จุลินทรีย์ในสิ่งแวดล้อม

1. จุลินทรีย์ในสิ่งแวดล้อมจุลินทรีย์ในสิ่งแวดล้อม By Amporn Thiengtrongdee 5/3/2012 สำหรับนักศึกษาพยาบาลศาสตร์ชั้นปีที่ 1 วิชาจุลชีวและปรสิตวิทยา

2. ฉลากผักและผลไม้ • เลข 4 หลักขึ้นต้นด้วย 4 เช่น 4xxx, 4922 เป็นผักและผลไม้ทั่วไป • เลข 5 หลักขึ้นต้นด้วย 9 เช่น 9xxxx, 99222 เป็นผักและผล Organic • เลข 5 หลักขึ้นต้นด้วย 8 เช่น 8xxxx, 89222 เป็นผักและผล GMO (genetically Modified)

3. วัตถุประสงค์การเรียนรู้วัตถุประสงค์การเรียนรู้ • มีความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับจุลินทรีย์ในสิ่งแวดล้อม • ตระหนักถึงความสำคัญของจุลินทรีย์ในสิ่งแวดล้อม • สามารถนำความรู้เรื่องจุลินทรีย์ในสิ่งแวดล้อม ไปประยุกต์ใช้ในการปฏิบัติการพยาบาลและใช้กับชีวิตประจำวันได้

4. สาระการเรียนรู้ • จุลินทรีย์ในน้ำ • จุลินทรีย์ในนม • จุลินทรีย์ในอาหาร • จุลินทรีย์ในอากาศ • จุลินทรีย์ในดิน • จุลินทรีย์ที่มีประโยชน์และการประยุกต์ใช้

5. จุลินทรีย์ในน้ำ • น้ำในธรรมชาติจะมีจุลินทรีย์อาศัยอยู่ แม้แต่ในน้ำพุร้อน จะพบจุลินทรีย์ประเภท Thermoduric • จุลินทรีย์ที่พบอาจจะเป็น flora หรือ contaminants ที่มาจากคนหรือสัตว์ ซึ่งเป็นสาเหตุของการเกิดโรคติดเชื้อต่างๆ • จุลินทรีย์ช่วยสร้างสมดุลของสิ่งแวดล้อมโดยย่อยสลายต่อเป็นทอดๆ เช่น oxidation pond และการเรืองแสงของปลาก็เกิดจาก luminenesent bacteria ที่อาศัยอยู่ในปลานั้นๆ • ดังนั้น จึงต้องมีการประเมินคุณภาพน้ำ ที่จะนำมาใช้

6. การประเมินคุณภาพของน้ำการประเมินคุณภาพของน้ำ น้ำดื่ม • การนับจำนวนเชื้อทั่วไป (Total aerobic count) เพื่อประเมินความสะอาดและหาเชื้อที่เป็นตัวบ่งชี้ (indicator organisms) เป็นการบอกว่าน้ำนั้นปลอดภัยจากโรคทางเดินอาหารหรือไม่ ซึ่ง indicator นี้จะสัมพันธ์กับโรคที่มาจากแหล่งเดียวกัน เช่นลำไส้ของคนและสัตว์ indicator ที่นิยมใช้คือ coliforms ซึ่งเป็นแบคทีเรียแกรมลบ ไม่สร้างสปอร์เปลี่ยนน้ำตาลให้เป็นกรดและแก๊สได้ภายใน 48 ชั่วโมง ที่ 35 องศาเซลเซียส ถ้าพบแสดงว่ามีการปนเปื้อนอุจจาระของคนและสัตว์ ถ้าจะให้แน่นอนก็ตรวจ fecal coliforms ควบคู่ไปด้วยและเพิ่มอุณหภูมิเป็น 44.5 องศาเซลเซียส คุณภาพน้ำดื่มทั่วๆไป Total coliforms ไม่ควรเกิน 4 ตัว/100 ml

7. การประเมินคุณภาพของน้ำการประเมินคุณภาพของน้ำ น้ำในสระว่ายน้ำ • น้ำในแหล่งน้ำทั่วๆไปเช่น ชายหาด ทะเล น้ำตก จะมีเชื้อจากร่างกาย ปาก จมูกของผู้ใช้ ถ้าน้ำหมุนเวียนไม่เพียงพอ ที่จะฆ่าเชื้อเหล่านั้น จะทำให้ติดโรคได้เช่น การเกิดตาแดงจากเชื้อ Hemophilus aegytius • คุณภาพน้ำตามที่สาธารณ Total coliforms ไม่ควรเกิน 200 ตัว/ 100 ml • เชื้อที่ตรวจเพิ่มเติมคือ Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa เชื้อเหล่านี้เป็นปัญหาที่สำคัญและทนทานต่อสิ่งแวดล้อมมาก

8. จุลินทรีย์ในน้ำที่ทำให้เกิดโรคจุลินทรีย์ในน้ำที่ทำให้เกิดโรค

9. จุลินทรีย์ในน้ำที่ทำให้เกิดโรคจุลินทรีย์ในน้ำที่ทำให้เกิดโรค • Salmonella typhi  ไทฟอยด์ • Salmonella paratyphi พาราไทฟอยด์ • Shigella dysenteriae บิด • Vibrio cholerae  • Vibrio parahaemolyticus Diarrhoea • Staphylococcus aureus อาหารเป็นพิษ • Clostridium botulinum อาหารเป็นพิษ

10. จุลินทรีย์ในน้ำที่ทำให้เกิดโรค (ต่อ) • Clostridium perfringens แผล gas gangreen • Leptospira Leptospirosis • Klebsiella pneumonia • Proteus mirabilis ท้องร่วงในเด็ก • Hepatitis A virus • Entameaba histolytica บิด ameabiasis • Giardia lambiaเป็น Protozoa  Diarrhoea จากน้ำและอาหาร

11. เกิดโรคอะไรได้บ้าง?

12. เกิดโรคฉี่หนู? (Leptospirosis)

13. เชื้อจุลินทรีย์ในอากาศเชื้อจุลินทรีย์ในอากาศ • เชื้อที่พบจะมาจากสิ่งแวดล้อมรอบๆบริเวณนั้น จากดิน คน สัตว์ โดยลมมีส่วนทำให้แพร่กระจายของเชื้อ เชื้อจะแขวนลอยอยู่ในฝุ่นหรือตัวกลางอื่นๆ (aerosols) เช่น เสมหะ ฝุ่นจากโรงงาน โรงฆ่าสัตว์ โรงงานกำจัดน้ำเสีย โรงพยาบาล ซึ่งเชื้อในโรงพยาบาลเป็นสาเหตุของการเกิดโรคติดเชื้อในโรงพยาบาล (nosocomial infection) • ในห้องเตรียมยาฉีด ยาตา ห้องผ่าตัด จะต้องเป็น sterile area โดยอาจใช้การอบ หรือ แผ่นกรอง HEPA (High efficiency particular air filter) กรองได้ 0.3 ไมครอน

14. จุลินทรีย์ในอากาศที่ทำให้เกิดโรคจุลินทรีย์ในอากาศที่ทำให้เกิดโรค

15. โรคที่เกิดจาก Virus • ไข้หวัด • ไข้หวัดใหญ่ • ไข้ทรพิษ • หัด • คางทูม • หัดเยอรมัน • อีสุกอีใส

16. Bacteria • Streptococcus pyogenes ไข้ดำแดง • Corynebacterium diphtheriae คอตีบ • Bordetella pertussis ไอกรน • Heamophilus influenza • Streptococcus pneumonia • Klebsiella pneumonia • Mycobacterium tuberculosis

17. Bacteria • Rickettsia prowazekii ไข้รากสาดใหญ่ • Bacillus anthracis • Streptococal menigitis ไข้กาฬหลังแอ่น • Legionella pneumophila เกิดโรค legionaires • Coccidiodes immitis ปอดติดเชื้อ • Histoplasma capsulatum ปอดติดเชื้อ

18. หนอนพยาธิ • Enterobius vermicularis • ติดต่อโดยหายใจเอาไข่พยาธิเข้าไป

19. Universal Precautions

24. แบคทีเรียก่อโรคที่อยู่ในดินแบคทีเรียก่อโรคที่อยู่ในดิน • Clostridium botulinum • Clostridium tetani • Bacillus anthracis • Acinetobacter • Pseudomonas pseudomallei เกิดโรค melloidosis

25. หนอนพยาธิที่อยู่ในดินหนอนพยาธิที่อยู่ในดิน • Hook worm ระยะ filariform larva • Strongyloides stercoralis ระยะ filariform larva

26. จุลินทรีย์ในนมที่ทำให้เกิดโรคจุลินทรีย์ในนมที่ทำให้เกิดโรค

27. จุลินทรีย์ก่อโรคที่ปนเปื้อนในน้ำนมจุลินทรีย์ก่อโรคที่ปนเปื้อนในน้ำนม • Streptococcus pyogenes เกิดโรค Scarlet fever • Staphylococcus aureus เกิดอาหารเป็นพิษ • Salmonella typhi ไทฟอยด์ • Entamoeba histolytica

28. จุลินทรีย์ในอาหารที่ทำให้เกิดโรคจุลินทรีย์ในอาหารที่ทำให้เกิดโรค

29. จุลินทรีย์ก่อโรคที่อยู่ในอาหารจุลินทรีย์ก่อโรคที่อยู่ในอาหาร • Staphylococcus aureusอาหารเป็นพิษ • Clostridium botulinum อัมพาตของกล้ามเนื้อ • Aspergilus flavus สร้างอัลฟาทอกซินทำลายตับ • Samonella typhi • Shigella dysenteriae เกิดโรคบิด • Vibrio cholerae • Vibrio parahaemolyticus พบเชื้อมากในอาหารทะเล ทำให้ท้องร่วงอย่างรุนแรง

30. จุลินทรีย์ก่อโรคที่อยู่ในอาหารจุลินทรีย์ก่อโรคที่อยู่ในอาหาร • Bacillus anthracis รับประทานเนื้อวัวที่มีเชื้อเข้าไป • Opisthorchis viverrini กินเนื้อปลาที่มี Metacercaria เข้าไป พยาธิใบไม้ตับ • Entamoeba histolytica • Hepatitis A virus รับประทานอาหารที่มีเชื้อ HAV เข้าไป ทำให้ตับอักเสบ • Hepatitis E virus รับประทานอาหารที่มีเชื้อ HEV เข้าไป ทำให้ตับอักเสบ

31. จุลินทรีย์ก่อโรคที่อยู่ในอาหารจุลินทรีย์ก่อโรคที่อยู่ในอาหาร • Tinea solium พยาธิตืดหมู กินเนื้อหมูระยะ Cysticercus cellulosae • Tinea saginata พยาธิตืดวัว กินเนื้อวัวระยะ Cysticercus bovis • Trichinella spiralis กินเนื้อหมูที่มีตัวอ่อนอยู่ในกล้ามเนื้อหมู เกิดโรค Trichinosis • Giardia lambia กินเชื้อระยะติดต่อทำให้ มีพยาธิสภาพต่อระบบทางเดินอาหาร

32. จุลินทรีย์ที่มีประโยชน์จุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ • แบคทีเรียชนิดเดียวกัน อาจก่อให้เกิดทั้งโทษและประโยชน์ ขึ้นกับสภาพการที่เป็นอยู่ ซึ่งแบคทีเรียที่ให้ประโยชน์มีมากกว่าให้โทษ • ß streptococci เป็นสาเหตุของโรคหลายชนิด แต่ก็เป็นแหล่ง enzyme streptokinase ที่ใช้รักษาโรคโลหิตแข็งตัวในกระแสเลือดได้

33. ประโยชน์ของแบคทีเรียและการประยุกต์ใช้ประโยชน์ของแบคทีเรียและการประยุกต์ใช้ • การควบคุมร่างกายให้อยู่ในภาวะปกติ • การใช้เป็นยาและการผลิตยา • การใช้เป็นอาหาร ผลิตอาหารและปรุงแต่งอาหาร • การผลิตสารเคมีและเชื้อเพลิง • การใช้ทางการเกษตร • การบำบัดน้ำเสียและการกำจัดของเสีย • การทดสอบ วิเคราะห์ วินิจฉัย • อื่นๆ

34. การควบคุมร่างกายให้อยู่ในภาวะปกติการควบคุมร่างกายให้อยู่ในภาวะปกติ • ร่างกายคน ผิวหนัง ช่องปาก ช่องคลอด ลำไส้ จะมี Normal flora ซึ่งจะให้ประโยชน์ต่อร่างกาย • ผิวหนังมี staphylococci ทำให้ผิวหนังมีสภาพเป็นกรด pH 3-5 • ช่องคลอดมี Lactobacilli ปรับ pH ช่องคลอดสตรีวัยเจริญพันธุ์ให้เป็น 4.4-4.6 ป้องกันการติดเชื้อ หนองใน รา อื่นๆ • ลำไส้มี แบคทีเรียที่สร้างวิตามิน เค บี เช่น niacin, thiamine, folic acid, biotin

35. การควบคุมร่างกายให้อยู่ในภาวะปกติการควบคุมร่างกายให้อยู่ในภาวะปกติ • สร้างสารต้านจุลชีพ bacteriocin เช่น colicin จาก Escherichia coliซึ่งช่วยทำลายเชื้อชนิดอื่นๆที่ทำให้เกิดโรค คนที่รับประทานยาปฏิชีวนะนานๆและใช้น้ำยาฆ่าเชื้อล้างช่องคลอดเป็นประจำ ทำให้เสียสมดุลทางธรรมชาติ อาจเกิดภาวะขาดวิตามินหรือเกิดการติดเชื้อรา Candidaในปาก ทางเดินปัสสาวะหรือช่องคลอด

36. การใช้เป็นยา แบคทีเรียก่อโรคเมื่อทำให้ตายหรือลดความรุนแรงลง ใช้ทำวัคซีนป้องกันโรค • Bordeteiia pertusisฆ่าด้วยสารเคมีแล้วใช้ทำวัคซีนป้องกันโรคไอกรน • Mycobacterium tuberculossisทำให้อ่อนความรุนแรง ใช้เป็นวัคซีนป้องกันวัณโรค เชื้อไม่ก่อโรคบางชนิดนำมาเป็นยา • Clostridium butyricum, Lactobacillus acidophilus ในรูปของเซลล์แห้งใช้รักษาโรคอาหารเป็นพิษหรืออุจจาระร่วง • L. acidophilus ใช้ในผู้ที่มีปัญหาย่อยน้ำตาลแล็กโตสและช่วยลดคลอเรสเตอรอลในซีรัม

37. การผลิตยา วัคซีน • Meningococcal polysaccharide vaccine ผลิตจากโพลีแซ็กคาไรด์ที่เป็นแคปซูลของNeisseria meningitidis type A, C เพื่อป้องกันโรคเยื่อหุ้มสมองอักเสบจาก epidemic meningococci • pneumococcal polysaccharidevaccine ผลิตจากโพลีแซ็กคาไรด์ที่เป็นแคปซูลของStreptococcus pneumoniaeเพื่อป้องกันปอดบวมจาก pneumococci

38. การผลิตยา เอนไซม์ จะออกฤทธิ์ที่อุณหภูมิกาย 37 °C • asparaginase ผลิตจาก Escherichia coli ใช้รักษามะเร็งเม็ดเลือดขาวบางชนิด • Streptokinase ผลิตจาก ß-hemolytic streptococci ใช้รักษาโรคโลหิตแข็งตัวในกระแสเลือด • Callagenase ผลิตจากClostridium histolyticum ใช้บรรเทาการอักเสบเนื่องจากเนื้อตายจากการติดเชื้อ

39. การผลิตยา วิตามิน • riboflavin (B 2) ผลิตจาก Clostridium butyricum, C. acetobutyricum ใช้รักษาปากเปื่อย เนื่องจากการขาดวิตามินนี้ • Cyanocobalamin (B 12) ผลิตจาก Bacillus megaterium, B coagulans, Propionibacterium freudenreichii, P. shermanii ใช้รักษาโรคโลหิตจางเนื่องจากขาดวิตามินนี้

40. การผลิตยา วิตามิน • Mycobacterium smegmatis ให้สาร carotinoid ที่ใช้เพื่อผลิตวิตามินเอ • Gluconobacter oxydansให้สาร L-sorbose ที่ใช้เพื่อการผลิตวิตามินซี

41. การผลิตยา กรดอะมิโน • L-glutamine ผลิตได้จาก Bacillus flavum, Clostridium glutamicum ใช้รักษาแผลในกระเพาะอาหาร • L-arginine ผลิตจาก 2 ตัวนี้เช่นกัน ใช้ลดสภาวะการมีแอมโมเนียในเลือดสูง และบรรเทาความผิดปกติของตับ • L-cysteine ใช้รักษาหลอดลมอักเสบผลิตโดยเอนไซม์ ที่ได้จาก Aerobacter aerogenesคือ cysteine desulfhydrase • กรดอะมิโนใช้เป็นสารอาหารทดแทนผู้ที่ได้รับโปรตีนจากอาหารไม่พอ

42. การผลิตยา ยาปฏิชีวนะ • acitracin ผลิตได้จากBacillus licheniformisใช้รักษาโรคผิวหนังที่ติดเชื้อแบคทีเรีย • streptomycin ผลิตได้จาก Streptomyces griseusใช้รักษาโรคติดเชื้อจากแบคทีเรียแกรมลบ และวัณโรค • erythromycin ผลิตได้จาก S. erythraeus ใช้รักษา ติดเชื้อแบคทีเรียแกรมบวก • Amphotericin B ผลิตได้จาก S. nodosus รักษาเชื้อรา

43. การผลิตยา ตัวยับยั้งเอนไซม์ • Clavulanic acid ผลิตได้จาก streptomyces clavuligerus มีสูตรโครงสร้างคล้ายยาปฏิชีวนะกลุ่มเพนนิซิลิน มีฤทธิ์ต้านแบคทีเรียต่ำ แต่มีฤทธิ์ยับยั้งเอนไซม์บีตา-แลกแตม ที่แบคทีเรียบางชนิดผลิตทำให้ดื้อเพนนิซิลินได้ จึงนำมาผสมกับยา กลุ่มเพนนิซิลิน เช่น amoxycillin หรือ ticarcillin เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการต้านเชื้อให้ยากลุ่มนี้

44. การผลิตยา ยาต้านมะเร็ง • Actinomycin D เป็นยาปฏิชีวนะที่มีกลไกการออกฤทธิ์ต่อดีเอ็นเอผลิตได้จาก streptomyces antibioticus ทอกซอยด์ • Diphtheria toxoid ผลิตได้จาก exotoxin ของ Corynebacterium diphtheriae ที่ทำให้หมดพิษลง ใช้ป้องกันโรคคอตีบ • Tetanus toxoid ผลิตได้จาก exotoxin ของ clostridium tetani ที่ทำให้หมดพิษลง ป้องกันโรคบาดทะยัก

45. การผลิตอาหาร • อาหารหมัก เป็นการผลิตอาหารตั้งแต่โบราณ โดยใส่ จุลินทรีย์ลงในอาหารที่มีสารที่มันนำไปใช้ได้ จุลินทรีย์จะปล่อยเอนไซม์ชนิดต่างๆมาย่อยสลายสารนั้นแล้วแปรเปลี่ยนกลิ่น รส ตามต้องการ • อาหารหมักประเภทนม ได้แก่นมเปรี้ยวต่างๆและเนย (cheese) แบคทีเรียนี้ได้แก่ Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus, Propionibacterium shermanii โดยเชื้อนี้เปลี่ยนน้ำตาลแล็กโทสในนมเป็นกรดแล็กติก ทำให้นมเปรี้ยวและจับตัวเป็นก้อนแข็ง

46. การผลิตอาหาร • อาหารหมักประเภทเนื้อสัตว์ ได้แก่ไส้กรอกต่างๆ แหนม ปลาร้า ปลาเจ่า ปลาจ่อม กุ้งจ่อม แบคทีเรียที่มีบทบาทได้แก่Pediococcus cerevisiae, P. acidilactici, Micrococcus surantiacus, Lactobacillus plantarumโดยเชื้อเหล่านี้ให้กรดแล็กติก ก่อให้เกิดปฏิกิริยาไนเตรท รีดักชั่น • อาหารหมักประเภทแป้ง ได้แก่ขนมปังฝรั่งเศสชนิดเปรี้ยว แบคทีเรียที่ใช้ได้แก่Lactobacillus sanfrancisco • อาหารหมักประเภทผัก กิมจิ กะหล่ำดองเปรี้ยว หน่อไม้ดอง แบคทีเรียที่ใช้เป็นชนิดที่ให้กรดแล็กติก ได้แก่ Lactobacillus brevis, L. plantarum, P. cerevisiae สุดท้ายจากการหมักจะได้กรดแล็กติก คาร์บอนไดออกไซด์ แอลกอฮอล์และกรดน้ำส้ม

47. การผลิตสิ่งปรุงแต่งอาหารการผลิตสิ่งปรุงแต่งอาหาร • น้ำส้มสายชู ผลิตได้โดยปฏิกิริยาการเปลี่ยนแอลกอฮอล์เป็นกรดน้ำส้ม จาก Acetobacter pasteurianum, Gluconobacter oxydans, G. suboxydans • ผงชูรส มีองค์ประกอบคือ monosodium L-glutamateโดยใช้กรด L-glutamic เป็นวัตถุดิบซึ่งผลิตจาก Clostridium glutamicum,C. lilium, Brevibacterium divaricatum, B. flavum, Microbacterium flavum var. glutamicum และArthrobacter aminofaciens • ซีอิ๊ว ใช้แบคทีเรียทนเกลือBacillus spp. • นอกจากให้ผลิตภัณฑ์ที่มีกลิ่นและรสพิเศษแล้วยังเป็นสารป้องกันการเสียด้วย

48. การผลิตสารเคมี สารเคมี • กรดซิติก ใช้เป็นสารแต่งรส สารกันเสีย และantioxidant ในผลิตภัณฑ์ต่างๆเช่น ขนมหวาน เครื่องดื่มมึนเมา ยา เครื่องสำอาง • Sodium citrate เป็นยาต้านการแข็งตัวของเลือด • Gluconic acid เป็นวัตถุดิบในการผลิต calcium gluconaate เป็นยาเพิ่มแคลเซี่ยม • ตัวทำละลาย acetone, butanol ใช้ในการสกัดสาร

49. เชื้อเพลิง • แอลกอฮอล์ใช้ยีสต์ในการหมัก แต่ใช้แบคทีเรียผลิตได้คือ Zymomonas mobilis • แก๊สชีวภาพ ประกอบด้วยมีเทน แบคทีเรีย ที่เกี่ยวข้องคือ Metanobacterium เกิดจากสารอินทรีย์ใต้พื้นดิน ปัจจุบันใช้กากพืช มูลสัตว์ หมักก็ได้

50. ใช้ทางเกษตร • การทำปุ๋ย • อาหารเสริมให้สัตว์ วิตามิน กรดอะมิโน • ผลิตยาที่ใช้กับสัตว์ • กำจัดแมลงเช่น Bacillus thuringiensis ฆ่าลูกน้ำและหนอนแก้วได้ • ปรับปรุงสายพันธุ์