Legionella -Legionella

Legionella
Płytka Legionelli 01.png
Legionella sp. w świetle UV
Klasyfikacja naukowa mi
Domena: Bakteria
Gromada: Proteobakterie
Klasa: Gammaproteobakterie
Zamówienie: Legionellale
Rodzina: Legionellaceae
Rodzaj: Legionella
Brenner i in. 1979
Gatunek

Legionella to rodzaj chorobotwórczych bakterii Gram- ujemnych , który obejmuje gatunek L. pneumophila , wywołujący legionellozę ( wszystkie choroby wywoływane przez Legionellę ) , w tym zapalenie płuc zwane chorobą legionistów oraz łagodną chorobę grypopodobną zwaną gorączką Pontiac .

Legionella można uwidocznić za pomocą barwienia srebrem lub hodować na podłożach zawierających cysteinę, takich jak buforowany agar z ekstraktem drożdżowym na węglu drzewnym . Jest powszechny w wielu środowiskach, w tym w glebie i systemach wodnych, przy czym zidentyfikowano co najmniej 50 gatunków i 70 serogrup . Bakterie te jednak nie przenoszą się z osoby na osobę; co więcej, większość osób narażonych na działanie bakterii nie choruje. Większość epidemii przypisywana jest źle utrzymanym wieżom chłodniczym .

Te łańcuchy boczne z ściany komórkowej przeprowadzić podstawy odpowiedzialne za somatycznych antygen specyficzność tych organizmów. Skład chemiczny tych łańcuchów bocznych, zarówno w odniesieniu do składników, jak i rozmieszczenia różnych cukrów, determinuje naturę determinant antygenu somatycznego lub O , które są podstawowym sposobem serologicznej klasyfikacji wielu bakterii Gram-ujemnych.

Legionella zyskała swoją nazwę po wybuchu nieznanej wówczas „tajemniczej choroby”, która zachorowała 221 osób, powodując 34 zgony. Wybuch został po raz pierwszy zauważony wśród uczestników zjazdu Legionu Amerykańskiego — stowarzyszenia weteranów wojskowych USA . Konwencja doszło w Filadelfii podczas US Bicentennial roku 21-24 lipca 1976 roku epidemia wśród amerykańskich weteranów wojennych, występujące w tym samym mieście, jak i wewnątrz-dni 200. rocznicy-podpisania Deklaracji Niepodległości , była szeroko nagłośniony i wywołał wielkie zaniepokojenie w Stanach Zjednoczonych. 18 stycznia 1977 r. czynnik sprawczy został zidentyfikowany jako nieznana wcześniej bakteria, nazwana później Legionella .

Wykrycie

Legionella jest tradycyjnie wykrywana przez hodowlę na buforowanym agarze z ekstraktem drożdżowym na węglu drzewnym. Do wzrostu wymaga obecności cysteiny i żelaza, więc nie rośnie na zwykłych podłożach agarowych z krwią, używanych do laboratoryjnej oceny całkowitej liczby żywych organizmów lub na lokalnych preparatach dipslide . Powszechne procedury laboratoryjne do wykrywania Legionelli w wodzie koncentrują bakterie (poprzez wirowanie i/lub filtrację przez filtry 0,2 μm) przed posiewem na agar z ekstraktem drożdżowym z węgla drzewnego zawierający środki selektywne (np. glicynę, wankomycynę, polimyksynę, cykloheksamid, GVPC) w celu tłumić inną florę w próbce. Obróbka cieplna lub kwasowa jest również stosowana w celu zmniejszenia interferencji ze strony innych drobnoustrojów w próbce.

Po inkubacji przez okres do 10 dni, podejrzane kolonie są potwierdzane jako Legionella, jeśli rosną na agarze z ekstraktem drożdżowym z węglem drzewnym zawierającym cysteinę, ale nie na agarze bez dodanej cysteiny. Techniki immunologiczne są następnie powszechnie stosowane w celu określenia gatunku i/lub serogrup bakterii obecnych w próbce.

Chociaż metoda posiewu jest dość specyficzna dla większości gatunków Legionella , jedno z badań wykazało, że metoda kokultury, która uwzględnia bliski związek z amebami, może być bardziej czuła, ponieważ może wykryć obecność bakterii nawet zamaskowaną ich obecnością wewnątrz ameby. W konsekwencji, kliniczne i środowiskowe częstości występowania bakterii prawdopodobnie będą niedoszacowane ze względu na obecną metodologię laboratoryjną.

Wiele szpitali stosuje test na obecność antygenu Legionella w moczu do wstępnego wykrywania przy podejrzeniu zapalenia płuc Legionella . Niektóre z zalet tego testu to to, że wyniki można uzyskać w ciągu kilku godzin, a nie w ciągu kilku dni wymaganych do hodowli, oraz że na ogół łatwiej jest uzyskać próbkę moczu niż próbkę plwociny. Wadą jest to, że test antygenu w moczu wykrywa tylko antygen Legionella pneumophila serogrupa 1 (LP1); tylko kultura wykryje zakażenie szczepami innymi niż LP1 lub innymi gatunkami Legionella i że nie uzyskano izolatów Legionella , co utrudnia badania epidemii w zakresie zdrowia publicznego.

Opracowano nowe techniki szybkiego wykrywania Legionelli w próbkach wody, w tym zastosowanie reakcji łańcuchowej polimerazy i szybkich testów immunologicznych . Technologie te zazwyczaj zapewniają znacznie szybsze rezultaty.

Rządowy nadzór zdrowia publicznego wykazał rosnący odsetek ognisk związanych z wodą pitną, szczególnie w placówkach opieki zdrowotnej.

Analizy sekwencji genomu Legionellales zidentyfikowały 24 konserwatywne indele sygnatur (CSI) w różnych białkach, w tym w białku rybosomalnym S8 30S, prekursorze peryplazmatycznej endoproteazy serynowej DegP, polimerazie I DNA i permeazie transportera ABC itp., które są specyficznie obecne w różnych gatunkach z rodzaj Legionella . Te sygnatury molekularne dostarczają nowych i niezawodnych sposobów odróżniania przedstawicieli rodzaju Legionella od wszystkich innych bakterii oraz ich diagnostyki.

Patogeneza

Legionella pneumophila bakteria (zielony), przechwycony przez Vermamoeba vermiformis ameba (pomarańczowy)

W środowisku naturalnym Legionella żyje w obrębie ameb, takich jak Acanthamoeba spp., Naegleria spp., Vermamoeba vermiformis lub innych pierwotniaków, takich jak Tetrahymena pyriformis .

Podczas inhalacji bakterie mogą infekować makrofagi pęcherzykowe , gdzie bakterie mogą się replikować. Powoduje to chorobę legionistów i mniej ciężką chorobę gorączkę Pontiac . Przenoszenie Legionelli odbywa się poprzez wdychanie kropelek wody ze skażonego źródła, które umożliwiło wzrost i rozprzestrzenianie się organizmu (np. wieże chłodnicze). Rzadziej dochodzi również do przenoszenia poprzez aspirację wody pitnej z zainfekowanego źródła. Nie wykazano transmisji z osoby na osobę; chociaż może to być możliwe w rzadkich przypadkach.

Po wejściu do żywiciela okres inkubacji może trwać do dwóch tygodni. Prodromalnych objawy grypopodobne, w tym gorączka, dreszcze, suchy kaszel i. Zaawansowanych stadiach choroby powodują problemy z przewodu pokarmowego pokarmowego i układu nerwowego i prowadzi do biegunki i nudności. Mogą również wystąpić inne zaawansowane objawy zapalenia płuc. Jednak choroba ta na ogół nie stanowi zagrożenia dla większości zdrowych osób i ma tendencję do częstszego występowania ciężkich objawów u gospodarzy z obniżoną odpornością i osób starszych. W związku z tym systemy wodne szpitali i domów opieki powinny być okresowo monitorowane. Texas Department of State Health Services przedstawia zalecenia dla szpitali w zakresie wykrywania i zapobiegania rozprzestrzenianiu się chorób nabytych w szpitalu z powodu infekcji Legionellą . Według kontroli zakażeń i epidemiologii szpitalnej, szpitalne zapalenie płuc wywołane przez Legionella ma śmiertelność na poziomie 28%, a źródłem jest system dystrybucji wody .

Gatunki Legionella zazwyczaj występują w przyrodzie w niskich stężeniach, w wodach gruntowych, jeziorach i strumieniach. Rozmnażają się po wejściu do sprzętu stworzonego przez człowieka, w odpowiednich warunkach środowiskowych. W Stanach Zjednoczonych choroba dotyka od 8 000 do 18 000 osób rocznie.

Źródła Legionelli

Udokumentowane źródła obejmują wieże chłodnicze, baseny (zwłaszcza w krajach skandynawskich), domowe instalacje wodne i prysznice, maszyny do robienia lodu, szafy chłodnicze, jacuzzi, gorące źródła, fontanny, sprzęt dentystyczny, glebę, płyn do spryskiwaczy samochodowych, chłodziwo przemysłowe, i oczyszczalnie ścieków.

Transmisja powietrzna z chłodni kominowych

Największym i najczęstszym źródłem epidemii chorób legionistów są wieże chłodnicze (urządzenia odprowadzające ciepło stosowane w systemach klimatyzacji i przemysłowych systemach wody chłodzącej), głównie ze względu na ryzyko powszechnego obiegu. Wiele agencji rządowych, producentów wież chłodniczych i przemysłowych organizacji handlowych opracowało wytyczne dotyczące projektowania i konserwacji w celu kontrolowania wzrostu i proliferacji bakterii Legionella w wieżach chłodniczych.

Badania w Journal of Infectious Diseases (2006) dostarczyły dowodów na to, że L. pneumophila , czynnik wywołujący chorobę legionistów, może przemieszczać się w odległości co najmniej 6 km od źródła przez rozprzestrzenianie się drogą powietrzną. Wcześniej sądzono, że przenoszenie bakterii jest ograniczone na znacznie krótsze odległości. Zespół francuskich naukowców dokonał przeglądu szczegółów epidemii choroby legionistów, która miała miejsce w Pas-de-Calais w północnej Francji w latach 2003–2004. Spośród 86 potwierdzonych przypadków podczas wybuchu, 18 zakończyło się śmiercią. Źródłem infekcji była wieża chłodnicza w zakładzie petrochemicznym , a analiza osób dotkniętych epidemią wykazała, że ​​niektóre zarażone osoby mieszkały w odległości 6–7 km od zakładu.

Ze względu na te zagrożenia, brytyjski mandat prawny wymaga od właścicieli powiadamiania władz lokalnych o wszelkich wieżach chłodniczych eksploatowanych przez firmę. Powiadomienie o wieży chłodniczej

Badania szczepionek

Żadna szczepionka nie jest dostępna na legionellozę. Badania szczepień z użyciem komórek zabitych ciepłem lub acetonem przeprowadzono na świnkach morskich, którym następnie podano Legionella dootrzewnowo lub w aerozolu. Wykazano, że obie szczepionki zapewniają umiarkowanie wysoki poziom ochrony. Ochrona była zależna od dawki i skorelowana z poziomami przeciwciał mierzonymi w teście immunoenzymatycznym na antygen błony zewnętrznej i przez pośrednią immunofluorescencję na komórki zabite ciepłem. Jednak do licencjonowanej szczepionki najprawdopodobniej jeszcze wiele lat.

Biologia molekularna

| Odkryto, że Legionella jest genetycznie zróżnicowanym gatunkiem, w którym 7-11% genów jest specyficznych dla szczepu. Odkryto funkcję molekularną niektórych ze sprawdzonych czynników wirulencji Legionelli .

Kontrola Legionelli

Kontrola wzrostu Legionelli może odbywać się za pomocą metod leczenia chemicznego, termicznego lub ultrafioletowego.

Ciepło

Droższą opcją jest kontrola temperatury — tzn. utrzymywanie zimnej wody poniżej 25°C (77°F) i gorącej wody powyżej 51°C (124°F). Wysokie koszty ponoszone w przypadku tej metody wynikają z rozległej modernizacji wymaganej w przypadku istniejących złożonych systemów dystrybucji w dużych obiektach oraz kosztów energii związanych z chłodzeniem lub podgrzewaniem wody i utrzymywaniem wymaganych temperatur przez cały czas i we wszystkich odległych punktach systemu.

Temperatura wpływa na przeżycie Legionelli w następujący sposób:

  • Powyżej 70 °C (158°F) – Legionella umiera niemal natychmiast
  • W temperaturze 60 °C (140 °F) – 90% umiera w ciągu 2 minut ( czas redukcji dziesiętnej (D) = 2 minuty)
  • W temperaturze 50 ° C (122 ° F) – 90% umiera w ciągu 80–124 minut, w zależności od odkształcenia ( D = 80–124 minut)
  • 48 do 50 ° C (118 do 122 ° F) – może przetrwać, ale się nie rozmnaża
  • 32 do 42 °C (90 do 108 °F) – idealny zakres wzrostu
  • 25 do 45 °C (77 do 113 °F) – zakres wzrostu
  • Poniżej 20 ° C (68 ° F) – mogą przetrwać, nawet poniżej zera, ale są uśpione

Inna wrażliwość na temperaturę

  • 60 do 70 °C (140 do 158 °F) do 80 °C (176 °F) – Zakres dezynfekcji
  • 66 ° C (151 ° F) – Legionella umiera w ciągu 2 minut
  • 60 °C (140 °F) – Legionella umiera w ciągu 32 minut
  • 55 ° C (131 ° F) – Legionella ginie w ciągu 5 do 6 godzin

Woda może być monitorowana w czasie rzeczywistym za pomocą czujników.

Chlor

Bardzo skutecznym środkiem chemicznym jest chlor . W przypadku systemów z marginalnymi problemami chlor zapewnia skuteczne wyniki przy zawartości pozostałości 0,5 ppm w systemie gorącej wody. W przypadku systemów z poważnymi problemami z bakteriami Legionella skuteczne może być tymczasowe chlorowanie szokowe — w przypadku których poziomy są podnoszone do ponad 2 ppm przez okres 24 godzin lub dłużej, a następnie przywracane do 0,5 ppm. Hiperchlorowanie może być również stosowane, gdy system wodny jest wyłączony z eksploatacji, a pozostałość chloru wzrasta do 50 ppm lub więcej we wszystkich punktach dystalnych na 24 godziny lub dłużej. System jest następnie płukany i przywracany do 0,5 ppm chloru przed ponownym uruchomieniem. Te wysokie poziomy chloru penetrują biofilm, zabijając zarówno bakterie Legionella, jak i organizmy gospodarza. Coroczne hiperchlorowanie może być skuteczną częścią kompleksowego planu działań zapobiegających Legionelli .

Jonizacja miedzi i srebra

Przemysłowa jonizacja miedzi i srebra jest uznawana przez amerykańską Agencję Ochrony Środowiska i WHO za kontrolę i zapobieganie Legionelli . Stężenia jonów miedzi i srebra muszą być utrzymywane na optymalnym poziomie, biorąc pod uwagę zarówno przepływ wody, jak i ogólne zużycie wody, aby kontrolować Legionellę . Funkcja dezynfekcji w całej sieci wodociągowej obiektu następuje w ciągu 30 do 45 dni. Kluczowe cechy inżynieryjne, takie jak 10 A na komórkę z komorą jonizacyjną i zautomatyzowane wyjścia o zmiennym napięciu o wartości nie mniejszej niż 100 VDC, to tylko niektóre z funkcji wymaganych do prawidłowej kontroli i zapobiegania Legionelli , przy użyciu specyficznego, niezwiązanego z referencjami systemu miedziano-srebrnego. Generatory jonów basenowych nie są przeznaczone do uzdatniania wody pitnej.

Pozostają pytania, czy stężenia jonów srebra i miedzi wymagane do skutecznej kontroli symbiotycznych żywicieli mogą przekroczyć wartości dozwolone na mocy amerykańskiej ustawy o bezpiecznej wodzie pitnej dotyczącej ołowiu i miedzi. W każdym przypadku każdy zakład lub system wodociągowy wykorzystujący srebro miedzi do dezynfekcji powinien monitorować stężenia jonów miedzi i srebra, aby upewnić się, że mieszczą się one w zamierzonym poziomie – zarówno minimalnym, jak i maksymalnym. Co więcej, żadne obecne normy dla srebra w UE i innych regionach nie pozwalają na stosowanie tej technologii.

Jonizacja miedzi i srebra to skuteczny proces kontroli Legionelli w systemach dystrybucji wody pitnej w placówkach zdrowia, hotelach, domach opieki i większości dużych budynków. Jednak nie jest on przeznaczony do wież chłodniczych ze względu na poziom pH większy niż 8,6, który powoduje wytrącanie się miedzi jonowej. Co więcej, tolitriazol , powszechny dodatek do uzdatniania wody chłodzącej, może wiązać miedź, czyniąc ją nieskuteczną. Jonizacja stała się pierwszym takim procesem dezynfekcji szpitalnej, który spełnił proponowaną czterostopniową ocenę modalności; do tego czasu został przyjęty przez ponad 100 szpitali. Dodatkowe badania wskazują, że jonizacja jest lepsza od eliminacji termicznej.

Dwutlenek chloru

Dwutlenek chloru został zatwierdzony przez amerykańską Agencję Ochrony Środowiska jako podstawowy środek dezynfekujący wodę pitną od 1945 roku. Dwutlenek chloru nie wytwarza żadnych rakotwórczych produktów ubocznych, takich jak chlor, gdy jest stosowany do oczyszczania wody pitnej, która zawiera naturalne związki organiczne, takie jak kwasy humusowe i fulwowe ; chlor ma tendencję do tworzenia chlorowcowanych produktów ubocznych dezynfekcji, takich jak trihalometany . Wykazano, że woda pitna zawierająca takie produkty uboczne dezynfekcji zwiększa ryzyko zachorowania na raka. ClO 2 działa inaczej niż chlor; jego działanie polega raczej na czystym utlenianiu niż na halogenowaniu, więc te halogenowane produkty uboczne nie powstają. Dwutlenek chloru nie jest metalem ciężkim z ograniczeniami, takim jak miedź. Udowodniono, że doskonale zwalcza Legionella w systemach zimnej i gorącej wody, a na jego zdolność jako biocydu nie ma wpływu pH ani żadne inhibitory korozji wody, takie jak krzemionka lub fosforany. Jest jednak "hartowany" przez tlenki metali, zwłaszcza manganu i żelaza. Stężenia tlenku metalu powyżej 0,5 mg/l mogą hamować jego aktywność. Alternatywą jest monochloramina . Podobnie jak chlor i dwutlenek chloru, monochloramina jest zatwierdzona przez Agencję Ochrony Środowiska jako podstawowy środek dezynfekujący wodę pitną. Rejestracja przez Agencję Ochrony Środowiska wymaga etykiety biocydu, która zawiera listę toksyczności i inne dane wymagane dla wszystkich zarejestrowanych biocydów. Jeżeli produkt jest sprzedawany jako produkt biobójczy, producent jest prawnie zobowiązany do dostarczenia etykiety produktu biobójczego, a nabywca jest prawnie zobowiązany do stosowania produktu biobójczego zgodnie z etykietą produktu biobójczego. Przy pierwszym zastosowaniu do systemu dwutlenek chloru może być dodany przy poziomie dezynfekcji 2 ppm przez 6 godzin w celu oczyszczenia systemu. To nie usunie całego biofilmu, ale skutecznie naprawi system Legionelli .

Sterylizacja wilgotnym ciepłem

Sterylizacja ciepłem wilgotnym ( przegrzanie do 140°F (60°C) i płukanie) jest zabiegiem niechemicznym, który zazwyczaj należy powtarzać co 3–5 tygodni.

Ultrafioletowy

Światło ultrafioletowe w zakresie od 200 do 300 nm może dezaktywować Legionellę. Według przeglądu przez US EPA trzy log (99,9%), inaktywacja może być osiągnięte w dawce mniejszej niż 7 mJ / cm 2 .

Normy europejskie

Kilka krajów europejskich utworzyło Europejską Grupę Roboczą ds. Zakażeń Legionellą, aby dzielić się wiedzą i doświadczeniem na temat monitorowania potencjalnych źródeł Legionelli . Grupa robocza opublikowała wytyczne dotyczące działań, które należy podjąć w celu ograniczenia liczby jednostek tworzących kolonie (tj. żywych bakterii zdolnych do namnażania się) Legionelli na litr:

Bakterie Legionella CFU/litr Wymagane działanie (wymagane jest 35 próbek na obiekt, w tym 20 wody i 10 wymazów)
1000 lub mniej System pod kontrolą
ponad 1000
do 10 000
Przegląd działania programu: Zliczanie powinno być potwierdzone przez natychmiastowe ponowne próbkowanie. Jeśli podobna liczba zostanie ponownie znaleziona, należy przeprowadzić przegląd środków kontroli i ocenę ryzyka w celu zidentyfikowania wszelkich działań zaradczych.
ponad 10 000 Wdrożenie działań naprawczych: System powinien zostać niezwłocznie poddany ponownemu próbkowaniu. Jako środek ostrożności należy wtedy "zastrzykać" odpowiednim środkiem biobójczym . Ocena ryzyka i środki kontroli powinny zostać poddane przeglądowi w celu określenia działań naprawczych. (150+ CFU/ml w placówkach służby zdrowia lub domach opieki wymaga natychmiastowego działania.)

Wytyczne dotyczące monitorowania są określone w zatwierdzonym kodeksie postępowania L8 w Wielkiej Brytanii. Nie są one obowiązkowe, ale są powszechnie uważane za takie. Pracodawca lub właściciel nieruchomości musi przestrzegać Zatwierdzonego Kodeksu Postępowania lub osiągnąć ten sam rezultat. Niepokazanie danych z monitoringu przynajmniej w tym standardzie zaowocowało kilkoma głośnymi postępowaniami, np. Nalco + Bulmers – żadne z nich nie mogło udowodnić, że podczas dochodzenia w sprawie epidemii był wystarczający program, dlatego oba zostały ukarane grzywną w wysokości około 300 000 GBP. Ważnym orzecznictwem w tej dziedzinie jest R przeciwko Trustees of the Science Museum 3 Wszystkie ER 853, (1993) 1 WLR 1171

Pracodawcy i osoby odpowiedzialne za lokale w Wielkiej Brytanii są zobowiązani w ramach Kontroli Substancji Niebezpiecznych dla Zdrowia do przeprowadzenia oceny ryzyka związanego z Legionellą. Ta ocena ryzyka może być bardzo prosta w przypadku obiektów o niskim ryzyku, jednak w przypadku nieruchomości o większym lub wyższym ryzyku może obejmować opis miejsca, rejestr aktywów, uproszczone schematy, zalecenia dotyczące zgodności i proponowany schemat monitorowania.

Zatwierdzony kodeks postępowania L8 zaleca, aby ocena ryzyka była poddawana przeglądowi co najmniej co 2 lata i zawsze, gdy istnieje powód, aby podejrzewać, że jest już nieaktualna, na przykład systemy wodne zostały zmienione lub zmodyfikowane lub jeśli korzystanie z systemu wodnego uległa zmianie lub istnieje powód, aby podejrzewać, że środki zwalczania Legionelli już nie działają.

Uzbrojenie

Legionella może być użyta jako broń i rzeczywiście wykazano , że modyfikacja genetyczna L. pneumophila pozwala na zwiększenie śmiertelności u zakażonych zwierząt do prawie 100%. Były radziecki bioinżynier, Siergiej Popow , stwierdził w 2000 roku, że jego zespół eksperymentował z genetycznie wzmocnioną bronią biologiczną , w tym z Legionellą . Popow pracował jako główny badacz w Instytucie Wektora w latach 1976-1986, następnie w Oboleńsku do 1992 roku, kiedy uciekł na Zachód. Później ujawnił większość sowieckiego programu broni biologicznej i osiadł w Stanach Zjednoczonych.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki