Čo je bioaerosól?
Bioaerosól tvoria častice v ovzduší, ktoré môžu obsahovať mikroorganizmy (MO) - vírusy, baktérie, huby.
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.