Ozon kontra bakterie w otoczeniu człowieka

Bakterie w otoczeniu człowieka

Bakterie chorobotwórcze występują powszechnie w środowisku zewnętrznymi rozprzestrzeniają się wśród ludzi różnymi drogami – przez bezpośredni kontakt z zakażonym człowiekiem, zwierzęciem lub przedmiotem, drogą pokarmową – poprzez spożycie zakażonej żywności lub wody, pośrednio drogą kropelkową oraz poprzez wektory takie jak muchy, pchły, kleszcze, karaluchy czy wszy. Przebywanie w przestrzeniach publicznych, kontakt z przedmiotami dotykanymi przez wiele osób, brak higieny oraz nie stosowanie repelentów znacznie zwiększają szansę na zarażenie. Tu z pomocą przybywa nam ozon i metoda dezynfekcji zwana ozonowaniem.

Gdzie żyją bakterie?

Najwięcej chorobotwórczych bakterii można znaleźć w takich miejscach jak centra handlowe, dworce, przystanki, żłobki, przedszkola, szkoły, szpitale, urzędy, środki komunikacji i oczywiście publiczne toalety. Zwykle o tym pamiętamy i tuż po przyjściu do domu myjemy ręce. Czy oznacza to jednak, że nasze mieszkanie jest wolne od szkodliwych drobnoustrojów i nie musimy już na nie uważać? Absolutnie nie.

Organizmy chorobotwórcze dostają się do naszych domów na butach, łapkach zwierząt, nieumytej żywności. Warunki sprzyjające rozwojowi bakterii to wilgoć i resztki organiczne. Przyjaznym środowiskiem będzie więc dla nich nieumyta deska do krojenia, zmywak do naczyń, szczoteczka do zębów. Wiele z nich zasiedli instalację doprowadzającą wodę oraz klimatyzację, a znajdą się i takie, które rozwiną się w dawno nie mytej lodówce.

Odrębny problem to miejsca, w których mieszkali przed nami inni lokatorzy (hotele, akademiki, mieszkania kupowane „z drugiej ręki”). Czy mamy pewność co do utrzymywanej przez nich higieny? Nie wiemy przecież czy nasi poprzednicy odkażali łazienkę, czy nie wchodzili w butach poza teren przedpokoju, czy nie stawiali zakupów najpierw na wycieraczce, a potem na blacie kuchennym, ani na co pozwalali swoim domowym zwierzętom. A przecież będziemy spali w tym samym łóżku, dotykali tych samych przedmiotów, jedli korzystając z tej samej zastawy i chodzili po tej samej podłodze co oni.

Trudno jest wymyślać z jakimi gatunkami drobnoustrojów możemy mieć w takiej sytuacji do czynienia, a nawet jeśli pobierzemy próbki do analizy laboratoryjnej to i tak nie będziemy pewni czy zebraliśmy materiał ze wszystkich  podejrzanych miejsc. Co wtedy robić?

Jednym z najskuteczniejszych znanych środków dezynfekcyjnych jest ozon

Jego niesamowite biobójcze działanie, które występuje od stężenia ok. 13 μg/dm³, odkryto już w 1890 r. Gaz ten niszczy ponad 90% różnych rodzajów bakterii takich jak Mycobacterium spp., wieloleko-oporne szczepy Gram-dodatnie (gronkowce, paciorkowce, enterokoki) i Gram-ujemne (P.aeruginosa, E.coli) oraz ich formy przetrwalnikowe. Ozon zabija także większość wirusów (w tym SARS, Polio, ECHO, Coxsackie, HV1, HV2, HAV, HBV oraz retrowirusy), glonów, pierwotniaków, pleśni, innych grzybów i ich zarodników. Co więcej wraz z drobnoustrojami rozkłada także (w odpowiedniej postaci, stężeniu i czasie ekspozycji) wytwarzane przez nie toksyny.

Zagrożenia

Dlaczego eliminacja wymienionych powyżej bakterii jest tak ważna? Jakie stanowią dla nas zagrożenie? Warto przyjrzeć się bliżej niektórym z nich.

Mycobacterium

Mycobacterium to rodzina słabo Gram-dodatnich bakterii tlenowych, będących czynnikami etiologicznymi m.in. takich chorób jak gruźlica czy trąd. Są oporne na wiele czynników środowiskowych – dużą amplitudę temperatur, wysokie i niskie pH oraz wysuszenie. Uważa się, że w zaschniętej plwocinie prątki mogą przeżyć nawet 3 miesiące.

Gronkowce

Gronkowce (Staphylococcus) są względnymi beztlenowcami zaliczanymi do grupy bakterii Gram-dodatnich. Ich sztandarowym chorobotwórczym przedstawicielem jest gronkowiec złocisty. Jest on odpowiedzialny za szereg schorzeń w tym chorób skóry, układu moczowego, układu oddechowego, przewodu pokarmowego, zapalenia, posocznice i ropowice. Niektóre z gronkowców są naturalnie oporne na penicyliny i tetracykliny.

Paciorkowce

Paciorkowce (Streptococcus) to tlenowe lub względnie beztlenowe bakterie Gram-dodatnie. Szczepy chorobotwórcze z tej rodziny są odpowiedzialne za zapalenie gardła, zatok, zapalenie ucha środkowego, wsierdzia, płuc, stawów, a w skrajnych przypadkach nawet zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych. S.pyogenes wywołuje szkarlatynę i różę. Wiele szczepów jest opornych na penicyliny, a może także wykazywać oporność na makrolidy, chinolony oraz na erytromycynę i klindamycynę.

Enterokoki

Enterokoki (Enterococcus) są względnie beztlenowymi ziarniniakami Gram-dodatnimi. Dwa główne gatunki – E.faecalis i E.faecium – powszechnie występują w jelitach ludzi, ale jeśli ulegną uzjadliwianiu, mogą prowadzić do zakażeń układu moczowego i zapalenia wsierdzia. U pacjentów szpitalnych poza zakażeniami układu moczowego najczęściej wywołują zakażenia ran co może prowadzić do sepsy. Leczenie zakażeń wywołanych przez enterokoki jest trudne, gdyż działa na nie niewiele antybiotyków i szybko rozwija się u nich lekooporność. Enterokoki są naturalnie oporne na cefalosporyny, niskie dawki amino glikozydów, linkozamidy i na działanie żółci.

Pseudomonas aeruginosa

Pseudomonas aeruginosa nazywana pałeczką ropy błękitnej należy do tlenowych bakterii Gram-ujemnych. Jest chorobotwórcza tylko u osób z obniżoną odpornością i ma największe znaczenie w zakażeniach wewnątrzszpitalnych. Bakteria ta jest naturalnie oporna na większość stosowanych antybiotyków i temperaturę do 42^oC. Poza normalną jednokomórkowa formą występowania może tworzyć również trudny do usunięcia biofilm.

Escherichia coli

Escherichia coli jest względnie beztlenową pałeczką Gram-ujemną, która
w warunkach odpowiedniej wilgotności i temperaturze bliskiej 0°C może zachować żywotność ponad rok. Niektóre jej szczepy mogą posiadać zdolność przylegania i adhezji do nabłonka przewodu pokarmowego, dróg moczowych, naczyń mózgowych oraz wytwarzania toksyn, co czyni ją odpowiedzialną za wywoływanie zapaleń przewodu pokarmowego (zatruć), zakażeń układu moczowego i posocznic.

W wyniku doświadczeń wykazano, że użycie ozonu w postaci olejowych preparatów ozonowanych produkowanych na bazie oliwy z oliwek i stosowanych zewnętrznie na skórę skutecznie likwiduje wszystkie wymienione powyżej bakterie. A form w jakich można wykorzystywać biobójczo ozon jest kilka – także gazowa i wodna. Gdy chcemy odkazić całe pomieszczenia lub nawet samochód, najlepszą formą będzie gaz. Łatwo i szybko odkazi wszystkie powierzchnie.

Niezależnie od tego w jakiej postaci użyjemy ozon, podstawą jego działania są zawsze silne właściwości utleniające związki organiczne. Potencjał oksydacyjny ozonu trzykrotnie przewyższa potencjał tlenku etylenu, 1,5 raza przewyższa potencjał chloru i jest wyższy nawet od potencjału nadtlenku wodoru. Sam ozon w sensie chemicznym nie jest reaktywną formą tlenu (wolnym rodnikiem), ale bardzo łatwo ulega przekształceniu do tej formy.

W jaki sposób komórka bakterii zostaje zniszczona?

Silne utlenianie przerywa ścianę komórkową bakterii, umożliwiając dalsze wnikanie ozonu i dostęp reaktywnych form tlenu do reszt wielonienasyconych kwasów tłuszczowych będących częściami fosfolipidów zawartych w błonie komórkowej. Produkty peroksydacji (utlenienia reszt wielonienasyconych kwasów tłuszczowych) nieodwracalnie zmieniają właściwości fizyczne błon komórkowych, inicjując ich depolaryzację, hamując aktywność enzymów błonowych oraz białek transportowych, przyczyniając się tym samym do utraty żywotności lub możliwości rozmnażania komórki, czego skutkiem jest jej śmierć. Niekiedy apoptoza komórki bakteryjnej może nastąpić także w konsekwencji bezpośredniego utlenienia białek i kwasów nukleinowych. Sutkiem niszczącego działania zarówno na ścianę komórkową, błonę cytoplazmatyczną jak i strukturę DNA/RNA komórki jest uniemożliwienie wytworzenia przez bakterię oporności i eliminacja ze środowiska nawet bakterii wielolekoopornych.

Oczywiście w toku ewolucji bakterie i inne patogenne mikroorganizmy wytworzyły mechanizmy obronne umożliwiające im prawidłowe funkcjonowanie w obecności aktywnych form tlenu. Zaliczamy do nich enzymy, np. dysmutazę ponadtlenkową (SOD), która katalizuje reakcję rozpadu anionorodnika nadtlenkowego do tlenu oraz nadtlenku wodoru i katalazę, która rozkłada nadtlenek wodoru do wody i tlenu, stanowiąc barierę antyoksydacyjną organizmu. Różne izoformy tych enzymów o różnej aktywności występują niemal u wszystkich organizmów żywych.

Escherichia coli posiada np. cztery rodzaje SOD i dwa rodzaje katalazy. Z kolei u innych bakterii względnie beztlenowych (paciorkowce, enterokoki) zwykle nie stwierdza się aktywności katalazy, a aktywność dysmutazy ponadtlenkowej jest wyraźnie obniżona. Jedynie anaeroby obligatoryjne, takie jak Veillonella alcalescens, w ogóle nie wykazują aktywności tych dwóch enzymów, co sprawia, że są one bardzo podatne na działanie utleniaczy. Na szczęście liczne badania dowodzą, że mechanizmy te nie są wystarczające do obrony komórki przed skutkami destrukcyjnego działania ozonu.

Atuty stosowania ozonu

Jednym z wielu atutów ozonu jest jego uniwersalne zastosowanie. Wykazano, że w formie wody ozonowanej w stężeniu 5 ppm w ciągu 1 min skutecznie usuwa bakterie znajdujące się w powietrzu wewnątrz domów, mieszkań czy pomieszczeń użyteczności publicznej – kin, teatrów, szkół, szpitali, stołówek (penetruje każde miejsce w pomieszczeniu i dezodoryzuje nieprzyjemne zapachy). Ozon jest doskonały zwłaszcza przy odgrzybianiu źle wentylowanych, zawilgotniałych mieszkań oraz domów po powodzi, w których rozwinęły się pleśnie z rodzajów Stachybotrys czy Aspergillus. Jednoczesne zastosowanie pary wodnej i ozonu o stężeniu >30 ppm umożliwia dezynfekcję zakurzonych mebli pochodzących ze starych, zaniedbanych pomieszczeń i usunięcie z nich roztoczy oraz większości gatunków grzybów. Udowodniono, że gaz ten w formie wody ozonowanej w stężeniach 1.4 i 1.9 ppm w ciągu 1 minuty zabija bakterie Yersinia enterolitica i L. monocytogenes, a w stężeniach 1.6 i 2.2 ppm w ciągu 60 sekund eliminuje Shigella sonnei znajdujące się na powierzchniach stałych (ściany, podłogi), przedmiotach (meble) oraz pożywieniu, dodatkowo usuwając obce smaki i przebarwienia na żywności.

W tym miejscu należy dodać, że na skuteczność ozonowania duży wpływ ma wilgotność względna powietrza. Zarodniki bakterii niszczone są dopiero, gdy wynosi ona blisko 80%. Co więcej ozon jest także skutecznym środkiem usuwającym mikroorganizmy występujące w środowisku płynnym. Gaz ten od 1893 r. wykorzystuje się do oczyszczania wody pitnej z drobnoustrojów. Zwykle zabieg uzdatniania wody polega na jej 10 minutowym kontakcie z ozonem w stężeniu 0,6 – 4 g/m³. W badaniach porównawczych wykazano, że już po 15 sekundach ekspozycji przy stężeniu ozonu 2% nie przeżywa ani jedna bakteria E.coli i S.aureus. Co więcej udowodniono, że aktywność biobójcza ozonu (w zależności od rodzaju organizmu) nawet 60-krotnie przewyższa aktywność chloru, a względem bakterii z rodziny Enterococcus (również tych opornych na wankomycynę) jest znacznie wyższa od aktywności podchlorynu sodu. Należy jednak pamiętać, że ozon posiada stosunkowo szybki czas rozkładu, a ozonowana woda pozostaje aseptyczna tylko przez krótki czas, dlatego też nie można jej przesyłać rurociągami na dalsze odległości (ulega skażeniu zanim dotrze do konsumenta).

Ozon – najskuteczniejszy środek

Niewątpliwie najważniejszą zaletą ozonu jest jego skuteczność w eliminowaniu biofilmu bakteryjnego, czyli jednej z najbardziej rozpowszechnionych i trudnych do usunięcia form istnienia bakterii. Według definicji biofilm to skomplikowana struktura złożona z licznych (nie tylko bakteryjnych) organizmów, otoczona warstwą substancji organicznych i nieorganicznych, produkowanych przez te organizmy i wykazująca silne przyleganie do powierzchni biologicznych i abiotycznych. Wśród najlepiej poznanych mikroorganizmów tworzących biofilm są bakterie z rodziny Vibrio, S.aureus, S.epidermidis, P.aeruginosa, E.coli i E.faecalis. Wykazano, że ozon rozpuszczony w wodzie powoduje hydrolizę polisacharydów biofilmu S.aureus oraz  P.aeruginosa już po 30 sekundach kontaktu.

Oprócz wymienionych bakterii, biofilm może stanowić także źródło zarażenia niezwykle groźnymi bakteriami z rodzaju Legionella. Pałeczki te bytują najczęściej w takiej formie zasiedlając instalacje wodne. Naruszenie ciągłości struktury biofilmu skutkuje uwalnianiem legionelli do wody i skażeniem całego systemu instalacyjnego. Idealne warunki do rozwoju tych bakterii istnieją w długich i skomplikowanych sieciach wody ciepłej (uwielbiają temperaturę bliską 40^oC) jakie mają budynki użyteczności publicznej – szpitale, sanatoria, hotele, domy opieki. Liczba pałeczek Legionella w wodzie ciepłej często sięga poziomu do 1000 j/100 ml, a w osadach wapiennych ich koncentracja może wynosić ponad 10000 j/100 ml (namnażaniu szczególnie sprzyja korozja oraz obecność różnego rodzaju osadów i pierwotniaków). Pamiętajmy, że skażenie wody może również być sporadyczne i dotyczyć tylko fragmentu instalacji np. uszczelki, główki prysznica czy nasadki sitkowej baterii umywalkowej w naszym mieszkaniu. A ponieważ do wzrostu bakterii niezbędne jest wysokie stężenie dwutlenku węgla (2,5-5%) i wysoka wilgotność mogą one również bytować w klimatyzacji. Zakażenie następuje najczęściej poprzez wdychanie aerozolu wodnego zawierającego bakterie, rzadziej przez wypicie skażonej wody lub przez zranioną skórę. Bakterie Legionella wywołują dwa główne typy zachorowań – gorączkę Pontiac i ciężkie atypowe zapalenie płuc. Pierwsza z postaci występuje u ponad 90% eksponowanej populacji. Wyleczenie gorączki Pontiac następuje samoistnie już po 3-5 dniach, a w jej trakcie nie obserwuje się objawów zapalenia płuc. Z kolei postać płucna stanowi zaledwie 3 do 8% wszystkich zachorowań wywołanych przez pałeczki Legionella, ale śmiertelność pacjentów (w zależności od wieku i odporności) dochodzi nawet do 80%. Towarzyszy jej gorączka powyżej 40 °C, suchy kaszel, duszności i zaburzenia świadomości. Uważa się, że najbardziej narażoną grupą na wystąpienie postaci płucnej legionelozy są mężczyźni w wieku 40-69 lat oraz kobiety w wieku 50-69 lat.

Ozonowanie

Ozonowanie prowadzone w sposób prawidłowy i przez przeszkolony personel jest metodą skuteczna, bezpieczną i nietoksyczną dla środowiska. Zaletą tej metody jest rozpad związku do tlenu oraz brak innych produktów reakcji. Z tego powodu powszechnie stosuje się go we wszystkich miejscach, w których wymagana jest doskonała czystość i higiena. M.in.: w zakładach produkujących i przetwarzających żywność, w pracowniach medycznych i szpitalach, domach opieki, na stołówkach, w samochodach transportujących produkty spożywcze, w systemach klimatyzacyjnych, a także systemach doprowadzających wodę pitną. Nic zatem nie stoi na przeszkodzie, aby ozonowaniu na wszelki wypadek poddać także mieszkanie zakupione od poprzedniego właściciela.

Opracowała mgr inż. Ewa Sady