Автореферат и диссертация по медицине (14.00.32) на тему:Микробное сообщество среды обитания пилотируемых орбитальных комплексов

На правах рукописи

НОВИКОВА НАТАЛИЯ ДМИТРИЕВНА

МИКРОБНОЕ СООБЩЕСТВО СРЕДЫ ОБИТАНИЯ ПИЛ ЭТ11РУЕМЫХ ОРБИТАЛЬНЫХ КОМПЛЕКСОВ - ПРОБЛЕМЫ, METO Г. L: СОНТРОЛЯ И

КОРРЕКЦИИ

14. 00. 32 - Авиационная, космическая и морская медицина

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москва, 2002

Работа выполнена в Государственном научном центре Российской Федерации -Институте медико - биологических проблем РАН.

Официальные оппоненты:

Доктор медицинских наук В.Я. Прохоров

Доктор медицинских наук Б.В.Моруков

Доктор химических наук C.B. Костров

Ведущая организация:

Государственный научно - исследовательский испытательный институт военной медицины МО РФ (г. Москва).

Защита диссертации состоится . .'¿4.9. §2002 года в . т.. часов на

заседании диссертационного Совета Д 002.111.01 при Государственном научном центре -Институте медико-биологических проблем РАН.

Адрес Института: 123007, г. Москва, Хорошевское шоссе, дом 76-а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института. Автореферат разослан «.........» ...........2002 года

Ученый секретарь диссертационного Совета,

доктор медицинских наук Л.Б. Буравкова

с ose, о В 8*'()

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Российский опыт эксплуатации длительно действующих космических объектов ¡идетельствует о том, что по мере увеличения продолжительности полета все большее [ачение приобретают экологические проблемы замкнутых объемов , связанные как с :зопасностью экипажа, так и с надежностью космической техники. Среди них икнейшее значение принадлежит микробному фактору.

Стремясь создавать и поддерживать в космическом объекте адекватную своим этребностям среду обитания, человек неминуемо обеспечивает благоприятные условия тя жизнедеятельности микроорганизмов, надежно контролировать развитие которых меющимися на борту техническими средствами практически невозможно.

Как известно, микроорганизмы представляют собой исключительно своеобразную орму организации живой материи. Их отличает беспрецедентная многочисленность и цнообразие видов, исключительная жизнеспособность и пластичность, убиквитарность -овсеместность распространения, обширность сфер взаимодействия с абиогенными и иогенными компонентами среды обитания, а также масштабность влияния на оследнюю, включая геологическую деятельность и кардинальную роль в биологически ажных круговоротах материи на Земле.

Поразительна жизнеспособность микроорганизмов и их устойчивость к оздействию экстремальных факторов окружающей среды. Жизнеспособные микробы ыли обнаружены в атмосфере на высоте более 80 км, в океане на глубине до 11 км, в ернах, доставленных из-под земли с глубин до 4 км, в условиях сухих долин Антарктики, водных контурах ядерных реакторов. Установлена способность некоторых икрооргализмов к росту при температурах от -10°С до +91 °С, влажности 0,1%-2,7%, онцентрации хлоридов 12%-36%, рН=0,5-11. Споры бактерий сохраняют □«неспособность в течение 3000-10000 лет и демонстрируют выживаемость в течение 30 мнут при температурах до +160С,С и при отрицательных температурах вплоть до бсолютного нуля ( Кашнер Д., 1981).

Микроорганизмы способны вступать с организмом человека в разнообразное заимодействие - от таких форм симбиоза, как мутуализм, до таких проявлений аразитизма, как генерализованные инфекции с летальным исходом (Покровский В.И. и р.,1998).

Знаменательно, что микроорганизмы ведут себя так, как будто у них есть пределенная цель. Такое поведение характерно для всех живых организмов, и его азывают целесообразным или телеономическим поведением. Совокупность

протекающих в них процессов кажется направленной на выполнение предначертанного плана. Применительно к миру микробов цель этого плана - организовать доступные для клетки в настоящий момент питательные вещества для образования двух клеток из одной с максимально возможной скоростью. В этой связи следует подчеркнуть еще одну важнейшую особенность, присущую микроорганизмам. Это способность расщеплять разнообразные химически соединения, которая привела к общепринятому убеждению, сформулированному как принцип "микробной всеядности". Имеется в виду принципиальная возможность существования некого микроорганизма, способного при подходящих условиях окислить любое вещество, теоретически способное к окислению.

Таким образом, нетрудно себе представить, какие серьезные проблемы может вызвать неконтролируемая жизнедеятельность микроорганизмов в обитаемых отсеках длительно действующего космического объекта. Еще в 60-х годах прошлого столетия ученые России и США высказывали предположение о том, что в длительном космическом полете будут иметь место такие процессы, как упрощение (обеднение) видового состава микрофлоры, "микробное наводнение" за счет сохранившихся видов, а по завершении

л

полета на Земле космонавты испытают "микробный шок" (Нефедов Ю.Г., Залогуев С.Н., 1967; Luckey T.D.,1966).

В дальнейшем, в ходе выполнения программ "Аполлон", "Союз-Аполлон" и в полетах российских и американских орбитальных станций "Салют" и "Скайлэб" были получены первые отрывочные данные, характеризующие состояние микрофлоры на борту космического объекта (Berry С.А.,1970; Taylor G.R.,Groves R.C., Brocket R.M.et al.,1977; Залогуев C.H., Викторов A.H., 1985)

В последующие годы практика многолетней эксплуатации орбитального комплекса (OK) «Мир», а также результаты проведенных исследований (London R.G. ,1986; Mishra S.K., Ajello L., Ahearn D.G., 1992; Пайрсон Д.Л., Мак Джиннис М.Р., Викторов А.Н.,1994; Viktorov A.N., Ilyin V.K., Syniak Yu.E., 1995.) позволили в значительной мере откорректировать эти представления, сохранив, тем не менее, основную предпосылку об актуальности вопросов противомикробной защиты.

Наряду с этим, многолетний опыт эксплуатации орбитальной станции «Мир» позволил выявить ряд приоритетных гигиенических проблем, от своевременного решения которых будут в значительной степени зависеть такие характеристики функционирования пилотируемых космических аппаратов (ПКА), как безопасность и надежность.

В основе одной из таких проблем лежат процессы микробной контаминации среды, оснащения и оборудования обитаемых отсеков, которые протекают с высокой интенсивностью в условиях непрерывной работы сменяющихся экипажей на борту

орбитальных комплексов, при осуществлении грузопотока (доставки с Земли заменяемого оборудования, расходуемых материалов и т.п.), использовании ряда систем, обеспечивающих регенерацию продуктов жизнедеятельности человека. При этом, учитывая многолетние сроки эксплуатации космической техники, создаются необходимые предпосылки для реализации механизмов отбора и адаптации, а также проявления изменчивости со стороны микробиоты, развития процессов резидентного заселения среды космического комплекса различными группами микроорганизмов в качестве своеобразной экологической ниши. Очевидно, что эти процессы могут приобретать опасный и необратимый характер в силу участия в них патогенных для человека агентов и микробов - биодеструкторов, способных вызывать биоповреждения конструкционных материалов, отказы и нарушения в работе различного оборудования и практической невозможности осуществления в условиях полета процедур тотальной стерилизации.

В связи с вышеизложенным, очевидна актуальность исследований особенностей формирования и поведения микрофлоры в пилотируемом космическом объекте с оценкой рисков, сопутствующих жизнедеятельности микроорганизмов в среде обитания. Получение таких данных является необходимым условием для создания научно-обоснованной системы экологического мониторинга и противомикробной защиты применительно к будущим космическим полетам.

Цель и задачи работы.

Целью работы являлась разработка научно - методической основы и определение требований к системе обеспечения микробиологической безопасности среды обитания при длительных космических полетах.

Для достижения этой цели было необходимо решить следующие задачи:

- изучение характера формирования микробного сообщества в обитаемых отсеках пилотируемых космических объектов;

- исследование особенностей эволюции микрофлоры в среде космического объекта в условиях многолетней эксплуатации;

- оценка микробиологических рисков, специфичных для условий длительного космического полета;

- обоснование и разработка системы предупредительных мероприятий, методов, средств и технологий для контроля и управления состоянием микробиологической обстановки в обитаемых космических объектах.

Научная новизна.

Научная новизна и теоретическая значимость работы заключается в том, что впервые при длительной эксплуатации орбитальных космических станций изучены

основные закономерности формирования микроорганизмов в среде обитания, а также особенности эволюции микрофлоры в этих условиях и факторы, влияющие на эти процессы.

Показано, что специфически измененная среда обитания длительно действующего космического объекта может рассматриваться в качестве своеобразной экологической ниши дли жизнедеятельности определенных групп микроорганизмов. В этих условиях в результате отбора и адаптации отдельные виды бактерий и грибов могут приобретать способность к резидентному заселению элементов среды, формированию резервуаров накопления и репродукции патогенных микроорганизмов и микроорганизмов -биодеструкторов, способных вызывать повреждения конструкционных материалов, нарушения в работе приборов и оборудования.

Практическая значимость работы.

В результате проведенных исследований разработаны и внедрены предупредительные мероприятия, средства и методы контроля и управления санитарно-микробиологическим состоянием среды обитания, обеспечивающие микробиологическую безопасность пилотируемых космических полетов. Разработаны регламентирующие уровни микробной обсемененности среды обитания, принципы мониторинга микробиологической обстановки на борту, средства санитарно-гигиенического и противоэпидемического обеспечения на этапах подготовки и проведения космических полетов, а также методы прогнозирования и купирования биоповреждающих процессов. Разработана концепция обеспечения микробиологической безопасности среды обитания пилотируемых космических объектов, на основании которой разработаны и утверждены в качестве отраслевых нормативных документов инструкции и методики, определяющие требования и мероприятия по санитарно - микробиологическому обеспечению космических полетов.

В ходе эксплуатации орбитального комплекса «Мир» разработаны и нашли практическое применение:

1. Методические указания по способам нормализации санитарно-микологической обстановки на стадии подготовки пилотируемых космических комплексов Москва, 1990г.

2. Методика использования препарата Грилен в процессе подготовки изделий. Москва, 1990г.

3. Комплект «Фунгистат» Хт 4.160.152 в качестве штатного средства для дезинфекционной обработки и купирования микробиологических повреждений

конструкционных материалов в процессе эксплуатации орбитальных комплексов (01.02.1994г.. присвоена литера «0» ).

4. ГОСТ Р 50804 - 95. Среда обитания космонавта в пилотируемом космическом аппарате. Общие медико-технические требования. Москва, издательство стандартов, 1995г. (разделы 6.2.3.5, 6.2.3.6, 6.2.3.7,6.5.11, 6.5.12).

5. Методика аттестации конструкционных и декоративно-отделочных материалов ПК А на микробиологическую устойчивость. Москва, 1996 г.

6. Методические указания, определяющие перечень и объем дополнительных мероприятий, обеспечивающих микробиологическую безопасность экипажей ПКК, Москва, 1996 г.

На основании опыта, накопленного в процессе эксплуатации орбитального

комплекса «Мир» для реализации на Международной космической станции

разработаны и утверждены:

1. International Space Station Medical Operations Requirements Documents (ISS MORD), May 2000 (разделы 5.4.2 ).

2. ISS Joint Medical Operations Implementation Plan (JMOIP), May 2000 (разделы 2.6.1.1.5,3.9.3,5.4.3 ,7.5.3).

3. Методические указания по дезинфекционной обработке внутренних поверхностей кораблей и доставляемых грузов МУ - 04777441-02-05-00, Москва, 2000 г.

4. Методика бактериологического контроля качества дезинфекционной обработки внутренних поверхностей транспортных кораблей и доставляемых ими грузов, Москва, 2000 г.

5. SSP 54102-ANX 4. Increment Definition and Requirements Document for Planning Period 2, Annex 4: Medical Operations and Environmental Monitoring, International Space Station Program, 2001.

6. SSP 54104-ANX 4. Increment Definition and Requirements Document for Planning Period 4, Annex 4: Medical Operations and Environmental Monitoring, International Space Station Program, 2002.

7. NSTS -12820. Общие правила полета по операциям на МКС. Управление полетных операций, 1999-2002гг.

8. Программа Российского медицинского контроля на Международной космической станции (раздел 3.1.2.), 2001 г.

Положения, выносимые на защиту:

1. При многолетней эксплуатации среда обитания космического объекта может служить своеобразной экологической нишей для развития и репродукции определенных групп микроорганизмов.

2. Микрофлора среды орбитальной станции в ходе многолетней эксплуатации подвергается специфической эволюции, при этом динамика микробной нагрузки не носит линейно-прогрессирующего характера, а является волнообразным циклическим процессом смены фаз активизации и стагнации биоценозов, характерным для поведения экосистем, и контролируется как внутренними биологическими механизмами, так и внешними, в том числе космофизическими факторами.

3. Эволюция микрофлоры в этих условиях сопровождается возникновением медицинских и технологических рисков, среди которых ведущее место принадлежит биодеструкции полимерных материалов, коррозии металлов, появлению биопомех и отказов в работе оснащения и оборудования, вовлечению в процессы колонизации и биоповреждений материалов потенциально патогенных микроорганизмов, возбудителей аллергий и интоксикаций.

4. В основе мероприятий по обеспечению микробиологической безопасности среды обитания пилотируемых орбитальных станций должен лежать системный комплексный подход, охватывающий все этапы подготовки и эксплуатации космических объектов.

Апробация работы и публикации.

Основные результаты и положения диссертации доложены и обсуждены па: VI, VIII, IX, X и XI Всесоюзных и Российских конференциях по космической биологии и медицине (Калуга, 1979, 1986, 1990; Москва, 1994, 1998); 1-ой Международной авиакосмической конференции «Человек - Земля - Космос» (Москва, 1992); 31-ой Международной ассамблее COSPAR (Бирмингем, 1996); 3-м российско - американском симпозиуме «Медико-биологические исследования по программе «Наука - HACA» (Хантсвилл, 1997); Российской конференции « Организм и окружающая среда: жизнеобеспечение и защита человека в экстремальных условиях» (Москва, 2000); Российской конференции « Проблемы обитаемости в гермообъектах (Москва, 2001); 11-ой международной конференции «Космическая деятельность и связанные с нею вопросы страхования. Человеческий фактор в космосе» (Рим, 2001); 2-ой научно-технической конференции «Экология ядерной отрасли» (Москва, 2001); Научных чтениях, посвященных 40- летию первого полета человека в Космос «Космические технологии- человеку на земле» (Москва, 2001 ); Всероссийской конференции «Научные аспекты экологических проблем России»

осква, 2001); 52-м Конгрессе Международной астронавтической федерации (Тулуза, 2001); X Всероссийских общественно-научных чтениях, посвященных памяти Ю.А. Гагарина, 9-12 рта 2002 г (г. Гагарин, 2002).

Экспериментальные исследования выполнялись в рамках плановых НИР Института дико - биологических проблем, 3 ГУ Минздрава РФ,Министерства науки и технологии, А, российско - американских программ «Мир-Шаттл» и «Мир-НАСА».

По материалам диссертации опубликовано более 60 работ в открытой печати, получено три авторских свидетельства. Диссертация апробирована на расширенном заседании секции Ученого совета ГНЦ РФ-ИМБП РАН.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, изложения условий проведения экспериментов и методов исследований (глава 1), 4-х глав собственных исследований, заключения, выводов и библиографии. Материал изложен на

Ц ¿5 страницах машинописного текста, содержит £. таблиц и рисунков. Библиография включает.2.20 источников, из нихотечественных и зарубежных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Материалы и методы исследований Методы исследований микроорганизмов среды обитания пилотируемых космических объектов

В течение многолетней непрерывной эксплуатации орбитальных станций "Салют-6", "Салют-7" и орбитального комплекса «Мир» регулярно проводились исследования, направленные на изучение состояния микрофлоры замкнутого объема космического аппарата. Наиболее полные и интересные данные были получены в период эксплуатации орбитального комплекса «Мир» (рис.1). Всего в период работы на орбитальном комплексе 28-ми основных экспедиций было проведено 140 экспериментов, включающих отбор, доставку на Землю и исследование 486 проб аэрозольной фазы для исследования бактерий, 514 - для исследования грибов, 664 пробы, отобранные с поверхностей декоративно-отделочных и конструкционных материалов интерьера, оснащения и оборудования станции, а также пробы воды из систем регенерации. Все проведенные исследования включали следующие этапы:

- отбор проб на борту орбитальной станции;

- посев проб на питательные среды и выращивание посевов (частично проводились на борту орбитального комплекса членами экипажа в целях оперативного контроля с передачей данных на Землю, частично - после доставки проб на Землю для исследования в лабораторных условиях);

- выделение и идентификация "чистых" культур микроорганизмов.

ИССЛЕДОВАЛИСЬ В МНОГОЛЕТНЕЙ ДИНАМИКЕ:

• Пробы воздуха в 12 зонах ОК

• Пробы воды (доставляемой и регенерированной) Пробы интерьера и оборудования - 85 зон

• Пробы микрофлоры отдельных видов декоративно-отделочных и конструкционных материалов Отдельные фрагменты конструкций и оборудования, приборные блоки

Было проведено 140 экспериментов.

Для идентификации "полетных" штаммов микроорганизмов использовался МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР УИек-бО Франция На основании полученных результатов исследований

СОЗДАНА АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ БАЗА ДАННЫХ (5 810 ЗАПИСЕЙ, 662 726 КБАЙТ)

Рис. 1. Объем проведенных исследований

Изучение аэрозольной фазы обитаемых отсеков орбитальной станции «Мир» гроводилось в рамках бортового штатного эксперимента "МК-35" (комплект "Экосфера"). Три осуществлении совместных российско-американских программ «Мир-Шаттл» и <Мир-НАСА» проводились заборы проб воздуха также американским воздушным 1робоотборником системы MAS. Отбор микрофлоры воздуха проводился обычно ;жемесячно, но не реже, чем 1 раз в 2 месяца.

Российский комплект "Экосфера", также как и американский аналог, включал в ;ебя воздушный пробоотборник SAS фирмы PBI, осуществляющий забор воздушных проб ютирационно-седиментационным методом, наборы чашек Петри с питательными ¡редами: среда №1 - агар Хоттингера или триптиказо-соевый агар (американский вариант) - для выделения бактерий и среда № 2-среда Чапека или агар бенгальской розы 'американский вариант) - для выделения плесневых форм грибов, термостат "Криогем-2", зкладыш с перечнем зон, в которых проводился отбор проб.

Для оценки санитарно-микробиологического состояния внутренних поверхностей ЭК «Мир» в процессе полета, а также для контроля за состоянием конструкционных иатериалов комплекса «Мир» на боргу станции проводились следующие эксперименты: VIK-10 в рамках программы "Медицинского контроля" и Т-13 "Биостойкость". В эксперименте МК-10 отбор проб с поверхностей проводился за 1-2 дня до посадки членов каждого экипажа на Землю. Отбор проб в эксперименте Т-13 "Биостойкость" проводился двухкратно: первый раз за 40-45 суток, а второй - за 2-3 дня до окончания работы каждой экспедиции.

Отбор проб микрофлоры поверхностей интерьера, оснащения и оборудования эсуществдялся с помощью "Укладок с пробирками для взятия микробиологических проб", которые доставлялись на ОК «Мир» на грузовых транспортных кораблях перед началом или в процессе экспедиции. Комплект "Укладки с пробирками" представлял собой чехол с закрепленными в нем фторопластовыми пробирками с тампонами, пропитанными консервантом.

Отбор проб проводился методом смыва с поверхности площадью 10 см х 10 см. Доставка использованных "Укладок с пробирками" с уже отобранными пробами на Землю идя проведения лабораторных исследований осуществлялась при возвращении вменяемого экипажа.

Для отбора проб с конструкционных и декоративно-отделочных материалов в рамках совместных российско-американских программ «Мир-Шаттл» и «Мир-НАСА» оыло использовано американское оборудование - укладка "Поверхность", включающая контактные пластины с питательными средами для выращивания бактерий и грибов.

Отбор проб производился методом отпечатков на поверхности питательных сред с последующим инкубированием посевов и учетом выросших колоний непосредственно на борту. Затем контактные пластины с посевами микрофлоры доставлялись при возвращении экипажей на Землю для дальнейших исследований.

Для идентификации выделенных штаммов микромицетов использовали отечественные и зарубежные определители грибов; идентификацию бактерий, дрожжей и дрожжеподобных грибов проводили с помощью автоматизированного микробиологического анализатора Vitek-60 производства Bio Merieux (Франция).

Для осуществления оценки качества воды по микробиологическим показателям отбирались пробы регенерированной воды из системы СРВ-K. Пробы отбирались в пластиковые пакеты, которые через специальные интерфейсы могли присоединяться к кранам горячей и холодной воды. Затем пробы доставлялись на Землю в лабораторию для анализа.

Методы постановки экспериментов по изучению взаимодействия микроорганизмов с конструкционными материалами при имитации условий космического полета

Исследования были проведены на базе ГНЦ РФ - Физико - энергетического института имени академика А.И.Лейпунского. Основой имитационного стенда для моделирования условий орбитального космического корабля служили две конструктивно идентичные климатические камеры объемом 860 дм3 каждая. Одна камера являлась экспериментальной, другая - контрольной. В обеих камерах поддерживался заданный по температуре и влажности режим. В экспериментальной камере имелись также источники электромагнитного излучения, нейтронного и гамма-излучения.

Внутри камер был размещен барабан, вращающийся со скоростью I-s-10 оборотов в час, с подвешенными к нему шестью кассетами. Каждая кассета имела шесть поддонов с размещенными на каждом из них 14 чашками Петри с исследуемыми образцами.

Статистическая обработка результатов, создание базы данных, характеризующей состояние микрофлоры среды обитания пилотируемых космических объектов

Получение большого числа данных, характеризующих микробиологическую обстановку в процессе эксплуатации российских орбитальных станций, привело к необходимости создания информационно-поисковой системы для ввода, хранения и обработки информации по данной предметной области. Соответствующая информационно-поисковая система была разработана на основе стандартной системы управления базами данных (СУБД) FoxPro и введена в эксплуатацию на персональном компьютере IBM PC. База данных, поддерживаемая этой системой, охватывает период

исследований с 1977 года по настоящее время содержит 5810 записей и занимает 662 726 Кб.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ СОДЕРЖАНИЕ

Общая характеристика микробного сообщества, формирующегося в обитаемых отсеках пилотируемых космических объектов

Структура микроорганизмов, обнаруженных в среде обитания пилотируемых космических объектов

В процессе многолетней эксплуатации российских орбитальных комплексов "Салют-6", "Салют-7", "Мир" регулярно проводились исследования количественного содержания и видового состава микроорганизмов, в среде космических объектов. Всего в среде обитания орбитальных комплексов "Салют" и "Мир" было обнаружено 243 вида микроорганизмов, из них 110 видов бактерий и 133 вида грибов.

В составе бактериальной флоры доминировали постоянные обитатели слизистых оболочек и кожных покровов человека - представители родов Staphylococcus, Corynebacterium, Micrococcus. Источниками контаминации среды обитания этими микроорганизмами являлись сменяющиеся члены экипажей. Помимо типичных представителей аутомикрофлоры человека в среде обитания орбитальных комплексов "Салют" и "Мир" часто обнаруживали спорообразующие бактерии рода Bacillus -обитателей природных резервуаров. Эти микроорганизмы, обладающие способностью к сапрофитическому существованию во внешней среде, включали 19 видов.

Состав грибного компонента отличался значительным разнообразием. Наиболее широко в среде обитания орбитальных комплексов были представлены микромицеты родов Pénicillium, Aspergillus и Cladosporium. Эти микроорганизмы - гетеротрофы, способные активно развиваться на полимерных материалах природного и искусственного происхождения, вызывая их повреждения, заслуживают самого серьезного внимания в отношении возможности экологической экспансии в замкнутом объеме гермокабины длительно действующего космического объекта.

Наиболее полные исследования характера формирования микробного сообщества в среде космического объекта были проведены в процессе развертывания и многолетнего функционирования многомодульного орбитального комплекса "Мир".

Всего в среде орбитальной станции "Мир" было обнаружено 234 вида бактерий и микроскопических грибов. Бактериальная флора включала представителей 108 видов, а грибная флора - 126 видов. Среди бактерий выявлялись условно патогенные виды -возбудители оппортунистических инфекций, среди грибов также встречались "патогенные

сапрофиты" - возбудители микозов и микоинтоксикаций. Наиболее обширная по видовому разнообразию (64 вида) группа микроорганизмов была представлена так называемыми грибами-технофилами, возбудителями биодеструкции полимерных материалов и коррозии металлов.

Характеристика бактерий, обнаруженных в среде обитания OK «Мир»

Для систематизации бактерий, выделенных из среды обитания OK «Мир», использовали классификацию, изложенную в определителе бактерий - Bergey's Manual of Determinative Bacteriology, Ninth Edition, 1994.

В среде обитания OK «Мир» было обнаружено 10В видов бактерий относящихся к 40 родам и 6 группам. Результаты идентификации бактерий представлены в таблице 1. Видовой состав бактерий отличался значительным разнообразием. В основном, это были грамотрицательные аэробные либо факультативно-аэробные палочки (41 вид), на втором месте - грамположительные кокки (25 видов), на - третьем спорообразующие палочки (19 видов).

Наибольшее число видов бактерий было изолировано с поверхностей интерьера и оборудования г 81 вид (75,0 % от общего количества обнаруженных видов бактерий), тогда как в воздухе выявлено 46 видов (42,6 %),а в воде - 28 видов (26,0 %). Все виды бактерий чаще были найдены на поверхностях интерьера, чем в воздухе, и только представителей рода Streptococcus в воздухе (4 вида) было выше, чем на поверхностях (1 вид).

Из 1150 проб, взятых из среды обитания для изучения бактериальной флоры (поверхности, воздух), бактерии были обнаружены в 949 пробах, что составило 82,5% от общего числа проб. Бактерии рода Staphylococcus доминировали по частоте обнаружения как в пробах, взятых с поверхностей интерьера и оборудования (55,5%), так и в пробах воздуха (53,2%). На втором месте по частоте встречаемости на поверхностях интерьера были бактерии рода Corynebacterium (36,0%), на третьем - Bacillus (27,5%), на четвертом -Micrococcus (24,4%), на пятом месте были бактерии родов Acinetobacter и Streptococcus (5,2% и 5,0%). В большинстве случаев частота обнаружения отдельных бактерий на поверхностях интерьера и оборудования была выше, чем в воздухе, однако некоторые бактерии, например, рода Bacillus, чаще встречались в воздухе (34,0%), чем на поверхностях (27,5%). В воде наиболее часто обнаруживали непатогенные грамотрицательные бактерии - Flavobacterium (25,0%), Xanthomonas (21,0%) и Pseudomonas (20,8%).

Таблица 1

Классификация бактерий, обнаруженных в среде обитания OK «Мир»

Группа Подгруппа Семейство Род Вид

Группа 4, Acinetobacter A. calcoaceticus, A- sp.

Подгруппа 4а AI са! igen es A. faecalis, A. sp.

Chryseomonas С. luteola

Comamonas С. testosteroni

Flavobacterium F. meningosepticum,F. glem,F. indologenes, F. sp.

Ilydrogenophasa H. pseudoflava

Kindel la K. kingae, K. sp.

Moraxella M. sp.

Methylobacterium M. rhodinum, M. extorguens

Neisseria N. sp.

Pseudomonas P. aeruginosa, P. fluorescens, P. glathei, P. pickettii, P. putida, P. stutzeri, P. vesiculans P. paucimobilis

Psychrobater P. immobilis

Sph ingobacterium S. spiritovarum

Xanthomonas X. maltophilia

Группа 5, Enterobacter E. aerogenes, E. agglomerans, E. cloacae, E. sp.

Подгруппа I, Escherichia E. coli

ЕшегоЬааепа- Hafnia H. alvei

сеае Klebsiella K. pneumoniae

Kluyvera K. ascorbata

Pantoea P. agglomerans

Proteus P. sp.,

Serratia S. fonticola, S. liqufaciens, S. marcescens, S. sp.

Подгруппа 2 Aeromonas A. caviae, A. hvdrophila, A. veronii, A. sp.

УШгюпасеае Vibrio V. alginolyticus

Подгруппа 3 Pasteurella P. haemolytica

РазгеигеПасеае. Actinobacillus A. ureae

Haemophilus H. parainfluenzae

Группа 17 Aerococcus A. sp.

Enterococcus E. faecalis

Micrococcus M. kristinae, M. luteus. M. roseus, M. varians, M. sp.,

Staphylococcus S. aureus, S. auricularis, S. capitis, S. cohnii, S. epidermidis, S. haemolyticus, S. hominis, S. saprophyticus, S. sciuri, S. simulans, S. warneri, S. xylosis, S. sp.

Streptococcus S. sp., S. bovis, S. in termed ius, S. equinus, S. oralis

Sarcina S. sp.

Группа 18 ВасШасеае Bacillus B. alvei, B. amyloliquefaciens,, B. cereus, B. circulans, B. coagulans, B. firmus, B. licheniformis, B. lignefaciens, B. macerans, B. megaterium, B. pasteurii, B. polymyxa, B. pumilus, B. simulans, B. sphaericus, B. striatum, В. subtilis, В. thuringiensis. В. sp.

Группа 20 Actinomyces A. sp.

Arthrobacter A. pyridinolis

Clavibacter С. michieanensis

Corynebacterium С. aquaticum, С. bovis, С. eque, С. ovis, С. pseudo-diphtheriticum, С. striatum, С. xerosis, С. sp.

Группа 25 Steptomyces S. sp.

Stertoverticillium S. sp.

Частота обнаружения доминирующих в среде обитания видов бактерий представлена в таблице 2. Из этих данных следует, что наиболее часто встречаемым видом был Staphylococcus epidermidis. Частота его обнаружения на поверхностях интерьера и оборудования составляла 30,0%, а в воздухе - 17,0%. На поверхностях преимущественно были выявлены следующие виды: Staphylococcus saprophyticus (8,6%),

Micrococcus luteus (7,7%), Staphylococcus auricuraris (6,8%), Micrococcus varians (5,2%), Bacillus subtilis (5,2%) и Bacillus sphaericus (5,0%). В воздухе часто обнаруживали Staphylococcus auricularis (11,7%), Staphylococcus capitis, Staphylococcus haemolyticus и Bacillus subtilis (no 9,6%).

Наиболее распространенными на различных участках внутренних поверхностей ОК «Мир» были микроорганизмы вида Staphylococcus epidermidis, которые обнаруживали на 59,2 % исследованных зон, затем - Coiynebacterium sp. (56,6%), Micrococcus sp. (43,4%) и M. luteus (35,5%). Меньшая распространенность в среде обитания ОК «Мир» была выявлена у бактерий видов Staphylococcus saprophytics (34,2%), S.auricularis (27,6%), Bacillus subtilis (25,0%), B.sphaericus (21,0%), B.polymyxa (20,0%) и B.licheniformis (20,0%). Менее всего распространены в объекте были бактерии вида Staphylococcus sciuri: их обнаруживали лишь на 1,3% исследованных поверхностей.

Среди представителей бактериальной флоры, выделенных из среды обитания космической станции, значительный удельный вес занимали виды, относящиеся к условно патогенным, способным при иммунодефицитом состоянии макроорганизма вызывать различные заболевания.

Таблица 2

Частота обнаружения доминирующих видов бактерий

в среде обитания ОК "Мир" (в % от числа проб)

Род Вид Поверхности Воздух

Serratia S. liqufaciens - 8,5

M. luteus, 7,7

Micrococcus M. varians, 5,2 -

M. sp. 12,0 13,8

S. aureus, S. auricularis, 2,3 6,8 3,2 11,7

Staphylococcus S. capitis, S. epidermidis, S. haemolyticus, S. hominis, S. saprophyticus, S. simulans, 5.0 30,0 2.1 5,0 8,6 9,6 17,0 9,6 8,5 4,3 5,3

S. warneri, 3,2 7,5

S. sp. 7,5 3,2

Streptococcus S. equinus, S. sp. 5,2 3,3

Bacillus B. ccreus, B. licheniformis, B. megaterium B. polymyxa, B. pumilus, B. sphaericus, B. subtilis, 3,4 3,4 3,2 3,0 5,0 5,2 4,3 3,2 3.2 5.3 4,3 9,6

B. sp . 8,5

Coiynebacterium C. sp 33,2 16,0

Из 108 видов бактерий, выделенных из среды обитания станции, 37 видов описаны в литературе как потенциальные возбудители тех или иных инфекционных осложнений

(Noble W.C.,1981, Леонтьева Н.И. Партии О.С., Ширяева С.С.,1988), что составляет 34,3% от общего числа обнаруженных видов. Большинство из них относились к 4 группе патогенности: Flavobacterium meningosepticum, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Hafhia alvei, Klebsiella pneumoniae, Proteus sp., Serratia marcescens, Staphylococcus sp., Streptococcus sp., Bacillus cereus. Практически все они являются потенциальными возбудителями воспалительных и гнойных процессов (Левенец A.A., Шувалов С.М.,1987). Кроме того, указанные микроорганизмы при определенных условиях могут быть возбудителями инфекционных заболеваний органов дыхания (Нейчев С.,1977) и желудочно-кишечного тракта (Петровская В.Г.,1974), а также осложнений в виде бактеримий и сепсиса (Денхем М.Дж.,1987).

Среди бактерий, выделенных из среды обитания OK «Мир», встречались микроорганизмы, известные по литературным данным (Андренкж Е.И., Билай В.И., Коваль Э.З., 1980), как активные биодеструхторы материалов различного химического строения.

Из идентифицированных 40 родов бактерий не менее 4-х родов (10,0%) относились к микроорганизмам, потенциально способным повреждать полимерные материалы, и не менее 9-ти родов (22,5%), способным инициировать биокоррозию металлов (Каневская И.Г.,1984). Указанные микроорганизмы обнаруживались практически во всех экспедициях. Чаще других инициаторами повреждения полимерных материалов могут быть представители родов Bacillus, Pseudomonas, Klebsiella и Actinomyces. Многие виды микроорганизмов могут прямо или косвенно (Acinetobacter, Alcaligenes, Flavobacterium, Hydrogenophaga, Pseudomonas и другие) способствовать коррозии металлов.

Характеристика грибов, обнаруженных в среде обитания OK «Мир»

Для систематизации видов грибов, обнаруженных в среде обитания OK «Мир», использовали классификацию грибов, принятую в Микологическом словаре (Hawksworth D.L.et.al,1995).

Как видно из данных, представленных в таблице 3, грибной комплекс космической станции формировали представители 3 таксонов грибов: Ascomycota, Zygomycota и Mitosporic fungi. Среди грибов, выявленных в среде обитания OK «Мир», наибольшим родовым разнообразием характеризовались представители несовершенных грибов.

Наибольшее число видов грибов было изолировано с поверхностей интерьера и оборудования станции - 116 видов, тогда как в воздухе выявлено лишь 62 вида, соответственно 92% и 48% от общего количества видов грибов, обнаруженных в среде обитания. Как в воздухе, так и на поверхностях конструкционных материалов были найдены дрожжи - Saccaharomyces, Lipomyces, Yarrowia. Некоторые виды грибов и

дрожжей были выявлены только на поверхностях, например, родов Акегпапа, АйгоЪоЬгв, АигеиЬаяШит, Войув, ВойуойсЬит, О^огтит, Ршагшт, 81етрЫ1шт, ТЛос1а<1шт, ЗассаЬаготусез, СгурЮсоссиэ и ТпсЬозрогоп.

Таблица 3

Классификация грибов, выделенных из среды обитания ОК "Мир"

Таксон Класс Порядок Семейство Род / ^Количество видов

Asccmycota Saccbaromycetales Upomycetaceae Lipomyces-1

Saccharomycetaceae Saccharomyces-2; Yarrowia-1

Sordariales Chaetomaiceae Chaetomium-3

Zygomycota Zygomycetes MucoraJes Mucoraceae Mucor-5

Mitosporic fungi Acremoniura-5; AIteraaria-1; Arthrobotrys"!; AspergiIlus-23; Aureobasidium-1 ; Botryotrichum-1 ; Botrytis-1 ; Candida-4; Cladosporium-8; Ciyptococcus-3; Fusarium-2; Geotrichum-2; Paecilomyces-4; Penicillium-48; RhodotoraIa-3; Scopulariopsis-2; Sporobolomyces-1; Stcraphyliuffi-Î; Tricbosporon-2; UIocladium-1;

Таким образом, в среде обитания OK «Мир» было обнаружено 126 видов грибов, относящихся к 3 таксонам и 25 родам. При этом, наибольшим видовым разнообразием характеризовались микромицеты родов Aspergillus и Pénicillium.

Из 1177 проб, взятых для изучения микромицетов среды OK «Мир», грибы были обнаружены в 825 пробах, что составляет 70,1% от общего числа проб. В таблице 4 представлены данные по частоте обнаружения различных родов грибов на орбитальной станции.

Частота встречаемости почти всех родов грибов на поверхностях декоративно-отделочных и конструкционных материалов была выше, чем в воздухе станции, исключение составляли Aspergillus, Paecilomyces, Scopulariopsis, Candida, Rhodotorula и Lipomyces, частота обнаружения которых была выше в воздушной среде. По частоте обнаружения в среде орбитального комплекса доминировали виды Pénicillium expansum, Pénicillium chiysogenum, Pénicillium viridicaium, Cladosporium cladosporioides, аспергиллы группы Aspergillus versicolor.

Наряду с пенициллами, аспергиллами и кладоспориумами, частота встречаемости различных видов которых превышала 10%, в среде комплекса выявлена значительная частота обнаружения Yarrowia lipolytica- 5,1%, Acremonium strictum - 2,4%, Paecilomyces lilacinus - 2,0%, Saccharomyces cerevisiae - 2,0% , Scopulariopsis brevicaulis - 2,0%.

Таблица 4

Частота обнаружения грибов различной родовой принадлежности

в среде OK "Мир" (% от числа проб)

N« Родовой состав Поверхности Воздух

1 Penicillium 76,8 75,8

г Aspergillus 39,4 76,6

3 Cladosporium 27,2 24,2

4 Saccharomyces 6,8 0,8

5 Acremoni um 6,4 0,81

6 Yarrowia 5,1 2,4

7 Candida 3,8 4,0

g Paecilomyces 3,8 5.7

9 Scopulariopsis 3,2 4,8

10 Mucor 2,1 0,8

21 RJlodotorula 1,9 3,2

12 Trichosporon 1,1 -

13 Alternaria 0,9

14 Geotrichum 0,9

15 Stemphylium 0,9

16 Chaetomium 0,6

17 Fusarium 0,6 -

18 Ulocladium 0,6 -

19 Cryptococcus 0,4 -

20 Sporobolomyces 0,8 0,8

21 Linomvces 0,2 0,8

22 Arthrabotrys 0.2

23 Aurcobasidium 0,2 -

24 Botryotrichum 0,2

25 Botrytis 0,2 -

В ОК «Мир» максимальной распространенностью в различных зонах отмечался вид Pénicillium chrysogenum, который выделяли с 42,5% исследованных поверхностей как в базовом блоке, так и в модулях "Квант" и "Кристалл". Данный вид определялся на различных участках бортовой кабельной сети, блоков и узлов систем жизнеобеспечения, резиновых уплотнителях переходных люков, обшивке кают экипажа, спортивных тренажерах, элементах осевого стыковочного узла, а также с поверхности иллюминатора, обеденного стола и др.

По сравнению с Pénicillium chrysogenum пенициллы других видов имели более ограниченную распространенность. Так, например, Pénicillium expansum (37,0%) и Pénicillium aurantiogriseum (38,8%) никогда не находили в зоне блока конденсации влаги; Pénicillium, viridicatum (32,5%) - не выделяли с поверхностей модуля «Кристалл» и т.п. Грибы видов Cladosporium cladosporioides (38,8%), Cladosporium sphaerospermum (21,6%) часто изолировали с поверхностей в зонах возможного скопления влаги, а также с обшивки кают экипажа, резиновых уплотнителей переходных люков и др. Наряду с вышеперечисленными видами грибов, в орбитальном комплексе были широко

распространены также и отдельные виды аспергиллов, которые встречались на большинстве исследуемых поверхностей и в воздухе.

Среди грибов, выделенных из среды обитания ОК «Мир», встречались виды микромицетов, относящиеся к условно патогенным (Хромченко А.Г., Мюллер С.ДЦшшнг В.,1987), способным при определенных условиях вызывать патологические процессы у человека. Из 126 наименований грибов, обнаруженных в среде обитания станции, согласно литературным данным, к условно патогенным относилось 46 видов, что составляло 36,5% от общего числа обнаруженных видов, из которых: 26 видов грибов -потенциальные возбудители микозов (Enomoto М., Meno J.,1974); 22 вида кроме того -возбудители аллергических процессов (Brede H.D.,1996); 22 вида - активные токсинообразователи (Тутельян В.А., Кравченко Л.В.,1985). Среди изолятов микромицетов виды Aspergillus flavus, Aspergillus fumigatus, Cryptococcus neoformans, no российской классификации, относятся к 3-й группе, а виды Candida guilliermondi, Aspergillus niger, Penicillium crustosum - к 4-й группе патогенных для человека микроорганизмов. К числу доминировавших в среде обитания ОК «Мир» из перечисленных грибов относится Aspergillus niger. Однако микозы, вызываемые условно патогенными грибами, как правило, развиваются при серьезном ослаблении защитных сил организма. Наиболее часто в качестве предрасполагающих и провоцирующих факторов выступают хронические заболевания, длительное лечение антибиотиками широкого спектра действия, стероидная терапия, врожденные или приобретенные иммунодефицитные состояния, лейкемия, злокачественные опухоли, гормональные и обменные нарушения и др.

Среди микромицетов, выделенных из среды ОК «Мир», встречались плесневые грибы известные, по литературным данным ( Андреюк Е.И.,Билай В.И., Коваль Э.З., и др., 1980), как активные биодеструкторы материалов различного химического строения. Из 126 наименований грибов, обнаруженных в ОК «Мир», 64 вида (50,8%) относятся к микроорганизмам, способным повреждать различные полимерные материалы, из которых 19 видов, наряду с этой способностью, являются представителями микроскопических грибов, выделяющими в процессе роста "агрессивные" продукты жизнедеятельности, за счет которых на поверхности металлов создаются коррозионно-агрессивные среды.

Грибы, способные вызывать биоповреждения полимерных материалов и биокоррозию металлов, обнаруживали в каждой экспедиции. К представителям этой группы плесневых грибов относятся 81,0% видов пенициллов и 42,2% видов аспергиллов, выделенных с поверхностей интерьера и оборудования ОК «Мир».

Таким образом, большинство видов грибов, обнаруженных на поверхностях орбитального комплекса, относятся к потенциальным биодеструкторам полимерных материалов и к микромицетам, способным вызывать биокоррозию металлов.

Микрофлора воздуха ОК «Мир».

На российской орбитальной станции «Мир» выполнен значительный объем исследований по оценке количественного содержания и видового состава микроорганизмов воздушной среды. Исследование количественных показателей и видового состава микроорганизмов осуществлялось во время работ основных экипажей ЭО-2 - ЭО-28

В процессе эксплуатации ОК «Мир» было отобрано 486 проб воздуха для исследования бактерий и 514 проб для исследования грибов. Бактерии были обнаружены в 385 (79,2%), а грибы - в 345 (67,1%) отобранных пробах воздушной среды.

Бактериальная флора воздуха была представлена 19 родами и включала 46 видов. Видовая структура бактерий во все сроки исследований преимущественно состояла из комменсалов покровных тканей человека - стафилококков, микрококков и коринебактерий. Эпизодически обнаруживали стрептококки и энтерококки. Наряду с этим, в пробах воздуха периодически определяли обитателей природных резервуаров и, прежде всего, спорообразующие бактерии рода Bacillus и грамотрицательные неферментирующие бактерии. Наиболее высокая частота обнаружения была характерна для микроорганизмов родов Staphylococcus (53,2%), Bacillus (34,0%), и Corynebacterium (16,0%). Значительное число бактерий, выделенных из воздушной среды, микроорганизмов, относилось к группе условно патогенных - Staphylococcus aureus, S. capitis, S. haemoliticus, Flavobacterium meningosepticum, Escherichia coli, Serratia marcescens, Streptococcus sp., Bacillus cereus.

Большим разнообразием в пробах воздуха отличались микромицеты. Грибы были представлены 62 видами и 13 родами. В составе аэропланктона доминировали пенициллы, значительный удельный вес занимали аспергиллы. Наиболее часто в воздухе обнаруживали микромицеты родов Pénicillium, Aspergillus и Cladosporium.

В соответствии с установленными для российских пилотируемых космических аппаратов нормативами предельный уровень обсемененности воздуха бактериями составляет 500 колониеобразующих единиц (КОЕ) в 1 м3. Для жизнеспособных фрагментов грибов этот показатель лимитирован величиной 100 КОЕ в 1 м3.

В период эксплуатации ОК «Мир» бактериальная обсемененность воздушной среды оставалась относительно стабильной и в 95% отобранных проб не превышала рекомендуемый нормативный показатель (рис. 2). Относительно более высокие уровни

бактериальной обсемененности воздуха отмечались в зонах расположения тренажеров в базовом блоке, в модулях "Квант-2" и "Кристалл". При этом, более высокое содержание в воздушной среде было зафиксировано для следующих видов бактерий - Acinetobacter calcoaceticus, Bacillus amyloliquefaciens, В. cereus, Corinebacterium sp., Micrococcus sp., Serratia liquefaciens, Staphylococcus capitis, S. hominis, S. simulans, S. aureus.

В отличие от этого, в воздушной среде динамика представителей грибной флоры носила несколько другой характер. Количество микромицетов в 1 м3 воздуха, регистрируемое в разные периоды эксплуатации ОК «Мир», имело существенные различия - от 2 микробных клеток до 1,0х 104 КОЕ в 1 м3. При этом 31,7% отобранных проб содержали грибы в количествах, превышающих нормативный показатель, а в 1,6%

Э кспадяции

Гр«8ы - - - .Бястаркм

Рис.2. Содержание микроорганизмов в воздухе OK «Мир»

отобранных проб это превышение составляло более чем 1 порядок. Причем, лишь в одной пробе превышение достигало 2-х порядков. Наиболее высокое содержание микромицетов в воздухе, превышающее регламентируемый уровень, было зафиксировано для видов -Aspergillus flavus, A. thomii, A. niger, Aspergillus sp. из группы A. versicolor, Aspergillus sp., A. versicolor, Penicillium brevicompactum, P. decumbens, P. expansum, P. puberulum, P.rogueforti, P. spinulosum, P. verrucosum, P. viridicatum, Rhodotorula glutinus, Sporobolomyces salmonicolor.

Поскольку человек не является источником поступления плесневых грибов в воздушную среду, а развитие их в аэрозольной фазе, по-видимому, невозможно, следует считать, что резервуаром накопления этих микроорганизмов являются отдельные участки интерьера и оборудования обитаемых отсеков комплекса. Важно также отметить, что на уровни микробной обсемененности воздушной среды значительное влияние оказало

включение в январе 1998 года, в завершающий период работы на OK «Мир» членов экипажа 24-ой экспедиции, установки «Поток 150МК», предназначенной для очистки воздуха от аэрозольных частиц и микроорганизмов. С этого периода отмечалось снижение величин обсемененности воздушной среды микромицетами.

Микрофлора поверхностей интерьера и оборудования ОК «Мир».

Исследование количественных показателей микробного сообщества OK «Мир» осуществлялось с 1987 по 2000 гг. во время работы 24-х основных экспедиций ЭО-2 - ЭО-28, исключения составляли полеты ЭО-8, ЭО-9, ЭО-Ю, когда отбор микробиологических проб не проводился.

В процессе эксплуатации комплекса было отобрано 664 пробы с поверхностей для исследования бактерий и 663 пробы - для исследования микромицетов. Бактерии были обнаружены в 564 (84,9%), а грибы-в 476 (71,8%) отобранных проб.

Бактериальная флора поверхностей интерьера и оборудования OK «Мир» отличалась большим разнообразием, чем воздушной среды и была представлена 81 видом и 30 родами. В составе бактериальной флоры были обнаружены как комменсалы покровных тканей и слизистых оболочек человека (коринебактерии, стафилококки, микрококки), так и обитатели природных резервуаров и, в первую очередь, бактерии рода Bacillus (18 видов), спектр видового состава которых был значительно шире, чем в воздухе. Важно отметить, что периодически в пробах, отобранных с поверхностей, обнаруживали возможных возбудителей оппортунистических инфекций, относящихся к семейству Enterobacteriaceae (бактерии родов Enterobacter, Escherichia, Proteus, Serratia и др.), а также бактерии вида Staphylococcus aureus.

Наиболее значительным разнообразием на поверхностях интерьера и оборудования OK «Мир» отличались микромицеты. Всего за рассматриваемый период было выделено и идентифицировано 116 видов грибов, относящихся к 25 родам. В составе микрофлоры поверхностей и оборудования доминировали представители родов Pénicillium, Aspergillus и Cladosporium, среди которых наиболее часто обнаруживали Pénicillium expansum (в 28,9% проб), Pénicillium chrysogenum и Cladosporium cladosporioides (в 16,8% и 17,0% проб соответственно), Aspergillus sp. из группы A. versicolor (в 15,5% проб), Aspergillus versicolor (в 10,0% проб), Aspergillus niger (в 7,9 % проб).

В соответствии с российским стандартом для пилотируемых космических объектов предельный уровень обсемененности внутренних поверхностей микроорганизмами составляет: для бактерий -1000 КОЕ на 100 см2, а для грибов - 100 КОЕ на 100 см2.

Анализ динамики микробной обсемененности поверхностей интерьера и оборудования OK «Мир» показал, что содержание бактерий на исследованных

поверхностях колебалось в широких пределах -от 1,2x10' до 6,8х107 КОЕ на 100 см2. При этом превышение регламентируемого уровня (103 КОЕ на см ) было зафиксировано в 39,5% пробах, в которых обнаруживали бактерии, что составляло 33,6% от общего числа отобранных проб. Максимальные количественные показатели (105" 107 КОЕ на 100 см ) были зарегистрированы у следующих видов бактерий - Acinetobacter calcoaceticus, Acinetobacter sp., Actinobacillus urea, Actinomyces sp., Alcaligenes faecalis, Bacillus alvei, B. circulans, B. megaterium, B. simulans, B. sphaericus, B. subtilis, Corynebacterium sp., Enterobacter aerogenes, Escherichia coli, Haemophilis parainfluenzae, Micrococcus luteus, Proteus sp., Pseudomonas paucimobilis, Serratia liquefaciens, Staphylococcus aureus, S. auricularis, S. cohnii, S. epidermidis, S. haemolyticus, S. saprophyticus, S. wameri, S. xylosis, Streptomyces sp.

Плесневые грибы были широко распространены на декоративно-отделочных и конструкционных материалах ОК «Мир». В разные периоды эксплуатации комплекса от 18,0% до 95,0% отобранных с поверхностей проб содержали микромицеты. Наиболее широкое распространение представителей грибной флоры имело место во время работы 4, 7,20, 22,23,25-27 основных экспедиций.

В процессе эксплуатации ОК «Мир» регистрировались периоды активации грибов, выражающиеся в существенном увеличении уровней обсемененности ими поверхностей конструкционных материалов интерьера и оборудования. Так, в период работы 23-й экспедиции в 5,5% отобранных проб содержание микромицетов составляло более 107 КОЕ на 100 см2. В целом, превышение нормативного уровня зафиксировано в 74,0% проб, в которых обнаружены грибы, что составило 62,4% общего числа отобранных проб. Максимальные количественные уровни обсеменености (105 -107 КОЕ на 100 см2 ) были зарегистрированы у следующих видов грибов: Acremonium charticola, A. roseum, А. strictum, Aspergillus niger, A. versicolor группы A. versicolor, Candida quillermondi, C. parapsilosis, Cladosporium cladosporioides, CI. macrocarpum, CI. oxysporum, CI. sphaerospermum, Cryptococcus laurentii, Paecilomyces lilacinus, Penicillium aurantiogriseum, P. brevicompactum, P. chrysogenum, P.corylophilum, P. expancum, P. fagi, P. griseofulvum, P. italicum, P. puberulum, P. roqueforti, Penicillium sp., P. spinulosum, P.verrucosum, P. viridicatum, Rhodotorula glutinus, Scopulariopsis brevicaulis, Trichosporon pullulans, Yarrowia lipolytica.

В процессе эксплуатации OK «Мир» динамика содержания бактерий и грибов на поверхностях интерьера и оборудования носила волнообразный характер (рис. 3). В разные периоды отбора проб колебания численности микроорганизмов, особенно микромицетов, по частоте возникновения и диапазону изменений существенно

отличались. Наибольшая численность жизнеспособных фрагментов гриюов отмечалась на поверхностях материалов, размещенных в запанельном пространстве. Эти данные убедительно показывают, что процесс развития микромидетов происходит в "закрытых" местах запанельного пространства. Развиваясь в "закрытых" местах, микромицеты аэрогенным путем легко распространяются, осуществляя вторичную контаминацию других, в том числе "открытых" поверхностей декоративно-отделочных и конструкционных материалов.

Рис. З.Содержание микроорганизмов на поверхностях интерьера и оборудования

ОК«Мир»

Вместе с тем, периодически регистрируемые возрастания уровней обсемененносги конструкционных материалов интерьера и оборудования ОК «Мир» плесневыми грибами не носили линейно-прогрессирующего характера и поддавались коррекции в результате осушки, механического удаления избытка влаги с поверхностей и применения средств санитарной обработки. При этом периоды активации микофлоры сопровождались возникновением технологических рисков, связанных с развитием процессов микробиологических повреждений конструкционных материалов.

Характеристика микробиологических рисков, специфичных для условий космического полета Общие сведения о рисках микробиологической природы, которые могут проявляться в условиях длительного космического полета, представлены в виде схемы на рис. 4. Разработка указанной схемы основана на результатах исследований аутомикрофлоры членов экипажей, мониторинга микрофлоры среды обитания орбитальной станции «Мир» и опыта, накопленного в процессе ее эксплуатации.

Очевидно, что наиболее опасная, не совместимая с осуществлением или дальнейшим продолжением полета чрезвычайная ситуация может возникнуть в случае заноса возбудителей особо опасных инфекций в кабину космического объекта на этапах предполетной подготовки, строительства и эксплуатации космического комплекса на околоземной орбите. Такие ситуации гипотетически возможны в случаях неадекватности или недостаточной эффективности методов предполетного клинико-физиологического, микробиологического и иммунологического обследования членов экипажей; ограничительно-обсервационных и карантинных мероприятий, осуществляемых в отношении экипажей; контроля за качеством бортовых рационов питания и запасов воды;, санитарно-гигиенических регламентов предполетной подготовки систем жизнеобеспечения, терморегуляции и т.п.

В соответствии с результатами клинико-физиологических обследований космонавтов, к постоянно действующим медицинским рискам, обусловленным особенностями состояния их аутомикрофлоры в условиях космического полета, относятся:

- дисбактериозы кишечника (редукция бифидо- и лактофлоры);

- активация условно патогенного компонента в составе микрофлоры различных биотопов, например, возрастание массивности микробных очагов у носителей Staphylococcus aureus на слизистых оболочках полости носа, полости рта и зева, формирование очагов Staphylococcus aureus у индивидуумов, ранее свободных от носительства указанных микроорганизмов, в результате взаимообмена микрофлорой между членами экипажа, увеличение титров Clostridium sp., Proteus sp., Klebsiella sp., и др. условно патогенных бактерий в составе кишечной микрофлоры;

- появление в результате транслокации на слизистых оболочках полости носа, полости рта, зева, а также на кожных покровах не свойственных для этих биотопов микроорганизмов родов: Klebsiella, Enterobacter, Proteus, Escherichia coli, а также •Staphylococcus aureus на различных участках кожи;

- на фоне астенизации местного и общего иммунитета формирование условий для возникновения оппортунистических инфекций по типу аутоинфекционных процессов и "перекрестных" инфекций.

Жизнедеятельность микроорганизмов в среде космического объекта сопровождается возникновением как медицинских, так и весьма серьезных технических (технологических) рисков, в основе которых лежит резидентное заселение декораггивно-сггделочных и конструкционных материалов интерьера и оборудования бактериально-грибными ассоциациями. В тех случаях, когда в эти процессы вовлекаются патогенные

Аутомикрофлора членов экипажа * -Микрофлора среды обитания

Дисбактериозы

Активация потенциально патогенного компонента в составе аутомикрофлоры,

Транслокация потенциальных возбудителей инфекций

Резидентное заселение (колонизация) • конструкционных материалов интерьера и оборудования гермоотсеков, звеньев СОЖ потенциально патогенными микроорганизмами, бактериями и грибами-биодеструкгорами полимерных материалов и возбудителями коррозии металлов

Аутоинфекции

Перекрестные инфекции

Инфекции по типу сапронозов

Бактериальные и микоаллергии

Формирование независимых источников инфекции в среде обитания резервуаров потенциально патогенных микроорганизмов

Микозы и микоинтоксикации

Прямые и косвенные биоповреждения полимерных материалов

Инициация корро: ии металлов

Формирование биопленок в гидромагистралях СОЖ и др. систем

Биопомехи, отказы и нарушения в работе оснащения и оборудования

Рис.4.Характеристика микробиологических рисков в космическом полете

микроорганизмы, может иметь место формирование резервуаров возбудителей -источников инфекций по типу "сапронозов", а также появляются предпосылки и условия для возникновения у членов экипажей сенсибилизации и аллергических реакций, микозов и микоинтоксикаций. В обитаемых отсеках космических объектов на поверхностях интерьера и оборудования эпизодически выявлялись отдельные зоны, в которых регистрировались концентрации условно патогенных бактерий и грибов, достигающие 106 и более колониеобразукяцих единиц (КОЕ) на 100см2.

Особо важную роль в возникновении технических рисков играют так называемые бактерии- и грибы- технофилы. Эти микроорганизмы в результате своей жизнедеятельности способны вызывать бйопомехи в работе различной аппаратуры, повреждать различные конструкционные материалы, в том числе синтетические полимеры, вызывать или провоцировать коррозию металлов. В процессе производства, хранения и транспортировки, а также в условиях эксплуатации материалы, изделия и приборы легко заражаются микроорганизмами. Попадая на различные материалы (например, полимеры), отдельные виды микроорганизмов, чаще всего бактериально-грибные ассоциации, быстро приспосабливаются к ним и начинают свою жизнедеятельность. В результате этого может изменяться цвет материалов, снижаться механическая прочность, диэлектрические и другие характеристики.

Первые сообщения об обнаружении видимого роста микроорганизмов на поверхности отдельных участков интерьера были получены в период эксплуатации орбитальной станции "Салют-6" и "Салют-7". При исследовании доставленных на Землю проб был выявлен рост микромицетов, относящихся к родам Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Cladosporium, Mucor и актиномицеты.

Особый интерес представляет ситуация, связанная с навигационным иллюминатором одного из транспортных кораблей "Союз", который в течение полугода эксплуатировался в составе комплекса «Мир». В ходе работы члены экипажа ЭО-3 отмечали прогрессирующее ухудшение оптических характеристик иллюминатора. После возвращения транспортного корабля на Землю на предприятии-изготовителе были проведены исследования, которые выявили следующую картину. На центральном окне и большинстве периферических окон иллюминатора, выполненных из сверхпрочного кварцевого стекла, а также на эмалевом покрытии титановой оправы отмечалось наличие мицелия плесневых грибов, а в одном случае была отчетливо видна растущая колония микромицета. При посеве проб из зон повреждений была выявлена ассоциация микроорганизмов, в состав которой входили спорообразующие бактерии вида Bacillus polymyxa и плесневые грибы видов Peniciliram chrysogenum и Aspergillus versicolor. Визуально создавалось впечатление, что источником обрастания служила паронитовая (резиновая) прокладка, с помощью которой стекло фиксировалось в титановой оправе. Важным является то обстоятельство, что выделенные культуры грибов имели определенные морфологические отличия в строении органов спороношения по сравнению с эталонными штаммами аналогичной видовой принадлежности.

В дальнейшем операторы большинства экспедиций выявляли зоны видимого роста плесневых грибов на различных элементах интерьера и оборудования. В результате

развития плесневых грибов отмечались случаи разрушения фактуры материалов и признаки коррозии металлов. И, наконец, наиболее наглядным примером микробиологического повреждения оборудования является ситуация с выходом из строя блока управления прибора связи, доставленного на Землю при возвращении членов 24-й экспедиции (рис.5). При его визуальном осмотре были обнаружены множественные дефекты: видимый рост плесневых грибов на металлическом корпусе с внутренней и внешней стороны, на изоляции проводов, многочисленные наросты синего цвета (предположительно окислы меди) в местах повреждения изоляции.

Рис.5.Рост плесневых грибов на изоляции проводов прибора связи.

Опыт эксплуатации орбитального комплекса «Мир» дает основания рассматривать биоповреждения (биодеструкция полимерных материалов, биокоррозия металлов, формирование биопленок, возникновение биопомех) в качестве основного, наиболее значимого и постоянно действующего фактора риска, обусловленного жизнедеятельностью микроорганизмов в кабинах космических объектов. Взаимодействие микроорганизмов с материалами начинается с фаз адсорбции и адгезии клеток, спор на поверхности материала, протекает на границе раздела фаз газ-твердое тело, жидкость-твердое тело, и результаты этого взаимодействия определяются агрессивностью биоповреждающих агентов, стойкостью объектов агрессии и характеристиками среды, в которой оно осуществляется. Важнейшим фактором, инициирующим рост бактериально-грибного компонента на поверхностях материалов в условиях космического объекта, является конденсат атмосферной влаги, формирующийся в обитаемых гермокабинах. Проведенные исследования показали, что в нем содержатся основные химические органические и неорганические компоненты, необходимые для развития бактерий и грибов..

В процессе развития и роста грибов (бактериально-грибных ассоциаций) возникает деструкция полимерных материалов и коррозия металлов. Механические повреждения полимеров происходят за счет проникновения в их структуры грибного мицелия, прямые биоповреждения - за счет вовлечения компонентов материала в трофические связи микромицетов, косвенные биоповреждения - в результате воздействия на материалы экзоферментов и органических кислот, продуцируемых микроорганизмами.

Микробиологическая коррозия металлов может протекать самостоятельно, а также сопровождать электрохимическую и другие виды коррозии. Прежде всего, коррозию металлов могут вызывать экзометаболиты микроорганизмов - минеральные и органические кислоты, основания, ферменты и др. Они создают коррозионно-активную среду, в которой в присутствии воды коррозия протекает по обычным законам электрохимии. Образование мицелия на поверхностях электрических контактов приборов способно вызывать нарушение их работы вследствие замыкания электрической цепи или ее размыкания из-за нароста продуктов коррозии на поверхностях. Вовлечение в процессы биоповреждения материалов патогенов человека - определенных видов грибов (Aspergillus niger и др.), а также бактерий (например, Pseudomonas aeruginosa) способно существенным образом усугубить проблему за счет возникновения не только технических, но и медицинских рисков.

Значение проблемы микробной колонизации материалов еще более возрастает применительно к регенеративным системам жизнеобеспечения экипажей, например, системам регенерации воды из конденсата атмосферной влаги. В гидромагистралях такого рода систем на основе процессов адгезии образуются специфические биопленки, включающие собственно бактерии или бактериально-грибные ассоциации и продуцируемый ими липопротеидный комплекс - гликокалекс, в структуру которого вовлекаются компоненты водной среды органической и неорганической природы. Эта пленка является чрезвычайно стойкой и непроницаемой для многих биоцидов, дезинфекгантов и антибитиоков. Использование этих средств приводит к гибели только, так называемых "плавающих" форм микробов. Микроорганизмы же, заключенные в интиму биопленки, легко сохраняются и через некоторое время вновь поступают в окружающую среду.

Так, в ходе эксплуатации орбитальной станции «Мир» в системе регенерации воды из конденсата отмечались нарушения в работе, обусловленные образованием гелеподобных "тромбов" в просвете гидромагистралей, по которым конденсат поступает на регенерацию. В доставленных на Землю фрагментах металлических и полимерных

трубопроводов на внутренних поверхностях был обнаружен слизистый налет и выявлен пристеночный рост бактериально-грибных ассоциаций.

Таким образом, приведенные данные убедительно свидетельствуют о возможности возникновения микробиологических рисков .в процессе эксплуатации обитаемых космических объектов.

Особенности эволюции микрофлоры, связанные с условиями космоса

Формирование микробного сообщества в обитаемых отсеках космического объекта протекает в условиях специфической среды обитания. Помимо основных параметров среды - температуры, влажности, давления-на биообъекты, находящиеся в космическом корабле, действуют различные виды излучений (Цетлин В.В., Митрикас В.Г., Бондаренко В.А., 2000). Особо следует отметить ионизирующее излучение, значительно более высокое по сравнению с земными условиями. Воздействие космического ионизирующего излучения, обладающего наиболее выраженным модифицирующим биообъекты действием, носит постоянный (хронический) характер.

Специально выполненные исследования по сравнительному анализу баз данных, характеризующих космофизические параметры и микробиологическую обстановку на ОК «Мир», дают основание предполагать, что флуктуационные изменения солнечной активности, радиационных уровней, а также градиенты магнитных полей могут рассматриваться в качестве факторов, способных инициировать количественные изменения в состоянии микрофлоры среды космического объекта.

Результаты стендовых экспериментов по исследованию выживаемости "полетных" культур бактерий и грибов на питательных средах и образцах конструкционных материалов, используемых в ПКА, в условиях радиационного воздействия различной интенсивности показали, что у-излучение оказывало существенное влияние на характер роста, биологические свойства и морфологические признаки микроорганизмов. Степень влияния радиационного фактора на микроорганизмы зависела от мощности дозы облучения. Так, ионизирующее излучение с мощностью эквивалентной дозы в пределах 360 мкЗв/сут.-ь 1500 мкЗв/сут., характерное для ОК «Мир» при фазе максимума и фазе минимума солнечной активности, существенно влияло на характер развития микромицетов и, прежде всего, на интенсивность образования вегетативного мицелия, возрастающего с увеличением мощности дозы облучения (рис.6).

Микрофлора среды в ходе многолетнего функционирования ОК «Мир» подвергается специфической эволюции, имеющей определенные особенности, связанные с условиями космического полета. Так, количественная динамика микробной обсемененности среды обитания космического объекта в условиях длительной

а. Контроль

Примечание: культура находится в состоянии нормального спороношения

в. При хроническом у-облучении Примечание: увеличение вегетативного мицелия, придающее нехарактерный вид колонии гриба

Рис. б.Рост гриба вида Aspergillus niger

эксплуатации не носит линейного характера, а является волнообразным процессом смены фаз активации н стагнации микрофлоры (рис.3). Это характерно как для поведения бактериальной флоры, так и для грибной флоры. Причем, в отношении грибного компонента этот процесс имеет более отчетливую выраженность, и по мере увеличения сроков космического полета фазы активации микофлоры приобретают более высокую амплитуду и принимают затяжной, латентный характер. Изменения количественных показателей микофлоры свидетельствует об экологической экспансии - развитии процессов колонизации микроскопическими грибами интерьера и оборудования обитаемых отсеков в ходе многолетней эксплуатации ОК «Мир». Особенность состояния микробного сообщества на борту ПКА заключалась также в периодической смене доминирующих по численности, распространенности, частоте встречаемости в пределах комплекса . представителей грибной флоры определенной родовой и видовой принадлежности (рис. 7).

Многолетние наблюдения за динамикой видовой структуры грибного компонента на борту орбитальной станции позволили прийти еще к одному важному заключению. Отдельные представители микофлоры обладают способностью к резидентному заселению среды космического объекта. Совместно со специалистами МГУ им. М.В. Ломоносова (Ю.Т. Дьяковым, А.В. Шныревой и Т.П. Сизовой) были проведены исследования по оценке изменчивости выделенных в полете штаммов грибов, а также степень сходства/родства между ними на основе анализа ДНК-полиморфизма с использованием полимеразной цепной реакции со случайным праймером (RAPD - random amplified polymorphe DNA). Было показано, что определенные штаммы Pénicillium chrysogenum, доминирующего вида в составе микофлоры станции, присутствовали в ее среде обитания, по крайней мере, в течение 7 лет.

Возможность резидентного заселения интерьера и оборудования космического объекта плесневыми формами грибов имеет большое значение, так как было показано (рис. 8), что в процессе полета их агрессивность (колонизационная и биоповреждающая активность) в отношении используемых декоративно-отделочных и конструкционных материалов может существенно возрастать в сравнении с эталонными штаммами аналогичной видовой принадлежности. Очевидно, что фактор времени - многолетние сроки функционирования современных орбитальных станций - дает основание рассматривать эти вопросы не только и не столько в аспекте контаминации ( пассивного загрязнения кабины микроорганизмами), но и как серьезную экологическую проблему изменчивости своеобразного космического микробиоценоза, проявления существования и

Рис. 7. Эволюция структуры микромицетов - смена доминирующих видов грибов в ОК "Мир" в ходе многолетней эксплуатации

Рост грибов (в баллах) на образцах конструкционных материалов

РепйИшт ехралзит

АврегдЛЮв «р. иэгруппы А уегекокх

1.

| | Эталонные

(музейные) культуры)

"Полетные" штаммы

(коллекция 1996 г.)

Рис. 8. Агрессивность штаммов грибов, выделенных в ОК "Мир", в сравнении с эталонными (музейными) культурами (при росте на искусственной коже «Талка»)

жизнедеятельности которого могут оказать исключительно негативное влияние на надежность космической техники.

Система мероприятий по обеспечению микробиологической безопасности, реализованная в процессе многолетней эксплуатации ОК «Мир»

Исходя из взглядов на происхождение, взаимосвязи и трансформацию рисков микробной природы, характерных, по нашему мнению, для условий многолетней эксплуатации орбитальных комплексов, определение безопасности среды обитания указанных объектов может быть сформулировано следующим образом. Микробиологическая безопасность - это такое состояние среды обитания, при котором :

- присутствие микроорганизмов - облигатных возбудителей инфекционных заболеваний человека в атмосфере, на конструкционных материалах и других элементах среды не допускается;

- "микробная нагрузка", сформированная потенциально - (условно - ) патогенными микроорганизмами не достигает дозы, способной инициировать патологические процессы у человека;

- "микробная нагрузка", сформированная бактериями и грибами - "технофилами", поддерживается на уровне, препятствующем переходу биоповреждающих ситуаций в биоповреждающий процесс.

Очевидно, что данное определение приобретёт практическую направленность

только в том случае, когда содержащиеся в нем требования будут иметь конкретное критериальное и количественное выражение.

В 1995 году был принят и введен в действие ГОСТ Российской Федерации Р 5080495 "Среда обитания космонавта в пилотируемом космическом аппарате", включающий нормативные требования и регламенты контроля микробиологической обстановки на этапах предполетной подготовки и в процессе полета.

Согласно этому документу, который узаконил ранее разработанные проектные требования и инструктивно-методическую документацию, микробиологическая безопасность газовой среды в обитаемых отсеках космических объектов должна обеспечиваться поддержанием уровня ее микробной обсемененности не выше допустимых показателей: для бактерий - 500 колониеобразующих единиц (КОЕ) в 1 м3; для грибов - 100 КОЕ в 1 м3 при отсутствии в составе микрофлоры патогенных микроорганизмов.

Нормативный уровень микробной обсемененности газовой среды в полете должен поддерживаться за счет работы штатных средств очистки и кондиционирования.

Отсутствие в составе микрофлоры патогенных бактерий и грибов должно обеспечиваться путем проведения на этапах подготовки экипажей и космических объектов (включая транспортные орбитальные средства, обеспечивающие доставку космонавтов и грузопотоки на орбитальную станцию) ограничительных и противоэпидемических мероприятий, включающих:

углубленное микробиологическое и иммунологическое обследование космонавтов; медицинский контроль за состоянием здоровья и обследование персонала, выполняющего монтажные работы в орбитальных отсеках, на носительство возбудителей инфекционных заболеваний;

соблюдение санитарно-гигиенического регламента;

проведение текущей и заключительной дезинфекционной обработки при выполнении монтажных и испытательных работ в обитаемых отсеках космических объектов на этапах сборки, комплектации, предстартовой подготовки и т.п.

При эксплуатации длительно функционирующих орбитальных комплексов и космических станций должен проводиться контроль уровня микробной обсемененности газовой среды обитаемых отсеков в полете с периодичностью не менее одного раза в месяц. Контроль проводится методом отбора проб микрофлоры из газовой среды и последующей их оценки на борту или в наземных лабораторных условиях.

Санитарно-бытовые мероприятия должны обеспечивать микробиологическую безопасность декоративно-отделочных и конструкционных материалов интерьера и

оборудования обитаемого отсека путем поддержания заданного уровня микробной обсемененности их поверхностей не выше допустимых значений:

на этапе предполетной подготовки для бактерий - 500 колониеобразующих единиц (КОЕ) на 100 см2, для грибов -10 КОЕ на 100 см2;

в условиях полета для бактерий - 1000 КОЕ на 100 см2; для грибов - 100 КОЕ на 100 см2.

При этом в составе микрофлоры должны отсутствовать патогенные бактерии и

грибы.

Для соблюдения вышеперечисленных требований на этапе проектирования, подготовки и эксплуатации космических объектов должны быть выполнены следующие мероприятия:

а) декоративно-отделочные и конструкционные материалы, предназначенные для использования в составе интерьера и оборудования обитаемых отсеков, должны быть подвергнуты испытаниям на проверку показателей их микробиологической безопасности.

В процессе испытаний должны проводиться:

оценка подверженности материалов заселению условно патогенными микроорганизмами;

оценка стойкости материалов к воздействию бактерий и грибов - биодеструкторов с учетом влияния факторов старения в условиях многолетней эксплуатации;

определение безопасного в отношении микробного фактора гигиенического режима и условий эксплуатации материала (по температуре, влажности, типу и характеру санитарной и антимикробной обработки);

б) при выборе конструкционных и декоративно-отделочных материалов должна проводиться оценка их стойкости к многократной (в течение всего срока подготовки и эксплуатации) обработке дезинфицирующими средствами и биоцидными композициями, допущенными к применению в обитаемых отсеках космических объектов;

в) при разработке технического решения по установке декоративно-отделочных материалов должна предусматриваться возможность их съема для санитарной обработки запанельного пространства;

г) в условиях эксплуатации длительно действующих орбитальных комплексов должен осуществляться контроль уровня микробной обсемененности поверхностей конструкционных и декоративно-отделочных материалов интерьера и оборудования обитаемых отсеков с периодичностью 1 раз в 60 суток. Контроль должен проводиться путем отбора проб микрофлоры с поверхностей на борту и последующей оценки ее в наземных условиях по количественному и видовому составу;

д) для периодической санитарной и антимикробной обработки поверхностей декоративно-отделочных и конструкционных материалов должно предусматриваться комплектование космического объекта специальными средствами (типа "Салфетки санитарные для поверхностей", комплект "Фунгистат"). Должно предусматриваться использование этих средств в соответствии со штатным регламентом или при наличии дополнительных показаний по результатам микробиологического контроля.

Опыт 15-ти летней непрерывной эксплуатации ОК «Мир», а также результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что в отношении ряда поставленных задач используемая система обеспечения микробиологической безопасности оказалась достаточно эффективной, а именно:

- за весь период эксплуатации не зарегистрировано случаев заноса в орбитальный комплекс облигатных возбудителей острозаразных инфекций;

- у членов 28-ми основных экипажей орбитальной станции не отмечено случаев возникновения острых инфекционных заболеваний за исключением локализованных воспалительных процессов (несколько случаев) в результате микротравм кожных покровов;

- микробная обсемененность газовой среды орбитального комплекса и питьевой воды в большинстве случаев поддерживалась в пределах установленных нормативных показателей.

Вместе с тем, реализованная система оказалась недостаточно эффективной в отношении рисков, обусловленных жизнедеятельностью микроорганизмов на поверхностях конструкционных материалов интерьера и оборудования орбитального комплекса.

Для купирования развития микрофлоры в обитаемых отсеках станции в процессе полета один раз в две недели на борту проводилась генеральная санитарная уборка с использованием пылесоса и специальных салфеток, пропитанных 0,1%-ным водным раствором катамина АБ ("Салфетки санитарные для поверхностей"). Для очистки газовой среды от аэрозольных частиц и микроорганизмов на боргу периодически включалась установка "Поток 150 МК", обеспечивающая фильтрацию воздуха.

Для предотвращения микробиологических повреждений конструкционных материалов и оборудования космонавты периодически проводили ревизию поверхностей интерьера и оборудования ОК «Мир», включая запанельное пространство. При обнаружении зон, подозрительных на наличие микромицетов, отбирались контрольные пробы и проводилась обработка выявленных зон с помощью специально разработанного для этих целей комплекта "Фунгистат". Использование комплекта "Фунгистат" для

обработки поверхностей также проводилось по рекомендациям специалистов на основании анализов контрольных проб на Земле.

Для повышения эффективности существующей системы обеспечения микробиологической безопасности пилотируемых космических полетов необходимо решить ряд прикладных задач, важнейшими из которых являются следующие: отработка методов модификации поверхности материалов, обеспечивающих их защиту от воздействия микроорганизмов (придание гидрофобных и биоцидных свойств); создание бортовых инструментальных методов раннего выявления и диагностики микробиологических повреждений.. Решение этих задач позволит обеспечить благоприятную микробиологическую обстановку на Международной космической станции в течение длительного срока.

Заключение

Многолетние сроки эксплуатации орбитальных станций выдвинули на первый план экологические проблемы, среди которых ведущее место принадлежит микробиологическому фактору. Об этом убедительно свидетельствуют опыт 15-летней эксплуатации орбитального комплекса «Мир» и результаты выполненных на нем микробиологических исследований.

В соответствии с накопленными данньми, микроэкосфера модулей OK «Мир» включала 234 вида бактерий и микроскопических грибов. Среди бактерий (40 родов и 108 видов) выявлялись условно-патогенные представители - Staphylococcus, Streptococcus, Proteus, Serratia, Enterobacter, Haemophilis, Pseudomonas и др.

Грибной компонент микробного сообщества станции объединял представителей 25 родов и 126 видов микромицетов, среди которых встречались возбудители микозов, микоаллергий и микоинтоксикации. Значительная часть видов (64) обнаруженных грибов широко известна в качестве биодеструкторов полимерных материалов и инициаторов коррозии металлов. В составе формирующихся в объемах станции микоценозов выявлялись хорошо адаптированные к условиям среды космического объекта штаммы, характеризующиеся высокой агрессивностью и способные резидентно заселять ее интерьер и оборудование. Как показали результаты исследований, развитие грибного компонента в пределах станции сопровождалось возникновением биоповреждений конструкционных материалов, вызывало в ряде случаев нарушения и отказы в работе оснащения и оборудования.

Полученные данные дают основание рассматривать среду длительно действующего космического объекта в качестве своеобразной экологической ниши для разнообразной микрофлоры, жизнедеятельность которой может негативно отразиться на характеристиках

надежности космической техники и представлять угрозу для состояния здоровья экипажей.

В составе микрофлоры среды орбитальной станции в сравнении с жилыми и рабочими помещениями обьиного типа регистрировалось более высокое содержание грибов-микромицетов. Концентрация представителей грибной флоры, как правило, приближалась к количественным показателям содержания бактерий. Уровни микробной обсемененности воздушной среды ОК «Мир» в большинстве случаев находились в пределах "безопасной зоны" и не превышали нормативных показателей, что свидетельствует об эффективности бортовых средств очистки атмосферы. Вместе с тем, на этом фоне в отдельные сроки отмечались "пиковые" подъемы концентрации биоаэрозоля, в основном, представленного жизнеспособными фрагментами плесневых грибов. Очевидно, что источниками эпизодических "залповых" выбросов в атмосферу станции спор и фрагментов плесневых грибов следует рассматривать, в первую очередь, резервуары их развития на полимерных материалах, используемых в составе интерьера и оборудования обитаемых отсеков.

Как было показано, микробная обсемененность внутренних поверхностей орбитальной станции, декоративно-отделочных и конструкционных материалов ее интерьера и оборудования в большинстве случаев превышала нормативные уровни, как по общему содержанию бактерий, так и грибов. По нашему мнению, это связано с тем, что в условиях обитаемой гермокабины синтетические полимерные материалы, контаминированные органическими веществами, конденсатом атмосферной влаги, могут служить своеобразной нишей для развития определенных групп микроорганизмов, в первую очередь, бактериально-грибных ассоциаций. Наряду с технологическим риском, обусловленньм развитием биоповреждений служебных систем, аппаратуры и оборудования, в случае вовлечения в этот процесс потенциально патогенных микроорганизмов может существенно возрастать и медицинский риск, связанный, например, с возможностью инфицирования воздушной среды из такого рода резервуаров.

Согласно полученным данным, синтетические полимерные материалы интерьера и оборудования в процессе длительной эксплуатации космического объекта могут служить источником микробной нагрузки для членов экипажей. Данное обстоятельство определяет актуальность совершенствования существующей системы санитарно-гигиенического и противоэпидемического обеспечения космических полетов и разработки дополнительных средств противомикробной защиты именно в этом направлении.

Отмеченные технологические риски хорошо согласуются с данными, характеризующими многолетнюю динамику микробной нагрузки в ОК «Мир».

Численность микроорганизмов в условиях многолетней эксплуатации комплекса не являлась линейно- прогрессирующей, а носила волнообразный характер чередования периодов активизации и стагнации микрофлоры. Эта закономерность проявлялась и в эволюции структуры грибной флоры, выражающейся в периодической. смене доминирующих по численности и распространенности в объеме комплекса видов микромицетов. Обращает на себя внимание то обстоятельство, что среди преобладающих видов грибов начиная с 1996 года, не оказалось ни одного вида, которые доминировали в среде комплекса в начальный период его эксплуатации.

Своеобразная эволюция количественных и качественных характеристик макрофлоры в длительно действующей орбитальной станции может иметь также большое практическое значение в аспекте прогнозирования процессов биодеструкции материалов различного химического состава. Об этом свидетельствуют результаты исследований колонизационной и биоповреждающей активности штаммов грибов, выделенных в период эксплуатации ОК «Мир». Как оказалось, агрессивность этих культур в отношении конструкционных материалов, широко используемых в составе интерьера и оборудования станции, существенно превосходит эти показатели, свойственные эталонным (музейным) культурам аналогичной видовой принадлежности.

Из выделенных в ходе эксплуатации орбитальных станций «Салют» и «Мир» культур микроорганизмов в настоящее время сформирован банк штаммов, предназначенный для их углубленного изучения и использования при аттестации конструкционных материалов космических объектов на показатели микробиологической устойчивости и безопасности. В рамках этой программы микробиологическим исследованиям подвергаются материалы следующих классов: полиамиды, резины, фторопласты, поливинилхлориды, полистиролы, полиолефины, полиэфиры, амиды, материалы из растительного и животного сырья, металлы, а также клеи, лако-красочные покрытия, компаунды, композиционные материалы, некоторые другие виды материалов и фрагменты изделий. Нам представляется, что данное направление исследований -изучение экологии микроорганизмов при взаимодействии с субстратами искусственного происхождения, включая новые, ранее не существовавшие образцы синтетических полимерных материалов, по своей актуальности и значению далеко выходит за рамки интересов космической отрасли. Результаты этих работ имеют прямое отношение к проблеме экологической безопасности и технологической надежности в самом широком смысле слова.

Полученные результаты дают основания ставить вопрос о существенном значении опосредованного влияния циклических изменений солнечной активности, а также

флукгуаций других космофизических факторов на процессы формирования микробиоценоза среды орбитальной станции и своеобразную эволюцию микрофлоры в условиях ее многолетней эксплуатации. Согласно существующим представлениям, это влияние может затрагивать такую характеристику, как интенсивность метаболизма бактерий и грибов-микромицетов. Хорошо известно, что популяции микроорганизмов в составе микробиоценозов гетерогенны и, как правило, включают значительный пул клеток, находящихся в различных фазах покоя - анабиотическом или гипометаболическом состоянии. Переход этих клеток в активную фазу метаболической активности - фазу пролиферации и репродукции - в результате инициирующего воздействия космофизических факторов на борту космического объекта может сопровождаться возникновением медицинских и технологических рисков.

Естественно, что выполненные к настоящему времени аналитические исследования являются лишь первым шагом в изучении данной проблемы и делают очевидной необходимость их продолжения и развития. В дальнейшем представляется целесообразным рассмотреть влияние космофизических факторов не только на интегральные показатели микробной нагрузки, охватывающие всю совокупность взаимодействующих в рамках данного микробиоценоза биологических агентов, но и ранжировать значение и характер этого влияния в отношении отдельных видов бактерий и грибов, представляющих наибольшую опасность в качестве потенциальных возбудителей инфекционных заболеваний и биоагрессоров, вызывающих деструкцию полимерных материалов и коррозию металлов. Выявление в составе исследованных ассоциаций видов микроорганизмов, наиболее зависимых или чувствительных к флукгуациям рассматриваемых космофизических факторов позволило бы приблизиться к созданию индикаторных биологических систем, необходимых для прогностической оценки экологических рисков не только в отношении среды действующих космических объектов, но и применительно к земной биосфере. Использование для решения последней задачи возможностей, предоставленных условиями многолетней эксплуатации орбитальной станции является чрезвычайно перспективным.

С учетом опыта, накопленного в ходе многолетней эксплуатации российских орбитальных станций, разработана концепция обеспечения микробиологической безопасности, основанная на реализации предупредительных мероприятий, средств, методов и технологий управления состоянием микробиологической обстановки ПКА. Основные блоки и элементы системы обеспечения микробиологической безопасности, реализованные в процессе эксплуатации орбитального комплекса «Мир», представлены на рисунке 9.

Рис. 9. Система обеспечения микробиологической безопасности, реализованная в процессе эксплуатации орбитальной станции "Мир"

Эта система охватывает все этапы подготовки и эксплуатации, начиная с этапов проектирования и конструкторской разработки космических объектов, до условий автономной деятельности экипажей на околоземной орбите.

В процессе строительства орбитального комплекса и его многолетнего функционирования система подвергалась модернизации и коррекциипо мере получения новых сведений о состоянии микробного сообщества в условиях полета, а также совершенствования технологий противомикробной защиты.

В заключение следует подчеркнуть, что практика многолетней эксплуатации орбитального комплекса «Мир» свидетельствует о том, что реализованные мероприятия по контролю за микробным фактором и обеспечению микробиологической чистоты космических объектов нуждаются в дальнейшем развитии, особенно с учетом межпланетных экспедиций.

Выводы

1. В процессе 15-летней эксплуатации в среде обитания ОК «Мир» обнаружено 234 вида микроорганизмов - 108 видов бактерий и 126 видов грибов, представленных в основном комменсалами покровных тканей и слизистых оболочек человека и обитателями природных резервуаров, включающих как условно патогенные формы, так и микробы - технофилы, способные вызывать биоповреждения различных материалов.

2. Основным местообитанием бактериально-грибных ассоциаций в этих условиях являются декоративно-отделочные и конструкционные материалы интерьера и оборудования, на поверхности которых накапливается достаточное количество антропогенной органики и конденсата атмосферной влаги для реализации полного цикла развития и воспроизводства значительного числа гетеротрофных микроорганизмов.

3. Количественная и структурная динамика микрофлоры среды обитания в ходе многолетней эксплуатации орбитальных станций не носит линейного характера, а является волнообразным процессом чередования фаз активации и стагнации микроорганизмов, па фоне которых происходит смена доминирующих по численности и распространенности видов.

4. Отдельные представители микрофлоры обладают способностью к резидентному заселению среды обитания космического объекта.

5. Микрофлора среды обитания орбитального комплекса в ходе многолетней эксплуатации подвергается специфической эволюции, которая может быть

инициирована космофизическимн факторами и находиться в прямой или опосредованной зависимости от годовых и многолетних циклов солнечной активности.

6. Эволюция микробного сообщества в этих условиях сопровождается возникновением медицинских и технологических рисков, способных оказывать влияние на условия обитания людей и на характеристики безопасности и надежности космической техники.

7. Технологические риски определяются развитием процессов биоповреждений и биокоррозии конструкционных материалов интерьера и оборудования, появлением отказов и нарушений в работе отдельных звеньев регенеративных систем жизнеобеспечения. Эти явления детерминируются формированием высокоактивных штаммов - биоагрессоров.

8. На основании опыта функционирования российских орбитальных станций разработана концепция обеспечения микробиологической безопасности, охватывающая все этапы подготовки и эксплуатации космических объектов и основанная на совершенствовании системы предупредительных мероприятий, средств, методов и технологий, обеспечивающих контроль и управление состоянием микробиологической обстановки.

Список основных работ, опубликованных по материалам диссертации

1. К вопросу изучения микрофлоры регенерированной воды в замкнутых гермообъемах. В кн.: Проблемы санитарной микробиологии окружающей среды, М., 1977, с. 133-138 (в соавт. с J1.A. Виноградовой, C.B. Чижовым, С.Н Залогуевым и др.).

2. Санитарно - микробиологические аспекты проблемы биостойкости полимерных материалов, используемых в кабинах космических объектов. В кн.: Биологические повреждения материалов, Вильнюс, 1979, с. 134-138 (в соавт. с С.Н.Залогуевым, Ю.Г. Нефедовым).

3. Санитарно-микробиологические и эпидемиологические аспекты обитаемости. В кн.: Проблемы космической биологии, т. 42, M., Наука, 1980, с. 80-140 (совм с С.Н. Залогуевым и А.Н. Викторовым).

4. Образование летучих веществ в процессе деструкции полимеров синегнойной палочкой (Pseudomonas aeruginosa), Космическая биология и авиакосмическая медицина, 1985, № 4, с. 74-76 (в соавт. с С.Н. Залогуевым ).

5. Особенности формирования микрофлоры на конструкционных материалах, используемых в обитаемых герметично-замкнутых помещениях. Космическая

биология и авиакосмическая медицина, 1985, №2, с.66-69 (в соавт. с А.Н. Викторовым).

6. Устройство для отбора проб микроорганизмов из окружающей среды. Авторское свидетельство № 1355629 с приорит. от 19.02.1986 (в соавт. с С.Е. Ковалевой, С.Я. Козьяковым, М.А. Гребенником и др.).

7. Способ антисептирования волокнистых материалов. Авторское свидетельство № 1619761 с приорит. от 14.07.1986 (в соавт. с A.A. Маламой, А.Н. Лукашик, Б.Н.Шинкарчук).

8. Исследования способности размножения микроорганизмов на полимерных материалах, применяемых в герметично-замкнутых помещениях. Космическая биология и авиакосмическая медицина. 1986, №1, с. 71-73 (в соавт. с М.И. Орловой и М.Б. Дъяченко).

9. Санитарно-микробиологическая характеристика среды. В кн.: Результаты медицинских исследований, выполненных на орбитальном научно-исследовательском комплексе «Салют-6» - «Союз», М., Наука, 1986, с. 43-46 ( в соавт. с. С.Н. Залогуевым, А.Н. Викторовым и В.П. Горшковым).

10. Действие летучих фракций растительных ароматических веществ на микробную обсемененность атмосферы помещений. В кн.: Эфирные масла и их использование в здравоохранении и народном хозяйстве, Ялта, 1988, с. 6-7 ( в соавт. с И.К. Ивановым, А.Н. Викторовым, В.П. Савиной и др.).

11. Продукты микробиологического повреждения полимерных материалов как фактор возможного загрязнения атмосферы герметично-замкнутых помещений токсичными веществами. Космическая биология и авиакосмическая медицина, 1988, №3, с.67-71 ( в соавт. с Ю.Г. Нефедовым и И.Н. Суровежиным).

12. Способ получения фунгицидного средства. Авторское свидетельство №1637080 с приорит. от 15.08.1988 (в соавт. с Э.Ф. Степановой, А.Н. Викторовым, Г.А. Шумилиной и др.).

13. Влияние микробиологической деструкции синтетических материалов на их токсичность. В сб.: Вопросы санитарной химии и токсикологии воздушной среды гермообъектов различного назначения, М.-Л., 1989, с.169-173 (в соавт. с В.Д. Яблочкиным и В.К. Дониной).

14. Характеристика состава микрофлоры помещений в условиях длительных наблюдений. Сборник научных трудов НИЛ биол.струк., 1990, инв.№633, с.27-36 (в соавт.с А.Н. Викторовым, В.П. Каменных, В.Л. Козельцевым).

15. К вопросу об эффективности санитарно - гигиенических мероприятий, проводимых в помещениях и объемах, используемых для работ с основным объектом. Сборник научных трудов НИЛ биол.струк., 1991, инв.№652,с.85-91 (в соавт.с В.П. Каменных, В.Л.Козельцевым).

16. Временные санитарные правила по проектированию пилотируемых космических комплексов МЗ РФ, М., 1992,136с. (инв. №164) ( в соавт. с А.Н. Викторовым и др.).

17. Микрофлора кабин пилотируемых космических объектов и проблема биоповреждений используемых в них конструктивных материалов. Авиакосмическая и экологическая медицина, 1992, №3, с. 41-48 (в соавт. с А.Н. Викторовым и Е.А. Дешевой).

18. Бактериологический мониторинг состояния объектов окружающей среды. Методические рекомендации. Государственный комитет санитарно-эпидемиологического надзора Российской Федерации. М., 1995, 38 с. (в соавт. с Л.А. Виноградовой, А.Н. Викторовым, Н.Б. Колесиной).

19. Актуальные проблемы микробиологической безопасности среды обитания орбитальных станций в условиях многолетней эксплуатации. Авиакосмическая и экологическая медицина, 1995, №5, с. 51-55 (в соавт. с А.Н. Викторовым, Н.А. Поликарповым, В.П. Горшковым и др.).

20. Актуальные вопросы обеспечения микробиологической безопасности среды обитания космических систем многоразового использования. В сб.: Труды 1-ой международной авиакосмической конференции «Человек-Земля-Космос», Москва, 28 сентября - 2 октября 1992г., т.7, М., 1995, с. 173-177.

21. Microbial Evolution in Orbital Station Environment in Condition of Multiyear Exploration. 31 COSPAR Scientific Assembly, Birmingham, UK, 14-21 July 1996, p. 376 (в соавт. с A.N. Viktorov).

22. Microbiological findings from Mir -18 crew. В сб.: Aerospace Medical Association Alexandria, USA,1996, Abstract, р.77(в соавт. с . N.D.Isenberg, D.L.Pierson, S.K.Mishra et al.).

23. Ecohygienic peculiarities of microflora evolution in specific environment of long-operating orbital station. Third US/Russian Symposium "Biomedical Research on the SCIENCE-NASA PROJECT", Huntsville, AL, November 10-13, 1997, Abstracts, p.159 (в соавт. с A.N. Viktorov, E.A.Deshevaya, N.A. Polikarpov).

24. Microbial evolution in orbital station "Mir" environment. Second international aerospace congress, Moscow, Russia, August 31-September 5, 1997, p.104 (в соавт. с A.N. Viktorov, N.A. Polikarpov, E.A.Deshevaya).

25. Резидентное заселение среды на орбитальном комплексе «Мир» Pénicillium chrysogenum и проблема экологической безопасности в длительном космическом полете. Авиакосмическая и экологическая медицина, 1998До 5 с.57-62 (в соавт. с А.Н.Викторовым, Е.АДешевой, М.П. Братиной и др.).

26. Сравнительная оценка биологических свойств микроорганизмов, выделенных в орбитальном комплексе «Мир» в различные сроки эксплуатации. Авиакосмическая и экологическая медицина, 1998 , № 2, с.61-68 (в соавт. с А.Н.Викгоровым, Е.АДешевой, H.A. Поликарповым и др.).

27. Результаты медико-биологических испытаний метода пролонгированной защиты оснащения и оборудования пилотируемых космических аппаратов от микробиологических повреждений. В материалах XI конференции по космической биологии и авиакосмической медицине, Москва, 22-26 июня 1998 г., том 1, с.126-127 (в соавт. с М.П. Братиной, КВ. Зарубиной, А.Н.Викгоровым).

28. Некоторые итоги многолетних исследований микрофлоры среды OK «Мир». В материалах XI конференции по космической биологии и авиакосмической медицине, Москва, 22-26 июня, 1998 г., том 1, с.157-158 (в соавт. с А.Н. Викторовым, НА. Поликарповым, М.П. Братиной и др.).

29. Исследование и выбор наиболее приемлемых способов повышения резистентности конструкционных материалов, используемых в пилотируемых космических аппаратах, к воздействию микроорганизмов. В материалах XI конференции по космической биологии и авиакосмической медицине, Москва, 22-26 июня 1998 г., том 2, с.128-129 (в соавт. с C.B. Поддубко, А.Н. Викторовым, Е.А. Дешевой).

30. Информационно-поисковая система «Характеристики состояния микрофлоры на длительно-действующих космических объектах». В материалах XI конференции по космической биологии и авиакосмической медицине, Москва, 22-26 июня 1998 г., том 2 с. 134-135 (в соавт. с Е.В.Полюшкиной, В.В.Овчинниковым, А.Н. Викторовым).

31. Итоги микробиологических исследований среды обитания орбитального комплекса МИР. В материалах: Третьего международного аэрокосмического конгресса, Москва , 23-27 августа 2000 г., с.262-263 (в соавт. с Н.А.Поликарповым, М.П.Браганой, К.В.Зарубиной и др.).

32. Новые подходы к противомикробной защите материалов, применяемых в космических объектах, основанные на использовании полимодальных индукторов анабиоза. В материалах российской конференции «Организм и окружающая среда: жизнеобеспечение и защита человека в экстремальных условиях», Москва 26-29

сентября 2000 г., том 2, с.23-25 (в соавт. с Е.А. Дешевой, C.B. Поддубко, H.A. Поликарповым и др.).

33. Характеристика микробного сообщества, формирующегося в обитаемых отсеках пилотируемых космических объектов. В материалах российской конференции «Организм и окружающая среда; жизнеобеспечение и защита человека в экстремальных условиях», Москва, 26-29 сентября 2000 г., том 2,с.25-2б (в соавт. с Е.А. Дешевой, H.A. Поликарпова, М.П. Брагиной и др.).

34. Влияние космофизического фактора - ионизирующего излучения на взаимодействие микроорганизмов с конструкционными материалами. В материалах российской конференции «Организм и окружающая среда; жизнеобеспечение и защита человека в экстремальных условиях», Москва, 26-29 сентября 2000 г., том 2, с.26-28 (в соавт. с Е.А. Дешевой, H.A. Поликарповым, В.В. Цетлиным).

35. Исследование интегрального состояния потенциально патогенной микрофлоры среды обитания и аутомикрофлоры у членов экипажей в эксперименте SFINCSS-99. В сб. докл.: Основные результаты исследований психофизиологического состояния операторов в эксперименте с длительной изоляцией в гермообъекте. М., 2000 г., с.71-72 (в соавт. с Н.А.Поликарповым).

36. Основные итоги и перспективы исследований микроэкологии среды обитания пилотируемых орбитальных станций. В материалах российской конференции. «Проблемы обитаемости в гермообъектах», Москва, 4-8 июня 2001 г., с.29-31 (в соавт. с А.Н.Викторовьм, Е.А. Дешевой, H.A. Поликарповым и др.).

37. Повышение резистентности конструкционных материалов к воздействию микроорганизмов. В материалах российской конференции «Проблемы обитаемости в гермообъектах», Москва, 4-8 июня 2001 г., с.52-54 (в соавт Е.А.Дешевой, H.A." Поликарповым, C.B. Поддубко, и др.).

!8. Оценка эффективности действия новых биоцидных средств. В материалах российской конференции «Проблемы обитаемости в гермообъектах», Москва, 4-8 июня 2001 г., с.54-55 ( в соавт. с Е.А. Дешевой, Г.А. Шумилиной, H.A. Поликарповым и др.).

!9. Некоторые аспекты экологической обстановки на борту орбитальных комплексов. В сб. трудов: 3-ей Всерос. научн. конф. "Физические проблемы экологии", М., 2001, с.11-12 (в соавт. с В.В.Борисовым, Е.А.Грачевым, O.P. Григоряном и др.).

Ю. Микробиологические аспекты формирования среды обитания пилотируемых космических объектов. В материалах Всерос. конференции «Научные аспекты экологических проблем России», Москва, 13-16 июня 2001, с. 125(в соавт. с С.В.Поддубко, Е.А. Дешевой, H.A. Поликарповым и др.).

41. Управление экологической обстановкой замкнутых обитаемых пространств с повышенным радиационным фоном. В сб. докладов 2-ой Научно-технической экологической конференции Минатома России «Экология ядерной отрасли», 6 июня 2001,М., с.125-130 (в соавт. с Б.И.Фурсовым).

42. Microbiological risks in extended space missions. Proceeding of the 11th International Conference Space Activity and Relevant Insurance Implications. The Human Factor in Space, Rome, March 15-16,2001, 6p.,(CD).

43. Результаты исследований влияния радиационных условий на среду обитания орбитальных станций и перспективы использования их для решения земных экологических проблем. В материалах научных чтений, посвященных 40-летию первого полета человека в Космос «Космические технологии - человеку на Земле», М.,2001,с.14-18 (в соавт. с В.В.Цетлиным, В.А.Бондаренко, Е.А.Дешевой Е.А. и др.).

44. Microbial Monitoring in Confined Habitat. Abstracts. The 52nd International Astronautical Congress, Toulouse, France, October 1-5, 2001.,lp. (CD) (в соавт. с N.A. Polikarpov, S.V.Poddubko, E.A.Deshevaya).

45. The results of Microbiological Research of Environmental Microflora of Orbital Station Mir, Proceedings of the 31st International Conference on Environmental Systems. Jule 9-12, 2001, Orlando, Fl.,6 p.,(CD) (в соавт. с N.A. Polikarpov, S.V.Poddubko, E.A.Deshevaya).

46. Основные закономерности формирования среды обитания орбитального комплекса "Мир" . Авиакосмическая и экологическая медицина, 2001, №4, с. 32-40.

Актуальность работы

Российский опыт эксплуатации длительно действующих космических объектов свидетельствует о том, что по мере увеличения продолжительности полета все большее значение приобретают экологические проблемы замкнутых объемов, связанные как с безопасностью экипажа, так и с надежностью космической техники. Среди них важнейшее значение принадлежит микробному фактору.

Стремясь создавать и поддерживать в космическом объекте адекватную своим потребностям среду обитания, человек неминуемо обеспечивает благоприятные условия для жизнедеятельности микроорганизмов, надежно контролировать развитие которых имеющимися на борту техническими средствами практически невозможно.

Как известно, микроорганизмы представляют собой исключительно своеобразную форму организации живой материи. Их отличает беспрецедентная многочисленность и разнообразие видов, исключительная жизнеспособность и пластичность, убиквитарность - повсеместность распространения, обширность сфер взаимодействия с абиогенными и биогенными компонентами среды обитания, а также масштабность влияния на последнюю, включая геологическую деятельность и кардинальную роль в биологически важных круговоротах материи на Земле.

Поразительна жизнеспособность микроорганизмов и их устойчивость к воздействию экстремальных факторов окружающей среды. Жизнеспособные микробы были обнаружены в атмосфере на высоте более 80 км, в океане на глубине до 11 км, в кернах, доставленных из-под земли с глубин до 4 км, в условиях сухих долин в Антарктике, в водных контурах ядерных реакторов. Установлена способность некоторых микроорганизмов к росту при температурах -10°С, -12°С, +76°С, +91°С, влажности 0,1-2,7%, концентрации хлоридов 12-36%, рН=0,5-11. Споры бактерий сохраняют жизнеспособность в течение 3000-10000 лет и демонстрируют выживаемость в течение 30 минут при температурах до +160°С и при отрицательных температурах вплоть до абсолютного нуля [1].

Микроорганизмы способны вступать с организмом человека в разнообразное взаимодействие - от таких форм симбиоза, как мутуализм, до таких проявлений паразитизма, как генерализованные инфекции с летальным исходом [2].

Знаменательно, что микроорганизмы ведут себя так, как будто у них есть определенная цель. Такое поведение характерно для всех живых организмов, и его называют целесообразным или телеономическим поведением. Совокупность протекающих в них процессов кажется направленной на выполнение предначертанного плана. Применительно к миру микробов цель этого плана - организовать доступные для клетки в настоящий момент питательные вещества для образования двух клеток из одной с максимально возможной скоростью. В этой связи следует подчеркнуть еще одну важнейшую особенность, присущую микроорганизмам. Это способность расщеплять разнообразные химические соединения, которая привела к общепринятому убеждению, сформулированному как принцип "микробной всеядности". Имеется в виду принципиальная возможность существования некого микроорганизма, способного при подходящих условиях окислить любое вещество, теоретически способное к окислению.

Таким образом, нетрудно себе представить, какие серьезные проблемы может вызвать неконтролируемая жизнедеятельность микроорганизмов в обитаемых отсеках длительно действующего космического объекта. Еще в 60-х годах прошлого столетия ученые России и США высказывали предположение о том, что в длительном космическом полете будут иметь место такие процессы, как упрощение (обеднение) видового состава микрофлоры, "микробное наводнение" за счет сохранившихся видов, а по завершении полета на Земле космонавты испытают "микробный шок" [3,4].

В дальнейшем, в ходе выполнения программ "Аполлон", "Союз-Аполлон" и в полетах российских и американских орбитальных станций "Салют" и "Скайлэб" были получены первые отрывочные данные, характеризующие состояние микрофлоры на борту космического объекта [5-8].

В последующие годы практика многолетней эксплуатации орбитального комплекса «Мир» а также результаты проведенных исследований [9-12] позволили в значительной мере откорректировать эти представления, сохранив, тем не менее, основную предпосылку об актуальности вопросов противомикробной защиты.

Наряду с этим, многолетний опыт эксплуатации орбитальной станции «Мир» позволил выявить ряд приоритетных гигиенических проблем, от своевременного решения которых будут в значительной степени зависеть такие характеристики функционирования пилотируемых космических аппаратов (ПКА), как безопасность и надежность.

В основе одной из таких проблем лежат процессы микробной контаминации среды, оснащения и оборудования обитаемых отсеков, которые протекают с высокой интенсивностью в условиях непрерывной работы сменяющихся экипажей на борту орбитальных комплексов, при осуществлении грузопотока (доставки с Земли заменяемого оборудования, расходуемых материалов и т.п.), использовании ряда систем, обеспечивающих регенерацию продуктов жизнедеятельности человека. При этом, учитывая многолетние сроки эксплуатации космической техники, создаются необходимые предпосылки для реализации механизмов отбора и адаптации, а также проявления изменчивости со стороны микробиоты, развития процессов резидентного заселения среды космического комплекса различными группами микроорганизмов в качестве своеобразной экологической ниши. Очевидно, что эти процессы могут приобретать опасный и необратимый характер в силу участия в них патогенных для человека агентов и микробов - биодеструкторов, способных вызывать биоповреждения конструкционных материалов, отказы и нарушения в работе различного оборудования и практической невозможности осуществления в условиях полета процедур тотальной стерилизации.

В связи с вышеизложенным, очевидна актуальность исследований особенностей формирования и поведения микрофлоры в пилотируемом космическом объекте с оценкой рисков, сопутствующих жизнедеятельности микроорганизмов в среде обитания. Получение таких данных является необходимым условием для создания научно-обоснованной системы экологического мониторинга и противомикробной защиты применительно к будущим космическим полетам.

Цель и задачи работы.

Целью работы являлась разработка научно - методической основы и определение требований к системе обеспечения микробиологической безопасности среды обитания при длительных космических полетах.

Для достижения этой цели было необходимо решить следующие задачи:

- изучение характера формирования микробного сообщества в обитаемых отсеках пилотируемых космических объектов;

- исследование особенностей эволюции микрофлоры в среде космического объекта в условиях многолетней эксплуатации;

- оценка микробиологических рисков, специфичных для условий длительного космического полета;

- обоснование и разработка системы предупредительных мероприятий, методов, средств и технологий для контроля и управления состоянием микробиологической обстановки в обитаемых космических объектах.

Научная новизна.

Научная новизна и теоретическая значимость работы заключается в том, что впервые в реальных условиях эксплуатации длительно действующих космических объектов изучены основные закономерности формирования микроорганизма в среде обитания, а также особенности эволюции микрофлоры в этих условиях и факторы влияющие на эти процессы.

Показано, что специфически измененная среда обитания длительно действующего космического объекта может рассматриваться в качестве своеобразной экологической ниши для жизнедеятельности определенных групп микроорганизмов. В этих условиях в результате отбора и адаптации отдельные виды бактерий и грибов могут приобретать способность к резидентному заселению элементов среды, формированию резервуаров накопления и репродукции патогенных микроорганизмов и микроорганизмов - биодеструкторов, способных вызывать повреждения конструкционных материалов, нарушения в работе приборов и оборудования.

Практическая значимость работы.

В результате проведенных исследований разработаны и внедрены предупредительные мероприятия, средства и методы контроля и управления санитарно-микробиологическим состоянием среды обитания, обеспечивающие микробиологическую безопасность пилотируемых космических полетов. Разработаны регламентирующие уровни микробной обсемененности среды обитания, принципы мониторинга микробиологической обстановки на борту, средства санитарно-гигиенического и противоэпидемического обеспечения на этапах подготовки и проведения космических полетов, а также методы прогнозирования и купирования биоповреждающих процессов. Разработана концепция обеспечения микробиологической безопасности среды обитания пилотируемых космических объектов, на основании которой разработаны и утверждены в качестве отраслевых нормативных документов инструкции и методики, определяющие требования и мероприятия по санитарно - микробиологическому обеспечению космических полетов.

Положения, выносимые на защиту.

1. При многолетней эксплуатации среда обитания космического объекта может служить своеобразной экологической нишей для развития и репродукции определенных групп микроорганизмов.

2. Микрофлора среды орбитальной станции в ходе многолетней эксплуатации подвергается специфической эволюции, при этом динамика микробной нагрузки не носит линейно-прогрессирующего характера, а является волнообразным циклическим процессом смены фаз активизации и стагнации биоценозов, характерным для поведения экосистем, и контролируется как внутренними биологическими механизмами, так и внешними, в том числе космофизическими факторами.

3. Эволюция микрофлоры в этих условиях сопровождается возникновением медицинских и технологических рисков, среди которых ведущее место принадлежит биодеструкции полимерных материалов, коррозии металлов, появлению биопомех и отказов в работе оснащения и оборудования, вовлечению в процессы колонизации и биоповреждений материалов потенциально патогенных микроорганизмов, возбудителей аллергий и интоксикаций.

4. В основе мероприятий по обеспечению микробиологической безопасности среды обитания пилотируемых орбитальных станций должен лежать системный комплексный подход, охватывающий все этапы подготовки и эксплуатации космических объектов.

ВЫВОДЫ

1. В процессе 15-летней эксплуатации в среде обитания ОК «Мир» обнаружено 234 вида микроорганизмов - 108 видов бактерий и 126 видов грибов, представленных в основном комменсалами покровных тканей и слизистых оболочек человека и обитателями природных резервуаров, включающих как условно патогенные формы, так и микробы - технофилы, способные вызывать биоповреждения различных материалов.

2. Основным местообитанием бактериально-грибных ассоциаций в этих условиях являются декоративно-отделочные и конструкционные материалы интерьера и оборудования, на поверхности которых накапливается достаточное количество антропогенной органики и конденсата атмосферной влаги для реализации полного цикла развития и воспроизводства значительного числа гетеротрофных микроорганизмов.

3. Количественная и структурная динамика микрофлоры среды обитания в ходе многолетней эксплуатации орбитальных станций не носит линейного характера, а является волнообразным процессом чередования фаз активации и стагнации микроорганизмов, на фоне которых происходит смена доминирующих по численности и распространенности видов.

4. Отдельные представители микрофлоры обладают способностью к резидентному заселению среды обитания космического объекта.

5. Микрофлора среды обитания орбитального комплекса в ходе многолетней эксплуатации подвергается специфической эволюции, которая может быть инициирована космофизическими факторами и находиться в прямой или опосредованной зависимости от годовых и многолетних циклов солнечной активности.

6. Эволюция микробного сообщества в этих условиях сопровождается возникновением медицинских и технологических рисков, способных оказывать влияние на условия обитания людей и на характеристики безопасности и надежности космической техники.

7. Технологические риски определяются развитием процессов биоповреждений и биокоррозии конструкционных материалов интерьера и оборудования, появлением отказов и нарушений в работе отдельных звеньев регенеративных систем жизнеобеспечения. Эти явления детерминируются формированием высокоактивных штаммов - биоагрессоров.

8. На основании опыта функционирования российских орбитальных станций разработана концепция обеспечения микробиологической безопасности, охватывающая все этапы подготовки и эксплуатации космических объектов и основанная на совершенствовании системы предупредительных мероприятий, средств, методов и технологий, обеспечивающих контроль и управление состоянием микробиологической обстановки.

Заключение

Многолетние сроки эксплуатации орбитальных станций выдвинули на первый план экологические проблемы, среди которых ведущее место принадлежит микробиологическому фактору.

Об этом убедительно свидетельствуют опыт 15-летней эксплуатации орбитального комплекса «Мир» и результаты выполненных на нем микробиологических исследований.

В соответствии с накопленными данными микроэкосфера модулей OK «Мир» включала 234 вида бактерий и микроскопических грибов. Среди бактерий (40 родов и 108 видов) выявлялись условно-патогенные представители - Staphylococcus, Streptococcus, Proteus, Serratia, Enterobacter, Haemophilis, Pseudomonas и др.

Грибной компонент микробного сообщества станции объединял представителей 25 родов и 126 видов микромицетов, среди которых встречались возбудители микозов, микоаллергий и микоинтоксикации. Значительная часть видов (64) обнаруженных грибов широко известна в качестве биодеструкторов полимерных материалов и инициаторов коррозии металлов. В составе формирующихся в объемах станции микоценозов выявлялись хорошо адаптированные к условиям среды космического объекта штаммы, характеризующиеся высокой агрессивностью и способные резидентно заселять ее интерьер и оборудование. Как показали результаты исследований, развитие грибного компонента в пределах станции сопровождалось возникновением биоповреждений конструкционных материалов, вызывало в ряде случаев нарушения и отказы в работе оснащения и оборудования.

Полученные данные дают основание рассматривать среду длительно действующего космического объекта в качестве своеобразной экологической ниши для разнообразной микрофлоры, жизнедеятельность которой может негативно отразиться на характеристиках надежности космической техники и представлять угрозу для состояния здоровья экипажей.

В составе микрофлоры среды орбитальной станции в сравнении с жилыми и рабочими помещениями обычного типа регистрировалось более высокое содержание грибов-микромицетов. Концентрация представителей грибной флоры, как правило, приближалась к количественным показателям содержания бактерий. Уровни микробной обсемененности воздушной среды ОК "Мир" в большинстве случаев находились в пределах "безопасной зоны" и не превышали нормативных показателей, что свидетельствует об эффективности бортовых средств очистки атмосферы. Вместе с тем, на этом фоне в отдельные сроки отмечались "пиковые" подъемы концентрации биоаэрозоля, в основном, представленного жизнеспособными фрагментами плесневых грибов. Очевидно, что источниками эпизодических "залповых" выбросов в атмосферу станции спор и фрагментов плесневых грибов следует рассматривать,в первую очередь, резервуары их развития на полимерных материалах, используемых в составе интерьера и оборудования обитаемых отсеков.

Как было показано, микробная обсемененность внутренних поверхностей орбитальной станции, декоративно-отделочных и конструкционных материалов ее интерьера и оборудования в большинстве случаев превышала нормативные уровни, как по общему содержанию бактерий, так и грибов. По нашему мнению, это связано с тем, что в условиях обитаемой гермокабины синтетические полимерные материалы, контаминированные органическими веществами, конденсатом атмосферной влаги, могут служить своеобразной нишей для развития определенных групп микроорганизмов, в первую очередь, бактериально-грибных ассоциаций.

Наряду с технологическим риском, обусловленным развитием биоповреждений служебных систем, аппаратуры и оборудования, в случае вовлечения в этот процесс потенциально патогенных микроорганизмов может существенно возрастать и медицинский риск, связанный, например, с возможностью инфицирования воздушной среды из такого рода резервуаров.

Согласно полученным данным, синтетические полимерные материалы интерьера и оборудования в процессе длительной эксплуатации космического объекта могут служить источником микробной нагрузки для членов экипажей. Данное обстоятельство определяет актуальность совершенствования существующей системы санитарно-гигиенического и противоэпидемического обеспечения космических полетов и разработки дополнительных средств противомикробной защиты именно в этом направлении.

Отмеченные технологические риски хорошо согласуются с данными, характеризующими многолетнюю динамику микробной нагрузки в ОК « Мир ». Численность микроорганизмов в условиях многолетней эксплуатации комплекса не являлась линейно-прогрессирующей, а носила волнообразный характер чередования периодов активизации и стагнации микрофлоры. Эта закономерность проявлялась и в эволюции структуры грибной флоры, выражающейся в периодической смене доминирующих по численности и распространенности в объеме комплекса видов микромицетов. Обращает на себя внимание то обстоятельство, что, среди преобладающих видов грибов начиная с 1996 года, не оказалось ни одного вида, которые доминировали в среде комплекса в начальный период его эксплуатации.

Своеобразная эволюция количественных и качественных характеристик микрофлоры в длительно действующей орбитальной станции может иметь также большое практическое значение в аспекте прогнозирования процессов биодеструкции материалов различного химического состава. Об этом свидетельствуют результаты исследований колонизационной и биоповреждающей активности штаммов грибов,выделенных в период эксплуатации ОК « Мир ». Как оказалось, агрессивность этих культур в отношении конструкционных материалов, широко используемых в составе интерьера и оборудования станции, существенно превосходит эти показатели, свойственные эталонным (музейным) культурам аналогичной видовой принадлежности.

Из выделенных в ходе эксплуатации орбитальных станций "Салют" и "Мир" культур микроорганизмов в настоящее время сформирован банк штаммов, предназначенный для их углубленного изучения и использования при аттестации конструкционных материалов космических объектов на показатели микробиологической устойчивости и безопасности.

В рамках этой программы микробиологическим исследованиям подвергаются материалы следующих классов и видов: полиамиды, резины, фторопласты, поливинилхлориды, полистиролы, полиолефины, полиэфиры, амиды, материалы из растительного и животного сырья, металлы, а также клеи, лако-красочные покрытия, компаунды, композиционные материалы, некоторые другие виды материалов и фрагменты изделий.

Нам представляется, что данное направление исследований -изучение экологии микроорганизмов при взаимодействии с субстратами искусственного происхождения, включая новые, ранее не существовавшие образцы синтетических полимерных материалов, по своей актуальности и значению далеко выходит за рамки интересов космической отрасли. Результаты этих работ имеют прямое отношение к проблеме экологической безопасности и технологической надежности в самом широком смысле слова.

Полученные данные дают основания ставить вопрос о существенном значении опосредованного влияния циклических изменений солнечной активности, а также флуктуаций других космофизических факторов на процессы формирования микробиоценоза среды орбитальной станции и своеобразную эволюцию микрофлоры в условиях ее многолетней эксплуатации [213-216]. Согласно существующим представлениям, это влияние может затрагивать такую характеристику, как интенсивность метаболизма бактерий и грибов-микромицетов [217-219]. Хорошо известно, что популяции микроорганизмов в составе микробиоценозов гетерогенны и, как правило, включают значительный пул клеток, находящихся в различных фазах покоя - анабиотическом или гипометаболическом состоянии [220]. Переход этих клеток в активную фазу метаболической активности - фазу пролиферации и репродукции - в результате инициирующего воздействия космофизических факторов на борту космического объекта может сопровождаться возникновением медицинских и технологических рисков.

Естественно, что выполненные к настоящему времени аналитические исследования являются лишь первым шагом в изучении данной проблемы и делают очевидной необходимость их продолжения и развития. В дальнейшем представляется целесообразным рассмотреть влияние космофизических факторов не только на интегральные показатели микробной нагрузки, охватывающие всю совокупность взаимодействующих в рамках данного микробиоценоза биологических агентов, но и ранжировать значение и характер этого влияния в отношении отдельных видов бактерий и грибов, представляющих наибольшую опасность в качестве потенциальных возбудителей инфекционных заболеваний и биоагрессоров, вызывающих деструкцию полимерных материалов и коррозию металлов. Выявление в составе исследованных ассоциаций видов микроорганизмов, наиболее зависимых или чувствительных по отношению к флуктуациям рассматриваемых космофизических факторов позволило бы, по нашему мнению, приблизиться к созданию индикаторных биологических систем, необходимых для прогностической оценки экологических рисков не только в отношении среды действующих космических объектов, но и применительно к земной биосфере. Использование для решения последней задачи возможностей, предоставленных условиями многолетней эксплуатации орбитальной станции, по нашему мнению, является чрезвычайно перспективным.

Подводя итоги многолетних исследований микроэкологии OK « Мир », можно выделить следующие особенности эволюции микрофлоры в этих условиях:

- при длительной эксплуатации пилотируемого космического объекта его среда может служить своеобразной экологической нишей для развития и репродукции бактерий и грибов определенной видовой принадлежности;

- основным местообитанием бактериально-грибных ассоциаций в этих условиях являются декоративно-отделочные и конструкционные материалы интерьера и оборудования, на поверхности которых накапливается достаточное количество органических веществ антропогенного происхождения и конденсата атмосферной влаги для реализации полного цикла развития и воспроизводства гетеротрофных микроорганизмов, в первую очередь, плесневых грибов Pénicillium, Aspergillus, Cladosporium spp.;

- количественная и структурная динамика микрофлоры в процессе длительной эксплуатации космических объектов не носит линейного характера, а является волнообразным циклическим процессом смены фаз активации и стагнации биоценозов, который контролируется, как внутренними биологическими механизмами саморегуляции, так и внешними, в том числе космофизическими факторами;

- фазы активации микрофлоры сопровождаются возникновением медицинских и технических рисков, которые могут оказывать существенное влияние на характеристики безопасности полета и надежности космической техники.

С учетом опыта, накопленного в ходе многолетней эксплуатации российских орбитальных станций, разработана концепция обеспечения микробиологической безопасности, основанная на реализации предупредительных мероприятий, средств, методов и технологий управления состоянием микробиологической обстановки ГЖА. Основные блоки и элементы системы обеспечения микробиологической безопасности, реализованные в процессе эксплуатации орбитального комплекса «Мир», представлены на рисунке .

Эта система охватывает все этапы подготовки и эксплуатации ГЖА, начиная с этапов проектирования и конструкторской разработки космических объектов, до условий автономной деятельности экипажей на околоземной орбите.

В процессе строительства орбитального комплекса и его многолетнего функционирования система подвергалась модернизации по мере получения новых сведений о состоянии микробного сообщества в условиях полета, а также совершенствования технологий противомикробной защиты.

В заключение следует подчеркнуть, что практика многолетней эксплуатации орбитального комплекса «Мир» свидетельствует о том, что реализованные мероприятия по контролю за микробным фактором и обеспечению микробиологической чистоты космических объектов нуждаются в дальнейшем развитии, особенно с учетом межпланетных экспедиций.

Мероприятия в отношении экипажей I

Углубленное микробиологическое и иммунологическое обследование

Введение ограничительно-обсервационного режима на заключительном этапе предполетной подготовки

Мероприятия в отношении модулей станции и комплекса СОЖ, транспортных кораблей и доставленных грузов

Использование средств личной гигиены для нормализации микрофлоры кожных покровов и полости рта

Комплектация бортаптечки и укладки антимикробными и противовоспалительными средствами

Использование пробиотиков для коррекции состояния микробиоценоза кишечника

1 1

Этапы проектирования, создания и предполетной подготовки В процессе полета

Установление нормативных микробиологических требований к качеству воды, рационов питания, состоянию газовой среды и внутренних поверхностей обитаемых модулей и транспортных кораблей

Испытания используемых декоративно-отделочных и конструкционных материалов на микробиологическую стойкость

Экспертиза проектно-конструкторской документации на соответствие требованиям микробиологической безопасности

Обеспечение требований биологической чистоты на этапах сборки, комплектации и предполетной подготовки модулей пилотируемых и грузовых транспортных кораблей, а также в отношении доставляемых грузов

Проведение заключительной дезинфекционной обработки модулей и транспортных кораблей, отбор и анализ контрольных микробиологических проб

Периодический отбор проб микрофлоры газовой среды, конденсата атмосферной влаги, поверхностей декоративно-отделочных и конструкционных материалов, доставка проб на Землю и их анализ в лабораторных условиях

Санитарная уборка в обитаемых отсеках с использованием антимикробных средств

Использование установки "ГТОТОК-150 МК" для очистки газовой среды от микроорганизмов

Пастеризация регенерированной воды перед употреблением

Ревизия интерьера и оборудования обитаемых отсеков на предмет выявления зон развития микробиологических повреждений

Использование средства Фунгистат для купирования микробиологических повреждений

Изоляция и удаление отходов с помощью использованных грузовых транспортных кораблей

Рис. Система обеспечения микробиологической безопасности, реализованная в процессе эксплуатации орбитальной станции "Мир"