Zarażenie Legionellą - choroba legionistów, gorączka Pontiac
Zakażenie Legionellą może prowadzić do rozwoju choroby legionistów (legionelozowe zapalenie płuc) oraz gorączki Pontiac.
Objawy zakażenia Legionellą
W przypadku gorączki Pontiac można liczyć na łagodny przebieg choroby. Charakteryzuje się ona objawami grypopodobnymi, jak: bóle głowy i mięśnie, kaszel, osłabienie, niewysoka gorączka. Choroba ustępuje samoistnie po kilku dniach.
Choroba legionistów objawia się nietypowym zapaleniem płuc. Osoby cierpiące na współistniejące schorzenia (jak cukrzyca, niewydolność nerek lub serca, choroby nowotworowe) może cechować osłabiony układ odpornościowy, co może sprzyjać ciężkiej chorobie legionistów. Na rozwój nietypowego zapalenia płuc wpływa także:
podeszły wiek pacjenta,
wcześniejsza historia hospitalizacji,
palenie tytoniu,
przewlekłe choroby układu oddechowego.
Zaniepokoić powinny takie objawy, jak:
bardzo wysoka gorączka,
dreszcze,
suchy kaszel i trudności w oddychaniu,
objawy ze strony układu pokarmowego (bóle brzucha, nudności, wymioty, biegunka),
zaburzenia orientacji i splątanie.
Nieleczona choroba legionistów może prowadzić do niewydolności oddechowej i wielonarządowej, sepsy, a nawet do śmierci. Konieczne jest leczenie szpitalne.
Przeczytaj więcej: Czym jest choroba legionistów? Objawy i leczenie legionellozowego zapalenia płuc
Zakażenie Legionellą może prowadzić do rozwoju choroby legionistów (legionelozowe zapalenie płuc) oraz gorączki Pontiac, które dają głównie objawy związane z układem oddechowym.
Skąd się bierze Legionella i jak można się zarazić?
Bakterie Legionella występują naturalnie w zbiornikach wodnych (rzeki, jeziora, sztuczne zbiorniki), w wilgotnej glebie, a także w systemach wodociągowych, instalacjach nawilżających powietrze czy wieżach chłodniczych. Jej obecności sprzyja stojąca woda, występowanie osadów (np. rdza, kamień i inne zanieczyszczenia) oraz ameb, co ułatwia tworzenie biofilmu i namnażanie bakterii.
Jak długo Legionella może przetrwać w instalacji?
W obecności osadu i biofilmu bakterie mogą przetrwać w instalacji nawet 6 miesięcy, a wewnątrz żywiciela w postaci ameb – nawet ponad 2 lata. Rozwojowi bakterii szczególnie sprzyjają duże instalacje w budynkach użyteczności publicznej (szpitale, hotele, domy opieki, biurowce, baseny).
Groźne są w szczególności zastoje wody. Przy odpowiedniej temperaturze L. pneumophila w stanie VBNC (viable but non-culturable) może wtedy utrzymać się – nawet w warunkach braku żywiciela i substancji odżywczych – do roku (po ok. 100 dniach liczba aktywnych, wolnych bakterii zawieszonych w wodzie jednak znacznie spada).
Jak dochodzi do zakażenia?
Do zakażenia dochodzi przez wdychanie aerozolu wodno-powietrznego lub pyłu, kurzu. Bakterie najczęściej dostają się do dróg oddechowych poprzez krople wody o średnicy poniżej 5 μm. Szczególnie narażone są osoby o obniżonej odporności, np. osoby starsze i przewlekle chore. Zachorowaniu sprzyja też określona pogoda i pora roku – w Europie są to miesiące letnie. Nie można zarazić się przez picie skażonej wody czy bezpośredni kontakt międzyludzki.
Sprawdź także: Gdzie najczęściej występują bakterie Legionella?
Zakażenie Legionellą następuje poprzez wdychanie kropelek aerozolu wodno-powietrznego, który powstaje m.in. w trakcie używania prysznica.
Jakie wyróżniamy gatunki Legionelli?
Legionella to grupa bakterii Gram-ujemnych o morfologii pałeczek. Obecnie znanych jest około 60 gatunków i około 70 grup serologicznych bakterii z rodzaju Legionella. Choć mają one wiele wspólnych cech, m.in. podobne wymagania hodowlane i część wspólnego materiału genetycznego, poszczególne gatunki mogą różnić się od siebie morfologią, profilem antygenowym i enzymatycznym czy mechanizmami wirulencji. Większość bakterii z rodzaju Legionella jest wrażliwa na takie samo leczenie – zastosowanie odpowiednich antybiotyków makrolidowych i fluorochinolonów.
Które gatunki powodują chorobę legionistów?
Większość zachorowań na legionellozę powoduje Legionella pneumophila. W obrębie tego gatunku wyróżnić można 16 serogrup oznaczanych od SG1 do SG16. Serogrupa czy serotyp to odmiana danego gatunku bakterii. Poszczególne serogrupy różnią się między sobą rodzajem antygenów – specyficznych białek występujących na ich powierzchni.
Najczęściej zachorowania powodują bakterie Legionella pneumophila należące do serotypu 1. Zakażenie może być spowodowane jednak również innymi gatunkami bakterii, szczególnie poza Europą.
Legionella w Europie
Szacuje się, że w ostatnich latach w Europie 80-95% zachorowań na legionellozę była spowodowana zakażeniem Legionella pneumophila. Inne gatunki, które – w zależności od obszaru – powodują 5-20% zachorowań, to głównie Legionella longbeachae, L. micdadei, L. dumofii, L. bozemanii, L. anisa i L. cincinnatiensis. W innych rejonach świata stosunek ten może być inny, np. w Australii średnio połowa przypadków legionellozy jest powodowana przez L. longbeachae.
Legionella w Australii
Spośród bakterii z rodzaju Legionella należących do gatunków innych niż pneumophila, najwięcej zakażeń spowodowanych jest bakterią Legionella longbeache. Dominują one w Australii i Nowej Zelandii, gdzie odpowiadają za większość przypadków legionellozy. Rzadziej występują w środowisku wodnym, a częściej – w glebie, kompoście czy produktach ogrodniczych, takich jak podłoża do hodowli roślin, trociny czy kora. To właśnie komercyjne mieszanki do hodowli roślin są głównym źródłem zakażeń w tym rejonie.
W Australii Legionella rzadko spotykana jest w instalacjach wodnych, a częściej – w glebie, mieszankach ziemi i podłożach do hodowli roślin.
Spośród innych gatunków Legionelli warto wspomnieć o Legionelli micdadei, która w latach 1979-80 została wyizolowana u chorych na zapalenie płuc, a także z żółtek zakażonych jaj. Bakteria została opisana jako Pittsburgh pneumonia agent (PPA). Obecnie jest rzadko identyfikowana.
Czym wyróżnia się Legionella pneumophila?
Legionella pneumophila obejmuje 16 serotypów, spośród których najczęściej spotykany jest serotyp 1. Rzadziej dochodzi do zakażeń innymi serotypami, w szczególności 3 i 6. Nawet wśród gatunku L. pneumophila występuje duże zróżnicowanie genetyczne bakterii – posiadają one te same podstawowe geny, jednak różnią się pod względem występujących genów „pomocniczych”.
Struktura zewnętrzna bakterii
Legionella pneumophila wyróżnia się charakterystyczną budową antygenową w postaci unikatowej struktury lipoprotein (LPS) na swojej powierzchni. Nadają one bakterii hydrofobowość i chronią przed zniszczeniem przez lizosomy i fagocyty organizmu człowieka. Takie antygeny niekoniecznie występują u innych gatunków, np. nie posiada ich Legionella micdadei. L. pneuomophila posiada także rzęski, których nie ma np. L. longbeachae.
Profil enzymatyczny i wirulencja
Bakterie Legionella różnych gatunków posiadają zróżnicowane zdolności metaboliczne i różnią się profilami enzymatycznymi, co przyczynia się do zmienności ich wirulencji i swoistości żywiciela. L. pneumophila wydaje się najbardziej zdolną do infekowania komórek (ameb, makrofagów człowieka, a także monocytów, fibroblastów i komórek nabłonkowych pęcherzyków płucnych), namnażania się w nich i wywoływania chorób.
Różne gatunki Legionelli różnią się od siebie przede wszystkim strukturą zewnętrzną – charakterystycznym układem struktur powierzchniowych w postaci lipoprotein (LPS).
Jej mechanizmy wirulencji, jak system sekrecji Dot/Icm typu 4B, umożliwiają przetrwanie i namnażanie się w komórkach żywiciela. Dzięki niemu bakterie Legionella wnikają do komórki makrofaga, a następnie do wakuoli (Legionella containing vacuole – LCV), dzięki czemu są chronione przed lizosomami, które mogłyby doprowadzić do ich degradacji. Inne gatunki również mogą posiadać systemy sekrecji typu IV odpowiadające za infekowanie komórek, ale różnią się zestawem genów odpowiedzialnych za wirulencję, co może wpływać na efektywność tych mechanizmów.
Zmienność genomu i adaptacja
Genom L. pneumophila charakteryzuje się dużą zmiennością i obecnością licznych elementów mobilnych, takich jak profagi i plazmidy. Posiada również wiele genów kodujących białka podobne do eukariotycznych (eukaryotic-like proteins – ELP), co sugeruje adaptację do życia wewnątrzkomórkowego.
Inne gatunki posiadają podobne mechanizmy związane z wirulencją i adaptacją do środowiska, jednak ich specyfika może się różnić. Przykładowo:
L. micdadei – posiada w swoim genomie unikalne białka profaga, co może wpływać na jej zdolności patogenne;
L. longbeachae – jej genom koduje szereg specyficznych dla tego gatunku białek enzymatycznych, które mogą wspomagać inwazję i degradację materiału roślinnego, np. celulozy, dzięki czemu gatunek ten jest wysoce przystosowany do środowiska glebowego;
L. fallonii – posiada zdolność syntezy celulozy i jest oporna na niektóre antybiotyki; jako jedyny gatunek Legionella może syntetyzować hopanoidy zwiększające stabilność błon;
L. fallonii i L. hackeliae – mają zdolność syntetyzowania enzymów deacetylujących chitynę, która znajduje się m.in. w otoczkach cyst pierwotniaków;
L. fallonii i L. micdadei – posiadają gen kodujący dodatkową, specyficzną dla nich wić.
Badanie genetyczne jest jedną z najpewniejszych metod określenia gatunku bakterii Legionella. Zmienność genomu bakterii spełnia rolę adaptacyjną i zwiększa ich wirulencję.
Warunki wzrostu bakterii
L. pneumophila występuje w słodkich wodach powierzchniowych oraz w instalacjach wodnych stworzonych przez człowieka, zwłaszcza w temperaturach 25-45°C. Może przetrwać w szerokim zakresie temperatur i pH, co umożliwia jej kolonizację różnych środowisk wodnych. Inne gatunki natomiast mogą preferować inne nisze ekologiczne, np. wspomniana już L. longbeachae, zaadoptowana do środowisk lądowych.
L. pneumophila dobrze rośnie na specjalnych podłożach BCYE i jest najlepiej zbadana pod kątem diagnostyki. Inne gatunki są często trudniejsze do wykrycia i hodowli – mogą mieć inne wymagania biochemiczne, wymagać dodatkowych czynników wzrostu lub wykazywać słabszy wzrost.
Jak rozpoznać konkretny gatunek bakterii Legionella?
Badanie na Legionellę wykonuje się z próbki moczu, krwi, wydzieliny z dróg oddechowych lub krwi pacjenta. Możliwe jest również zbadanie próbki środowiskowej, np. wykonanie badania wody z instalacji podejrzanej o skażenie.
Testy antygenowe z moczu
Najczęściej wykorzystywane są szybkie testy wykonane metodą immunochromatograficzną wykrywające w próbce moczu antygen Legionella pneumophila, najczęściej serotyp 1. Legionella pneumophila odpowiada za 97% zachorowań, przy czym 83% z nich powoduje serotyp 1, tak więc metoda ta jest w stanie wykryć większość przypadków zakażenia Legionellą. Mimo, że czasem stosowane są również inne metody, taki test wciaż jest złotym standardem – od 88 do 90% przypadków legionellozy wykrywana jest z jego użyciem.
Należy mieć jednak świadomość, że negatywny test nie musi świadczyć o braku zakażenia, dlatego w przypadku wątpliwości wykonuje się dalsze testy, takie jak PCR. Pozytywny test natomiast nie musi świadczyć o aktywnym zakażeniu – antygeny utrzymują się w moczu przez kilka tygodni lub nawet miesięcy (istnieje jeden znany przypadek, gdzie antygeny wykryto w moczu po 300 dniach).
Najszybszym testem wykrywającym Legionellę jest test antygenowy z moczu, jednak pewniejsza jest ocena materiału poprzez badanie PCR z krwi pacjenta.
Testy PCR
Około 7-11% materiału genetycznego prezentowanego przez bakterie Legionella jest specyficzna dla konkretnego gatunku, co pozwala na ich rozróżnienie w badaniu genotypu. Takie badanie przeprowadza się metodą PCR. Wyróżniono ponad 800 typów ST (sequence-based typing) Legionelli – można określić je w tym badaniu, poza przynależnością bakterii do określonego gatunku i serotypu.
Metoda hodowlana
Metodą hodowlaną na selektywnym podłożu można zbadać zarówno próbkę krwi lub wydzieliny z dróg oddechowych pacjenta, jak i próbkę środowiskową, np. wodę. Jest to jedyna metoda badania wody pod kątem Legionelli, która jest akceptowana przez Sanepid.
L. pneumophila nie rośnie na standardowych podłożach mikrobiologicznych – wymaga specjalnych pożywek wzbogaconych w cysteinę i jony żelaza, takich jak podłoże BCYE (Buffered Charcoal Yeast Extract), a także ściśle określonych warunków (jak te panujące we wnętrzu komórki gospodarza). Bakterie słabo barwią się metodą Grama, a przy tym brak jest wyraźnych cech różnicujących poszczególne gatunki, dlatego identyfikacja Legionelli może być trudna. Konkretny gatunek bakterii można określić w oparciu o wyniki badania ich genotypu (metoda PCR).
Innymi metodami wykrycia Legionelli są testy immunofluorescencji pośredniej (IFA) lub bezpośredniej (DFA), ELISA oraz test mikroaglutynacji (MAT) – obecnie rzadziej stosowany.
Przeczytaj także: Metody badań pod kątem Legionelli
Metoda hodowlana pozwala na wyhodowanie bakterii powodujących zakażenie i ich dokładną ocenę. W przypadku próbek środowiskowych, np. badania wody, jest to również jedyna forma badania akceptowana przez Sanepid.
Jak zapobiegać zakażeniu?
Przyczyny występowania Legionelli w instalacji to przede wszystkim nieodpowiednie warunki w niej panujące. Ważna jest czystość, brak zastojów wody i odpowiednia temperatura w instalacji. Kluczowe kroki dla zapobiegania Legionelli to:
odpowiednio zaprojektowana instalacja wodna (wymuszony ruch ciepłej wody, odpowiednia izolacja przewodów, przewody wykonane z odpowiednich materiałów, brak martwych odnóg);
regularne czyszczenie i odkamienianie instalacji;
przeglądy instalacji i podłączonych do niej urządzeń (np. podgrzewaczy wody);
zapewnienie odpowiedniej temperatury w instalacji i jej ciągła kontrola (temperatura wody ciepłej powinna być wyższa niż 45°C, a zimnej – niższa niż 20°C);
regularne płukanie instalacji, szczególnie jeśli jest ona nieużywana przed dłuższy czas;
regularne badania wody – szczególnie dla podmiotów, które są zobowiązane do ich przeprowadzania.
Warto rozważyć również przeprowadzanie profilaktycznej dezynfekcji w postaci regularnych przegrzewów instalacji lub instalacji systemu dezynfekcji ciągłej (np. generatora jonów srebra i miedzi).
Przeczytaj więcej: Czy warto inwestować w generator jonów? Sprawdź, co mówią badania naukowe!
Różnice między L. pneumophila a innymi gatunkami bakterii z rodzaju Legionella są istotne z punktu widzenia diagnostyki, leczenia, a także skutecznej profilaktyki legionellozy. Warto zaznaczyć szczególnie to, że wiele testów diagnostycznych wykrywa jedynie najpopularniejszy serotyp Legionelli, podczas gdy – choć rzadko – za zakażenie może odpowiadać inny gatunek bakterii. W przypadku wątpliwości warto rozszerzyć diagnostykę o dokładniejsze testy, jak PCR.
Niezmiernie istotne jest przede wszystkim utrzymywanie wysokich standardów higieny i nadzoru nad jakością wody. Nie wiesz, jak zapobiec Legionelli w Twoim systemie? Możesz poprosić o pomoc zespół Bluecare, który oferuje kompleksowe wsparcie w zakresie monitoringu i prewencji Legionelli.
Źródła:
https://www.cdc.gov/legionella/index.html
Burstein D. i in., 2016: „Genomic analysis of 38 Legionella species identifies large and diverse effector repertoires”. Nature Genetics, 48(2):167-175
ECDC: „Legionnaires’ disease – Annual Epidemiological Report for 2021”
Fields B.S., Benson R.F., Besser R.E., 2002: „Legionella and Legionnaires’ disease: 25 years of investigation.” Clinical Microbiology Reviews, 15(3):506-526
Gomez-Valero L., Rusniok C., Cazalet C., Buchrieser C., 2011: „Comparative genomics of Legionella species: genomics of niche adaptation”. BMC Genomics, 12, 536
Gomez-Valero L., Rusniok C., Buchrieser C., 2009: „Legionella pneumophila: Population genetics, phylogeny and genomics”. Infection, Genetics and Evolution, 9(5):727-739
Hébert G.A., B M Thomason B.M., P P Harris P.P., M D Hicklin M.D., R M McKinney R.M., 1980: „Pittsburgh pneumonia agent”: a bacterium phenotypically similar to Legionella pneumophila and identical to the TATLOCK bacterium. Ann Intern Med, 92(1):53-4
Oliva G., Sahr T., Buchrieser C., 2018: „The Life Cycle of L. pneumophila: Cellular Differentiation Is Linked to Virulence and Metabolism”. Front Cell Infect Microbiol., 19;8:3
Pancer K., 2013: „Sequence-based typing of Legionella pneumophila strains isolated from hospital water distribution systems as a complementary element of risk assessment of legionellosis in Poland”. Ann Agric Environ Med., 20(3):436-40
Whiley H., Bentham R., 2011: „Legionella longbeachae and Legionellosis.” Emerging Infectious Diseases, 17(4):579–583
Yu V.L., Plouffe J.F. i in., 2002: „Legionella species: pathogenesis, clinical features, and laboratory diagnosis.” Infectious Disease Clinics of North America, 16(1):1-28
Autorzy:
Akredytowane badania wody pod kątem Legionelli
Chcesz sprawdzić jakość wody w Twoim budynku? Zaoszczędź swój czas i zleć nam wykonanie badania, a my zadbamy o cały proces i skonsultujemy z Tobą otrzymane wyniki.
