Legionella - charakterystyka, występowanie i zagrożenia
- Szczegóły
Masowe zachorowania na atypowe zapalenie płuc, które wystąpiły wśród uczestników Konwentu Legionu Amerykańskiego w Filadelfii w 1976 r. doprowadziły do odkrycia nowego gatunku patogennej bakterii o nazwie Legionella pneumophila - dziś dobrze znanej, ale ciągle budzącej duże zainteresowanie. Od chwili wybuchu pierwszej epidemii wyizolowano - zarówno z naturalnych, jak i klinicznych - i opisano 52 gatunki oraz 72 serotypy bakterii zaliczonych do rodziny Legionellaceae.
Na podstawie badań genetycznych 16SrRNA w ramach g - 2 podgrupy Proteobacteria utworzono rząd Legionellales, który łączy dwie rodziny: Legionellaceae i Coxiellaceae. W oparciu o różnicujące cechy fenotypowe oraz homologię DNA, w rodzinie Legionellaceae wyodrębniono trzy rodzaje: Legionella, Tatlockia i Fluoribacter. W rodzinie Coxiellaceae wyodrębniono dwa rodzaje: Coxiella i Rickettsia.
Występowanie Legionella w środowisku
Głównym miejscem bytowania bakterii z rodziny Legionellaceae jest środowisko wodne. Pałeczki Legionella izoluje się z różnego rodzaju zbiorników wodnych, naturalnych (rzek, jezior i potoków) oraz sztucznych, zwłaszcza zawierających muł lub osad denny. Stosując metody hodowlane, stwierdzono obecność pałeczek Legionella w 40%, a przy zastosowaniu metody amplifikacji 16S rRNA w 80% badanych słodkowodnych zbiorników wodnych. Ortiz-Rogue i Hanzen izolowali bakterie z wody morskiej, a Palmer z wody oceanicznej. Pałeczki Legionella występowały również w próbkach wody pobranych z epifitów lasów deszczowych.
Legionellae przeżywają w temperaturze 0-63°C, w pH 5,0-8,5 oraz przy zawartości tlenu w wodzie 0,2-15 ppm. Legionellae są przede wszystkim związane ze środowiskiem wodnym, ale również izolowano je z błota, piasku oraz z wielu próbek glebowych, w tym gleby doniczkowej.
Interakcje Legionella z innymi organizmami
W przyrodzie Legionella są izolowane z różnych, często skrajnie odmiennych, ubogich w składniki pokarmowe środowisk, a hodowane na sztucznych podłożach wymagają ściśle określonych warunków, takich jak: odpowiednia temperatura (35°C), wąski zakres pH 6,8-7,0 oraz obecność L-cysteiny i soli żelaza. Pionierskie badania Rowbothama wykazały, że główną rolę w patogenezie i ekologii pałeczek Legionella odgrywają interakcje z pierwotniakami powszechnie występującymi w środowisku wodnym i glebowym.
Przeczytaj także: Technologie oczyszczania wody: Przegląd
Naturalnym gospodarzem L. pneumophila jest 13 gatunków ameb z rodzaju Acanthamoeba, Naegleria, Echinamoeba, Hartmanella, orzęski z rodzaju Cyclidium oraz Tetrahymena pyriformis i T. vorax, a także w fazie ameboidalnej - Dictyostelium discoideum. Pozostałe gatunki pałeczek Legionella mają mniej lub bardziej ograniczony zakres gospodarza. L. anisa namnaża się wyłącznie w H. vermiformis, a L.
Żywa, aktywnie metabolizująca komórka pierwotniaka zapewnia pałeczkom Legionella nie tylko stały dopływ substancji odżywczych, co pozwala na ich intensywne podziały, ale daje ochronę w często niesprzyjających warunkach środowiska. Wyczerpanie się puli składników pokarmowych indukuje w ich komórkach morfologiczne i biochemiczne zmiany, które umożliwiają im ucieczkę z wyeksploatowanej komórki gospodarza, dyspersję do otaczającego środowiska, przetrwanie w nim oraz ponowną inwazję.
Cechy fenotypowe, które determinują zdolność do przeżycia i namnażania się w pierwotniakach są również niezbędne do podtrzymania wzrostu patogena w komórkach żernych ssaków. Uwolnione z komórki pierwotniaka pałeczki są cytotoksyczne, urzęsione, a w porównaniu z bakteriami hodowanymi na sztucznym podłożu - mniej wrażliwe na podwyższoną temperaturę, stres oksydacyjny i osmotyczny oraz na kwaśne pH.
Wzrasta również ich odporność na działanie chemicznych środków dezynfekcyjnych, substancji bakteriobójczych oraz antybiotyków stosowanych w leczeniu pneumonii. Ponad 70% komórek L. pneumophila namnożonych w A. polyphaga przeżywało 24-godzinną ekspozycję na ryfampicynę o stężeniu 5 µg/ml w dawce, która zabija 99,9% L. Uwolnione z ameb bakterie są ruchliwe, a synteza ich rzęsek jest ściśle skorelowana z cechami wirulencji.
Komórki L. pneumophila po namnożeniu w A. castellanii w porównaniu z bakteriami hodowanymi na sztucznym podłożu są znacznie skuteczniej fagocytowane przez monocyty ludzkiej krwi obwodowej, monocyty RAW 264.7 i komórki linii THP-1 niezależnie od udziału składników dopełniacza. Legionellae izolowane z ameb są inwazyjne i wirulentne nie tylko dla makrofagów i komórek nabłonkowych ssaków in vitro, ale również dla świnek morskich. Pierwotniaki biorą udział w bezpośredniej transmisji Legionella do organizmu człowieka oraz przyczyniają się do zwiększenia ich wirulencji.
Przeczytaj także: Grupa Azoty Puławy - oczyszczanie wody
Badania przeprowadzone na myszach wskazują, że inhalacja samych bakterii L. pneumophila wywołuje wieloogniskowe zapalenie płuc o małej śmiertelności, podczas gdy inhalacja L. pneumophila z H. vermiformis wywołuje rozlane zapalenie płuc z wystąpieniem ostrej niewydolności oddechowej (acute respiratory distress syndrom - ARDS) o dużej śmiertelności. W badaniach in vitro L. gormanii, L. micdadei, L. steigerwalti, L. longbeachae i L. dumoffii po współhodowli z A.
W trakcie epidemii wywołanych przez pałeczki Legionella w Filadelfii, Murcji lub na wystawie kwiatów w Holandii okazało się, że tylko niewiele osób (około 1%), którzy mieli kontakt z bakteriami zachorowało. Taka mała zapadalność jest nietypowa dla infekcji przenoszonych drogą kropelkową. Pierwotniaki są gospodarzem nie tylko dla Legionella, ale również dla drobnoustrojów z rodzaju Mycobacterium, Vibrio, Pseudomonas, Burkholderia, Listeria, Francisella riketsjopodobnych endosymbiontów.
Poza pierwotniakami opisywano także udział bakterii heterotroficznych w umożliwianiu wzrostu pałeczek Legionella. Obecność osadów bogatych w składniki mineralne i organiczne oraz bakterii z rodzaju Flavobacterium, Pseudomonas, Alcaligenes i Acinetobacter, które wydzielają do środowiska różne substancje, w tym L-cysteinę, umożliwia pozakomórkowe namnażanie Legionella. Niedawno wykazano również zdolność pałeczek L.
W literaturze przedmiotu występują doniesienia sugerujące związek L. pneumophila serotyp 1 z zielenicami z gromady Scenedesmus, Chlorella, Gleocystis oraz z sinicami z rodzaju Fischerella. Przypuszczalnie L. Ludzie i zwierzęta nie stanowią rezerwuaru dla pałeczek Legionella. Legionellae są patogenne dla zwierząt doświadczalnych: myszy, szczurów, chomików, a przede wszystkim dla świnek morskich, które reagują na infekcję podobnie jak osoby z supresją immunologiczną.
Bakterie izolowano z płuc cieląt, a przeciwciała anty-Legionella wykazano w surowicach koni, antylop i owiec, co sugeruje możliwość występowania zakażeń tymi patogenami również w świecie zwierzęcym. Mimo to, że pałeczki Legionella są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie, w środowisku naturalnym stanowią mniej niż 1% ogólnej populacji bakterii i nie stanowią zagrożenia higienicznego.
Przeczytaj także: Przewodnik po uzdatnianiu wody szkłem
Legionella w systemach wodociągowych
Pałeczki Legionella zasiedlają sieci wodociągowe głównie wody ciepłej, jak i zimnej, zaopatrujące budynki użyteczności publicznej, gospodarstwa domowe i systemy przemysłowe. Próbki wody pobrane z domowych gospodarstw w Anglii, Finlandii i Niemczech były odpowiednio w 22,6, 30 i 26% zakażone pałeczkami Legionella. Duże zagrożenie stanowi obecność Legionella w systemach wodnych występujących w ośrodkach ochrony zdrowia: szpitalach, sanatoriach, prewentoriach, stacjach dializ i gabinetach stomatologicznych.
Siedliskiem Legionella, mogącym być źródłem zakażenia są różnego rodzaju urządzenia, w których dochodzi do wytworzenia rozproszonych kropli wody o średnicy mniejszej niż 5 µm. Do urządzeń tych należą systemy klimatyzacyjne, wieże chłodnicze, chłodnie kominowe, komory zraszania, skraplacze pary, fontanny, spryskiwacze ogrodowe. Przy sprzyjających warunkach meteorologicznych (duża wilgotność, zachmurzenie i mgła) z tego typu miejsc bakterie mogą rozprzestrzeniać się w postaci aerozolu na znaczne odległości (3 km, a nawet więcej) i dostawać się do budynków m.in. drogą otwartych przewodów kominowych.
Skażona woda z wieży chłodniczej szpitala miejskiego w hiszpańskiej Murcji w 2001 r. była przyczyną największej jak dotąd (449 potwierdzonych przypadków) epidemii legionelozy. Zanieczyszczenie pałeczkami Legionella systemu klimatyzacyjnego zakładów petrochemicznych we Francji w miejscowości Pas-de Calais było odpowiedzialne za 86 przypadków zachorowań, w tym 21 śmiertelnych. Badania przeprowadzone w szpitalach południowej Francji wykazały, że 68,9% instalacji wodno-kanalizacyjnych zanieczyszczonych było amebami, a 63,2% pałeczkami Legionella. Ponad 50% próbek wody pochodzących z wodociągów amerykańskich szpitali zawierało pierwotniaki.
Obecność naturalnych gospodarzy Legionella w systemach z zimną i ciepłą wodą ułatwia bakteriom kolonizację, odpowiada za ich namnażanie i umożliwia powstanie biofilmu. Liczne bakterie Gram-ujemne w procesie kolonizacji i dojrzewania biofilmu wykorzystują system sekrecji typu II oraz fimbrie typu IV. Ruch za pomocą fimbrii odgrywa zasadniczą rolę w tworzeniu mikrokolonii P. aeruginosa na powierzchni nieożywionej. Fimbrie te nie tylko uczestniczą w aktywnej migracji pojedynczych komórek P. aeruginosa, ale także odpowiadają za wzajemne kontaktowanie się drobnoustrojów bytujących w biofilmie.
L. pneumophila wykorzystuje fimbrie typu IV oraz peptydazę prepilinową w procesie adhezji do różnego typu komórek i powierzchni abiotycznych. Badania przeprowadzone na modelu biofilmu zaproponowanego przez Murga i wsp. wykazały, że mutanty L. pneumophila niezdolne do tworzenia fimbrii typu IV i niesyntetyzujące peptydazy prepilinowej są zdolne do wzrostu w obecności pierwotniaków, tym samym sugerując udział innych adhezyn powierzchniowych w przyleganiu do różnych powierzchni.
Zakażenie i objawy legionelozy
Do infekcji ludzi dochodzi w wyniku wdychania zakażonego wodnego aerozolu bądź aspiracji do dróg oddechowych bakterii kolonizujących nosogardziel. W organizmie człowieka pałeczki Legionella są zdolne do proliferacji wewnątrz monocytów, makrofagów alweolarnych, komórek nabłonkowych typu I i II pęcherzyków płucnych, fibroblastów, wywołując zespół objawów chorobowych określanych w literaturze jako legionelozy.
Mianem „choroby legionistów” określa się postać zapalenia płuc, niejednokrotnie obustronnego i wielopłatowego. Po okresie inkubacji trwającym 2-18 dni, najczęściej 7 dni, pojawiają się pierwsze nieswoiste objawy: gorączka (40°C) i dreszcze, złe samopoczucie, brak łaknienia, bóle głowy i mięśni (tabela 1). Symptomy ze strony górnych dróg oddechowych (ból gardła, zapalenie śluzówki nosa, katar) występują rzadziej w przebiegu choroby legionistów niż w pneumokokowym zapaleniu płuc.
Chorzy skarżą się na suchy, nieproduktywny i dławiący kaszel, któremu towarzyszy u części pacjentów śluzowo-ropna, a niekiedy krwawa plwocina. Duszność oraz bóle w klatce piersiowej odczuwane przez około 30% pacjentów są związane z zapaleniem opłucnej, a skojarzone z krwiopluciem mogą mylnie sugerować zator tętnicy płucnej. Oprócz zmian typowych dla każdego zapalenia płuc mogą wystąpić objawy ze strony układu pokarmowego i nerwowego.
U ponad połowy osób pojawiają się nasilone objawy żołądkowo-jelitowe, takie jak: ból brzucha, nudności, wymioty i wodnista biegunka, występująca znacznie częściej u chorych na legionelozę niż u chorych na zapalenie płuc o innym pochodzeniu. Zmiany w stanie psychicznym pacjentów nasuwają podejrzenie toksycznej encefalopatii. W takich przypadkach obserwuje się: nadmierną senność, zaburzenia świadomości bez objawów oponowych, dezorientację, letarg, sztywność karku.
Brak odpowiedniego bądź najczęściej włączonego zbyt późno leczenia, prowadzi do wielu powikłań, takich jak: wstrząs septyczny, niewydolność nerek (proteinuria, azotemia i hematuria), ropień płuca, ropniak opłucnej, zespół wykrzepiania śródnaczyniowego, skaza małopłytkowa oraz wielonarządowa niewydolność, a w konsekwencji śmierć pacjenta. Mniej groźne skutki przedłużającej się w czasie infekcji to powstanie zrostów w obrębie tkanki płucnej, trudności w zapamiętywaniu, uczucie ciągłego zmęczenia utrzymujące się przez kilka miesięcy.
Naturalnym środowiskiem występowania bakterii z rodziny Legionellaceae jest woda o różnym zakresie temperatury, pH, zawartości tlenu i substancji odżywczych. Zdolność do przetrwania w zmieniających się fizyko-chemicznych warunkach w wodzie umożliwia im związek z innymi mikroorganizmami, z którymi tworzą biofilm. Wewnątrzkomórkowy tryb życia w określonych gatunkach pierwotniaków zapewnia Legionellaceae nie tylko stały dopływ substancji odżywczych, umożliwiający im intensywne podziały, ale również ochronę przed działaniem bakteriobójczych środków dezynfekcyjnych.
Bakterie po przedostaniu się do sztucznych systemów dystrybucji wody stają się źródłem niebezpiecznego dla zdrowia człowieka wodno-powietrznego aerozolu. Legionellae odpowiedzialne są zarówno za grypopodobne infekcje (gorączka Pontiac), ciężką postać zapalenia płuc, jak i pozapłucne umiejscowienie choroby, szczególnie u osób z supresją immunologiczną. Pacjenci z chorobą legionistów wymagają szybkiej interwencji medycznej. Lekiem z wyboru okazała się erytromycyna. Obecnie w leczeniu legionelozy stosuje się nowsze makrolidy oraz fluorochinolony. Spośród 52 opisanych gatunków zaliczonych do rodziny Legionellaceae, Legionella pneumophila w tym serotyp 1 jest najczęstszym czynnikiem wywołującym legionelozowe zapalenie płuc.
Legionella are widespread in natural aquatic environments and are able to exist in water of different temperatures, pH level, and nutrient and oxygen content. Their occurrence in nature can be attributed to their relationships with other microorganisms. When Legionella co-exist with algae and other bacteria, especially in biofilms, the availability of nutrients increases. They also are able to infect protozoa and subsequently reproduce within these organisms. As a result of these relationships, Legionella are protected against adverse conditions, including standard water disinfection techniques.
Consequently, they are also prevalent in anthropogenic water such as drinking water, whirlpools, and cooling tower reservoirs. Aerosol-generating systems aid in the transmission of Legionella from water to the air. Human inhalation of contaminated aerosols leads to Legionella infection and disease outbreaks. Legionellosis in humans has typically been characterized as either a potentially fatal pneumonic condition, known as Legionnaires’ disease, or an acute, self-limiting, non-pneumonic condition known as Pontiac fever. In addition, Legionella spp. cause extrapulmonary infection, especially in immunosuppressed patients. Timely treatment of Legionnaires’ disease is extremely important for the patient’s recovery. Although erythromycin has historically been used to treat patients with Legionnaires’ disease, newer macrolides and fluoroquinolones are gaining acceptance as the first choice for treatment.
... filtrach mechanicznych w zależności od wielkości zawieszonych cząstek stałych i ciekłych. tkaninowe lub włókninowe środków bakteriobójczych albo bakteriostatycznych. względem mikroorganizmów wyróżniają się nanocząstki srebra. filters. systems, have been pointed out. textile air filters. most promising form of this metal toxic to microorganisms, so successfully inhibiting microbial growth.
| Objaw | Opis |
|---|---|
| Gorączka | Wysoka temperatura ciała (40°C) |
| Dreszcze | Silne uczucie zimna z drżeniem |
| Złe samopoczucie | Ogólne osłabienie i brak energii |
| Brak łaknienia | Utrata apetytu |
| Bóle głowy i mięśni | Silne bóle w różnych częściach ciała |
| Kaszel | Suchy, nieproduktywny i dławiący |
| Duszność | Trudności w oddychaniu |
| Bóle w klatce piersiowej | Związane z zapaleniem opłucnej |
| Objawy żołądkowo-jelitowe | Ból brzucha, nudności, wymioty, biegunka |
| Zmiany w stanie psychicznym | Senność, zaburzenia świadomości, dezorientacja |
tags: #uzdatnianie #wody #Cendrowska #metody
