Legionella | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ||||||||||
videnskabelig klassifikation | ||||||||||
Domæne:bakterieType:ProteobakterierKlasse:Gamma proteobakterierBestille:LegionellalesFamilie:LegionellaceaeSlægt:Legionella | ||||||||||
Internationalt videnskabeligt navn | ||||||||||
Legionella Brenner et al. 1979 | ||||||||||
Arter [1] | ||||||||||
L. pneumophila typus
|
||||||||||
|
Legionella [2] ( lat. Legionella ) er en slægt af patogene gram -negative bakterier fra klassen Gammaproteobacteria . Omfatter Legionella pneumophila , som forårsager legionærsygdom , og Legionella longbeachae , som forårsager Pontiac-feber [3] [4] . Legionella findes i mange miljøer, herunder jord- og vandsystemer. Mindst 50 arter og 70 serotyper er blevet beskrevet til dato.
Sidekæderne af cellevægspolysaccharider er grundlaget for disse organismers antigene specificitet. Den kemiske sammensætning af disse sidekæder - både de komponenter, som de er sammensat af, og arrangementet af sukkerarter i forhold til hinanden i kæderne - bestemmer arten af de somatiske eller O-antigene determinanter , som er et nødvendigt værktøj for den serologiske klassificering af gram-negative bakterier.
Legionella har fået sit navn fra et udbrud af legionellose i Philadelphia i 1976, hvor 221 mennesker blev syge af en dengang ukendt sygdom, og 34 af dem døde. Udbruddet blev først bemærket, da folk, der deltog i en American Legion Convention , en sammenslutning af veteraner fra det amerikanske militær, blev syge. Dette stævne blev afholdt i Philadelphia for at fejre 200-året for grundlæggelsen af USA. Denne epidemi blandt amerikanske veteraner, som skete i samme by, hvor den amerikanske uafhængighedserklæring blev underskrevet , og få dage før 200-året for underskrivelsen, fik omfattende presseomtale og vakte stor bekymring blandt befolkningen [5] . Den 18. januar 1977 blev en hidtil ukendt bakterie, der forårsagede sygdommen, isoleret. Efterfølgende fik den navnet Legionella .
Legionella findes traditionelt i kultur på bufret gærkulsagar (BUDRAG, BCYEA). Bakterien kræver tilstedeværelse af cystein og jern for at vokse og vokser derfor ikke på konventionel blodagar , som bruges i standard laboratoriemetoder til at tælle levende bakterieceller. I standardlaboratorieprocedurer til påvisning af Legionella i vand koncentreres bakterier først (ved centrifugering og/eller filtrering gennem 0,2 µm filtre) før podning på BUDRAG indeholdende antibiotika (f.eks. glycin - vancomycin - polymyxin - cycloheximid , HCVC) for at at undertrykke andre mikroorganismer i prøver. Temperatur- eller syrebehandling bruges også til at hæmme væksten af andre mikroorganismer i prøven. Efter inkubation i op til 10 dage, hvis dyrkede kolonier vokser på BUDRAG med cystein og ikke vokser uden det, så er dette Legionella . Immunologiske teknikker bruges derefter til at fastslå arten eller serotypen [6] .
Selvom denne dyrkningsmetode er ret specifik for de fleste Legionella -arter , viste en undersøgelse, at en samdyrkningsmetode, der er afhængig af bakteriens tætte tilknytning til amøben, kan være mere følsom, da den kan genkende bakterien selv inde i amøben, og ikke kun i den frie form [7] . Følgelig vil den sande størrelse af bakteriel tilstedeværelse i klinikken eller miljøet sandsynligvis blive undervurderet på grund af det store antal falske negativer, der er iboende i den anvendte laboratoriemetodologi. Mange klinikker bruger Legionella Urinary Antigen test, hvis der er mistanke om lungebetændelse forårsaget af Legionella. Fordelene ved denne test er, at resultater kan opnås inden for timer i stedet for dage som med kulturer, og at en urinprøve er lettere at få end en sputumprøve. Ulemperne er, at denne test kun påviser Legionella pneumophila serogruppe 1 (LP1); kun kultur kan påvise andre stammer eller arter af Legionella ; samt at isolater af bakterien ikke bevares, hvilket forhindrer deres videre undersøgelse i tilfælde af udbrud af legionellose [8] .
Nye metoder til hurtig påvisning af Legionella i vandprøver er: polymerasekædereaktion (PCR) og hurtige immunoassay-metoder. Disse metoder giver normalt hurtigere resultater.
Under naturlige forhold lever Legionella pneumophila inde i amøber [9] . Når de inhaleres, kan bakterierne inficere alveolære makrofager, hvilket ændrer værtens interne maskineri til en niche, hvor de kan formere sig. Dette resulterer i legionærsyge og i mindre grad Pontiac-feber . Legionella overføres af luftbårne dråber gennem væskedråber indeholdende bakterier indåndet af en person. Almindelige smittekilder er køletårne , svømmebassiner (især i skandinaviske lande), vandvarmesystemer til hjemmet, springvand osv. Naturlige kilder til Legionella omfatter damme og vandløb. Overførsel fra person til person er ikke blevet påvist [10] .
Når bakterien er kommet ind i værten, kan det tage op til to uger for en inkubationsperiode. Prodromale symptomer er influenzalignende, herunder feber, kulderystelser og tør hoste. I senere stadier giver sygdommen problemer med mave-tarmkanalen og nervesystemet og fører til kvalme og diarré. Andre symptomer på alvorlig lungebetændelse er også til stede.
Sygdommen er dog sædvanligvis ufarlig for de fleste raske mennesker og har en tendens til kun at give symptomer hos mennesker med et svækket immunsystem eller hos ældre. Ud fra dette bør vandforsyning og brugssystemer aktivt testes i klinikker og plejehjem. En artikel offentliggjort i tidsskriftet Infection Control and Hospital Epidemiology fastslår, at legionellainfektion på hospitaler resulterer i 28% af dødsfaldene, og vanddistributionssystemer er de vigtigste kilder til infektion [11] .
Det er blevet foreslået, at Legionella kunne bruges som et biologisk våben. Faktisk er genetisk modificerede stammer af Legionella pneumophila blevet skabt i laboratoriet , som resulterer i næsten 100% dødelighed hos dyr [12] [13] [14] .
Gennem brugen af moderne metoder til molekylær genetik og cellebiologi bliver de mekanismer, som legionella bruger til at reproducere i makrofager, gradvist tydelige. Specifikke regulatoriske kaskader, der styrer cellulær differentiering , er blevet undersøgt såvel som genregulering. De genomiske sekvenser af seks stammer af L. pneumophila er blevet dechifreret , og det er nu muligt at studere hele genomer ved hjælp af moderne molekylære teknikker. Det blev fundet, at forskellige stammer af Legionella har 7-11% af specifikke gener [15] .
De mest almindelige kilder til Legionella - forurening er køletårne (bruges i industrielle kølesystemer), varmtvandssystemer til boliger og spabade. Andre kilder kan omfatte store centraliserede klimaanlæg, springvand, hjemmekoldtvandssystemer, swimmingpools (især i de skandinaviske lande og Nordirland) osv. Naturlige kilder kan omfatte damme og vandløb. Mange offentlige myndigheder, producenter af køletårne og brancheorganisationer har udviklet specifikke designordninger og indeslutningspraksis for at forhindre væksten af legionella i køletårne.
Nylige undersøgelser offentliggjort i Journal of Infectious Diseases viser, at Legionella pneumophila , det forårsagende middel til legionellose, kan rejse gennem luften op til 6 km fra infektionskilden. Før antog man, at overførsel af bakterier sker over meget kortere afstande. En gruppe franske forskere undersøgte detaljerne i legionellose-epidemien, der fandt sted i departementet Pas de Calais i det nordlige Frankrig i 2003-2004. Under dette udbrud blev 86 tilfælde rapporteret, hvoraf 18 døde. Kilden til infektionen viste sig at være køletårnet på et petrokemisk anlæg, og efterfølgende analyser viste, at nogle af ofrene boede 6-7 km væk [16] .
Adskillige europæiske lande har etableret den europæiske arbejdsgruppe for legionellainfektioner (EWGLI) [17] for at dele viden og erfaring med at kontrollere mulige kilder til legionella . EWGLI har offentliggjort retningslinjer for reduktion af antallet af kolonidannende enheder (cfu, antallet af levende bakterier, der er i stand til at reproducere) af Legionella pr. liter:
Legionella bakterier cfu/liter | Der kræves hasteforanstaltninger (35 prøver påkrævet pr. sted, inklusive 20 vandprøver og 10 podninger) |
---|---|
1000 eller mindre | Systemet er under kontrol. |
mere end 1.000 til 10.000 |
Revidere driftsprogrammet. Bakterietallet skal bekræftes øjeblikkeligt ved genindsamling af prøver. Hvis den samme mængde findes gentagne gange, bør der foretages en gennemgang af kontrolforanstaltninger og en risikovurdering for at bestemme de nødvendige korrigerende handlinger. |
over 10.000 | Indfør korrigerende foranstaltninger. Gentagne prøver skal tages med det samme. Som en sikkerhedsforanstaltning indføres det nødvendige biocid i vandet. Risikovurderings- og kontrolaktiviteterne bør gennemgås for at bestemme korrigerende handlinger. (150+ cfu/mL i sundhedsfaciliteter eller plejehjem kræver øjeblikkelig handling). |
Ifølge artiklen "Legionella and the prevention of legionellose" [18] , offentliggjort på World Health Organizations hjemmeside , påvirker temperaturen legionellas overlevelse på følgende måder :
Andre kilder [19] [20] [21] taler om andre temperaturområder:
Legionella- vækst kontrolleres af kemiske eller termiske metoder. Den billigste og mest effektive kontrolmetode er at holde koldt vand under 25°C og varmt vand over 51°C. Kobber-sølv ionisering er giftig for bakterier og ødelægger permanent biofilm og slim, der kan indeholde legionella . Til dato er ingen af kobber-sølv-systemerne blevet testet for effektivitet af US Environmental Protection Agency og godkendt af dem som et biocid til brug i Amerika. Det samme gælder for Europa. Klorering med klordioxid eller monochloramin er et yderst effektivt oxiderende biocid. Ultraviolet stråling er en fremragende dekontamineringsmetode, men er ikke effektiv i store vandsystemer. Fuldstændig fjernelse af bakterier ved varmebehandling er kun delvist effektivt og dyrt. Ozon er et ekstremt effektivt biocid til køletårne, springvand og spabade [22] .
Klor er et meget effektivt kemisk behandlingsmiddel. For systemer med mindre problemer er et klorindhold på 0,5×10 −6 (et klormolekyle pr. 2 millioner vandmolekyler) tilstrækkeligt. Systemer med betydelige legionellaproblemer kræver op til 3×10 −6 frit klor (6 klormolekyler pr. 2 millioner vandmolekyler). Dette niveau af klor ødelægger kobberrør inden for 7 til 10 år. I Rusland er klorering den vigtigste metode til vanddesinfektion.
Kobber-sølv ionisering er kommercielt anerkendt af Verdenssundhedsorganisationen som et middel til at kontrollere Legionella . Hvis det korrekte indhold af kobber- og sølvioner opretholdes under hensyntagen til brugen og strømmen af vand, tager desinfektionen af alle dele af vanddistributionssystemet fra 30 til 45 dage. Visse tekniske arrangementer og specifikationer er påkrævet, såsom en kammercelle med 10 ampere pr. ion, eller automatisk skiftende spænding med mindst 0-100 volt DC osv. Pooliongeneratorer er ikke designet til at kontrollere Legionella i store vandsystemer.
Ionisering er effektiv i hospitalsbygninger, hoteller, plejehjem og de fleste store bygninger. Cu-Ag er ikke egnet til køletårne, hvor pH over 8,6 resulterer i kobberudfældning. I 2003 udviklede forskere, der støttede brugen af ionisering, en fire-trins proces til at validere deres forskning. Ionisering var den første hospitalsdesinfektionsproces, der imødekom den foreslåede fire-trins vurdering, og er siden blevet vedtaget af mere end hundrede hospitaler [23] . Yderligere undersøgelser viser, at ionisering er mere effektiv end varmebehandling [24] .
Klordioxid er blevet accepteret af US Environmental Protection Agency som det vigtigste desinfektionsmiddel til drikkevand siden 1945. Det producerer ingen kræftfremkaldende biprodukter som klor, og det er heller ikke et tungmetal som kobber, der har begrænset anvendelse. Det har vist sig at være et fremragende middel til bekæmpelse af legionella i koldt og varmt vand, hvis egenskaber som biocid ikke påvirkes af pH eller korrosionshæmmere som silica eller fosfat. Et alternativ er monochloramin . Ligesom klor eller klordioxid er monochloramin godkendt af US Environmental Protection Agency som et primært desinfektionsmiddel til drikkevand. Blandt europæiske lande bruger Italien og Tyskland klordioxid, og Storbritannien bruger monochloramin [25] . I Rusland er vand hovedsageligt kloreret [26] .
Der findes ingen vaccine mod legionellose. Vaccinationsundersøgelser er blevet udført med varmedræbte eller acetonedræbte celler, hvor marsvin derefter inficeres intraperitonealt eller med luftbårne dråber. Begge vacciner gav moderat til høj beskyttelse. Det viste sig, at beskyttelse afhænger af dosis af vaccinen og korrelerer med niveauet af antistoffer i blodet.
De enkleste mikroorganismer er de naturlige værter for legionella . Det er således blevet vist, at Legionella pneumophila kan inficere 14 arter af amøber (især Hartmanellae og Acanthamoeba ) og to arter af ciliater [27] . Derudover er der mange fylogenetisk beslægtede, men ikke beslægtede med slægten Legionella , "Legionella-like amoeba pathogens" (en. "Legionella-like amoeba pathogens", LLAP), som man ikke rigtig ved noget om [28] . Bakterien opsluges af amøben og indesluttes i et fagosom [29] , men fagosomet bliver ikke til et lysosom og i stedet for at blive fordøjet, fortsætter bakterien med at eksistere som en "Legionella-holdig, vakuole, LCV" [30] er omgivet af det ru endoplasmatiske reticulum [29] Her formerer bakterien sig, indtil værtens stofskifteevne er udtømt, hvorefter den kommer ind i cytoplasmaet og ender i miljøet med værtens død [27] Legionella kan også trænge ind. miljøet i eksocytotiske vesikler udskilt af amøber [31] Under sin eksistens i vakuolen, bruger Legionella Type IV-sekretionssystemet til at introducere omkring 300 forskellige proteiner i værtscellen, og modificerer den, så den passer til dens behov [32] Mange af disse proteiner har homologi med eukaryote proteiner og blev højst sandsynligt evolutionært opnået ved horisontal genoverførsel [32] Især kan Legionella pneumophila ikke syntetisere en minosyrer cystein , arginin , isoleucin , leucin , valin og threonin og modtager dem fra værtsorganismen [32] .