Warnsystem unzureichend, um zu verhindern, dass Schwimmer an Binnenseen krank werden

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Anonim

Gegenwärtige Methoden zum Aufspüren gefährlicher Krankheitserreger in der Luft können fälschlicherweise den Eindruck erwecken, dass keine Gefahr für die Gesundheit besteht, obwohl dies in Wirklichkeit der Fall sein könnte.

Aber Forscher haben eine bessere Methode zum Sammeln und Analysieren dieser Keime gefunden, die eine genauere Einschätzung ihrer tatsächlichen Bedrohung ermöglichen könnte. Beispielsweise können die Ergebnisse den Nachweis von luftübertragenen Krankheitserregern in geringen Konzentrationen erleichtern.

"Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass häufig verwendete Probenahmemethoden nur einen kleinen Bruchteil dessen erkennen, was sich tatsächlich in der Luft befindet", sagte Timothy Buckley, leitender Autor der Studie und außerordentlicher Professor für öffentliche Gesundheit an der Ohio State.

"Und was sie nachweisen, ist oft - bedingt durch die Sammelmethode - so beschädigt, dass die Erreger nicht mehr das gleiche Infektionspotential besitzen wie in der Luft."

Solche Schäden können es für Mitarbeiter des öffentlichen Gesundheitswesens fast unmöglich machen, festzustellen, ob ein Krankheitserreger lebensfähig ist - das heißt, ob er das Potenzial hat, sich zu infizieren.

Buckley und seine Kollegen fanden heraus, dass ein relativ neues Gerät namens BioSampler den geringsten Schaden an den in dieser Studie verwendeten nicht-infektiösen Mikroorganismen verursachte. Der BioSampler wurde Ende der 1990er Jahre von einem Forscherteam der University of Cincinnati entwickelt. Obwohl es sich noch nicht um eine häufig verwendete Methode zum Nachweis von Krankheitserregern in der Luft handelt, lieferte es Buckley und seinem Team den genauesten Messwert für den Grad der Lebensfähigkeit des Mikroorganismus, seine Fähigkeit, im menschlichen Körper zu wachsen.

Die Ergebnisse erscheinen derzeit online auf der Website der Zeitschrift Environmental Science & Technology. Ana Rule, Postdoktorandin an der Bloomberg School of Public He alth der Johns Hopkins University, leitete die Studie.

In einer Reihe von Experimenten testeten die Forscher den BioSampler zusammen mit zwei traditionellen Methoden zur Luftprobenahme - einem einfachen Membranfilter, der Mikroorganismen auf einem dicht gewebten Maschensieb einfängt, und dem AGI-30 (All- Glass Impinger-30), der Organismen in einer mit Flüssigkeit gefüllten Glaskammer sammelt. Während der BioSampler Mikroorganismen ebenfalls in einer Glaskammer sammelt, ist sein Design etwas anders. Dieser Unterschied kann zu weniger Schaden führen, da der Organismus gefangen ist, sagte Buckley.

Die Forscher verwendeten Pantoea agglomerans, ein nicht pathogenes Bakterium, das ein entfernter Verwandter von E. coli und Yersenia pestis, dem Bakterium, das die Pest verursacht, ist. Y. pestis gehört zu den Krankheitserregern, die von den Centers for Disease Control and Prevention als Bioterrorismus-Agens der Kategorie A aufgeführt sind, was bedeutet, dass es leicht von Mensch zu Mensch übertragen werden kann und hohe Sterblichkeitsraten verursachen kann. E. coli kann Lebensmittel und Wasser kontaminieren und auch eine Luftgefahr darstellen, sagte Buckley.

Die Forscher luden eine Probe von P. agglomerans auf jedes Gerät, um festzustellen, wie effizient das Gerät darin war, den Mikroorganismus in seinem ursprünglichen Zustand zu h alten, und welche Probenahmemethode P. agglomerans am wenigsten schädigte. Sie sammelten die Bakterienproben von jedem Gerät nach einer vorher festgelegten Zeit und testeten dann die Lebensfähigkeit der Mikroorganismen – das heißt, ob die Zellmembran des Organismus intakt war oder nicht. Sie versuchten auch, jede Probe in einer Laborschale zu züchten, eine Eigenschaft, die die Forscher die „Kultivierbarkeit“des Erregers nennen, die widerspiegelt, ob sich der Organismus replizieren und wachsen kann oder nicht.

"Aus gesundheitlicher Sicht besteht der aktuelle Goldstandard darin, festzustellen, ob ein Krankheitserreger im Labor gezüchtet werden kann", sagte Rule. "In Wirklichkeit könnte seine Lebensfähigkeit eine genauere Einschätzung seiner potenziellen Bedrohung für die menschliche Gesundheit sein.

"Selbst wenn sie durch den Probenahmeprozess beschädigt wurden, haben Krankheitserreger Reparaturmechanismen, die es ihnen mit der Zeit im richtigen Medium - zum Beispiel dem menschlichen Körper - ermöglichen würden, sich zu replizieren und zu wachsen", fuhr sie fort.„Die Züchtung der Zellen in einem Medium unmittelbar nach der Probenahme stellt möglicherweise nicht wirklich dar, was biologisch passiert.“

Die Forscher verwendeten eine Technik namens Durchflusszytometrie, um die Lebensfähigkeit der P. agglomerans-Organismen zu bewerten, die mit jeder Probenahmemethode gesammelt wurden. Bei der Durchflusszytometrie werden Zellen mit einem fluoreszierenden Farbstoff angefärbt und durch einen Laserlichtstrahl geleitet. Die resultierende Farbe, die Wissenschaftler sehen, wenn die Organismen dieses Licht passieren, sagt ihnen, ob die Zellen leben (lebensfähig) oder tot sind.

"Nur weil wir etwas im Labor nicht im Medium züchten können, heißt das nicht, dass es in einem Menschen nicht wächst", sagte Buckley.

Durchflusszytometrie teilt den Forschern auch mit, wie viele Zellen insgesamt in einer bestimmten Probe vorhanden sind, wodurch sie feststellen können, ob Zellen durch die Probenahmemethode verloren gegangen sind (sie hatten die genauen Zahlen in jeder Bakterienprobe vor der Verwendung bestimmt). Methode.)

Für jede Probenahmemethode bewerteten die Forscher die Gesamtzahl der lebensfähigen und kultivierbaren Bakterien.

Sie fanden heraus, dass drei- bis sechsmal mehr Zellen lebensfähig als kultivierbar waren, nachdem sie die Filtermethode und das AGI-30 verwendet hatten, was darauf hindeutet, dass die meisten P. agglomerans während des Sammelprozesses beschädigt wurden. Aber P. agglomerans-Proben, die dem BioSampler entnommen wurden, zeigten eine extrem enge Übereinstimmung zwischen der Anzahl lebensfähiger und kultivierbarer Bakterien. Es war auch der Sampler mit den wenigsten Zellverlusten.

"Basierend auf diesen Ergebnissen ist es fair zu schlussfolgern, dass das, was herkömmliche Analysemethoden messen, möglicherweise nicht immer das tatsächliche Vorhandensein und die Zusammensetzung eines Mikroorganismus darstellt", sagte Buckley. "Zu verstehen, welche Auswirkungen eine Probenahmemethode auf einen Krankheitserreger hat, ist wichtig für die Entwicklung besserer Probenahmestrategien."

Buckley und Rule führten die Arbeit mit Kellogg Schwab, einem außerordentlichen Professor an der Johns Hopkins School of Public He alth, und Jana Kesavan durch, die dem Aerosol Sciences Team, RDECOM, am Edgewood Chemical and Biological Center in Edgewood angehört, Md.

Die Finanzierung der Arbeiten wurde vom U.S. Army Edgewood Chemical and Biological Center im Rahmen einer Vereinbarung über wissenschaftliche Dienstleistungen mit Battelle bereitgestellt.

Die Studie ist Teil des neuen Targeted Investment in Excellence (TIE)-Programms des Bundesstaates Ohio zur Vorbereitung auf die öffentliche Gesundheit. Das TIE-Programm zielt auf einige der dringendsten Herausforderungen der Gesellschaft ab, indem es umfangreiche universitäre Ressourcen in Programme investiert, die das Potenzial haben, in ihren Bereichen erhebliche Auswirkungen zu haben. Die Universität hat in den nächsten fünf Jahren mehr als 100 Millionen US-Dollar bereitgestellt, um 10 hochwirksame, meist interdisziplinäre Programme zu unterstützen.

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