pôvodcami nepríjemného zápachu prchavé organické zlúčeniny, aj mikróbneho pôvodu (mVOCs). Ako ukázal súčasný intenzívny výskum tejto aktivity mikroskopických húb, ale aj baktérií (najmä aktinomycét), je mVOCs celý rad. Kvalita aj ich množstvo sú ovplyvnené environmentálnymi podmienkami a biologickými vlastnoťami producentov. Ukazuje sa, že niektoré z nich patria k známym karcinogénom.

Pre kontrolu a zachovanie tzv. zdravého vnútorného prostredia v budovách boli navrhnuté hygienické limity niektorých vzdušných MO (legislatíva EU, resp. SR, odporúčania WHO). U nás ich stanovuje napr. Vyhláška MZ SR o podrobnostiach o požiadavkách na vnútorné prostredie budov a o minimálnych požiadavkách na byty nižšieho štandardu a na ubytovacie zariadenia č. 259/2008 Z. z.

Zdroje: u autorky.