Legionella | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Legionella sp. pod ultrafialovým světlem | ||||||||||
vědecká klasifikace | ||||||||||
Doména:bakterieTyp:ProteobakterieTřída:Gama proteobakterieObjednat:LegionellalesRodina:LegionellaceaeRod:Legionella | ||||||||||
Mezinárodní vědecký název | ||||||||||
Legionella Brenner a kol. 1979 | ||||||||||
Druh [1] | ||||||||||
L. pneumophila typus
|
||||||||||
|
Legionella [2] ( lat. Legionella ) je rod patogenních gramnegativních bakterií ze třídy Gammaproteobacteria . Zahrnuje Legionella pneumophila , která způsobuje legionářskou nemoc , a Legionella longbeachae , která způsobuje Pontiac horečku [3] [4] . Legionella se vyskytuje v mnoha prostředích, včetně půdy a vodních systémů. Dosud bylo popsáno nejméně 50 druhů a 70 sérotypů .
Postranní řetězce polysacharidů buněčné stěny jsou základem pro antigenní specifitu těchto organismů. Chemické složení těchto postranních řetězců - jak složek, ze kterých se skládají, tak vzájemného uspořádání cukrů v řetězcích - určuje povahu somatických nebo O-antigenních determinant , které jsou nezbytným nástrojem pro sérologické klasifikace gramnegativních bakterií.
Legionella získala své jméno podle propuknutí legionelózy ve Filadelfii v roce 1976, kdy onemocnělo tehdy neznámou nemocí 221 lidí a 34 z nich zemřelo. Ohnisko bylo poprvé zaznamenáno, když lidé, kteří se zúčastnili sjezdu amerických legií , sdružení veteránů americké armády, onemocněli. Tento sjezd se konal ve Philadelphii na oslavu dvoustého výročí založení Spojených států. Tato epidemie mezi americkými veterány, která se stala ve stejném městě, kde byla podepsána Deklarace nezávislosti USA , a několik dní před 200. výročím jejího podepsání, se dočkala rozsáhlého tisku a vyvolala velké znepokojení mezi obyvatelstvem [5] . 18. ledna 1977 byla izolována dosud neznámá bakterie, která nemoc způsobila. Následně byla pojmenována Legionella .
Legionella se tradičně nachází v kultuře na pufrovaném kvasinkovém agaru s aktivním uhlím (BUDRAG, BCYEA). Bakterie vyžaduje k růstu přítomnost cysteinu a železa, a proto neroste na běžném krevním agaru , který se používá ve standardních laboratorních metodách počítání živých bakteriálních buněk. Ve standardních laboratorních postupech pro detekci Legionelly ve vodě jsou bakterie nejprve koncentrovány (centrifugací a/nebo filtrací přes 0,2 µm filtry) před inokulací na BUDRAG obsahující antibiotika (např. glycin - vankomycin - polymyxin - cykloheximid , HCVC) v pořadí k potlačení jiných mikroorganismů ve vzorcích. K inhibici růstu jiných mikroorganismů ve vzorku se také používá úprava teplotou nebo kyselinou. Pokud po inkubaci po dobu až 10 dnů rostou vyrostlé kolonie na BUDRAG s cysteinem a nerostou bez něj, jedná se o Legionellu . K určení druhu nebo sérotypu se pak používají imunologické techniky [6] .
Ačkoli je tato kultivační metoda zcela specifická pro většinu druhů Legionella , jedna studie ukázala, že metoda společné kultivace, která se opírá o těsné spojení bakterie s amébou, může být citlivější, protože dokáže rozpoznat bakterii dokonce přítomnou uvnitř améby. a to nejen ve volné formě [7] . V souladu s tím bude skutečná velikost přítomnosti bakterií na klinice nebo v prostředí pravděpodobně podhodnocena kvůli velkému počtu falešně negativních výsledků, které jsou vlastní použité laboratorní metodice. Mnoho klinik používá test Legionella Urinary Antigen, pokud existuje podezření na pneumonii způsobenou Legionellou. Výhody tohoto testu spočívají v tom, že výsledky lze získat během několika hodin spíše než dnů jako u kultur a že vzorek moči je snazší získat než vzorek sputa. Nevýhody jsou, že tento test detekuje pouze Legionella pneumophila séroskupina 1 (LP1); pouze kultura může detekovat jiné kmeny nebo druhy Legionella ; stejně jako skutečnost, že izoláty bakterie nejsou zachovány, což brání jejich dalšímu studiu v případě propuknutí legionelózy [8] .
Nové metody pro rychlou detekci legionel ve vzorcích vody jsou: polymerázová řetězová reakce (PCR) a metody rychlého imunotestu. Tyto metody obvykle poskytují rychlejší výsledky.
V přirozených podmínkách žije Legionella pneumophila uvnitř améb [9] . Při vdechnutí mohou bakterie infikovat alveolární makrofágy a přepnout vnitřní aparát hostitele do výklenku, kde se mohou množit. To má za následek legionářskou chorobu a v menší míře i pontiackou horečku . Legionella se přenáší vzdušnými kapkami prostřednictvím kapiček kapaliny obsahujících bakterie, které člověk vdechne. Běžnými zdroji nákazy jsou chladicí věže , bazény (zejména ve skandinávských zemích), systémy ohřevu vody v domácnostech, fontány atd. Mezi přírodní zdroje legionely patří rybníky a potoky. Přenos z člověka na člověka nebyl prokázán [10] .
Jakmile bakterie vstoupí do hostitele, může inkubační doba trvat až dva týdny. Prodromální příznaky jsou podobné chřipce, včetně horečky, zimnice a suchého kašle. V pozdějších fázích onemocnění způsobuje problémy s gastrointestinálním traktem a nervovým systémem a vede k nevolnosti a průjmu. Jsou přítomny i další příznaky těžkého zápalu plic.
Pro většinu zdravých lidí je však onemocnění obvykle neškodné a symptomy má tendenci vyvolat pouze u lidí s oslabeným imunitním systémem nebo u starších osob. Na základě toho by měly být systémy zásobování a používání vody aktivně testovány na klinikách a v pečovatelských domech. Článek publikovaný v časopise Infection Control and Hospital Epidemiology uvádí, že infekce legionelou v nemocnicích má za následek 28 % úmrtí a hlavním zdrojem infekce jsou rozvody vody [11] .
Bylo navrženo, že Legionella by mohla být použita jako biologická zbraň. V laboratoři byly skutečně vytvořeny geneticky modifikované kmeny Legionella pneumophila , které vedou k téměř 100% úmrtnosti zvířat [12] [13] [14] .
S využitím moderních metod molekulární genetiky a buněčné biologie se postupně objasňují mechanismy, kterými se legionella v makrofázích rozmnožuje. Byly zkoumány specifické regulační kaskády řídící buněčnou diferenciaci , stejně jako genová regulace. Genomové sekvence šesti kmenů L. pneumophila byly dešifrovány a nyní je možné studovat celé genomy pomocí moderních molekulárních technik. Bylo zjištěno, že různé kmeny Legionelly mají 7–11 % specifických genů [15] .
Nejběžnějšími zdroji kontaminace Legionelou jsou chladicí věže (používané v průmyslových chladicích systémech), systémy teplé užitkové vody a lázně. Jiné zdroje mohou zahrnovat velké centralizované klimatizace, fontány, domácí systémy studené vody, bazény (zejména ve skandinávských zemích a Severním Irsku) atd. Přírodní zdroje mohou zahrnovat rybníky a potoky. Mnoho vládních úřadů, výrobců chladicích věží a průmyslových organizací vyvinulo specifická konstrukční schémata a postupy zadržování, aby se zabránilo růstu legionely v chladicích věžích.
Nedávné studie publikované v Journal of Infectious Diseases naznačují, že Legionella pneumophila , původce legionelózy, může cestovat vzduchem až 6 km od zdroje infekce. Dříve se předpokládalo, že k přenosu bakterií dochází na mnohem kratší vzdálenosti. Skupina francouzských vědců zkoumala detaily epidemie legionelózy, ke které došlo v departementu Pas de Calais v severní Francii v letech 2003-2004. Během této epidemie bylo hlášeno 86 případů, z nichž 18 zemřelo. Zdrojem nákazy se ukázala být chladicí věž petrochemického závodu a následná analýza ukázala, že některé z obětí žily 6–7 km daleko [16] .
Několik evropských zemí založilo Evropskou pracovní skupinu pro legionelové infekce (EWGLI) [17] za účelem sdílení znalostí a zkušeností v oblasti kontroly možných zdrojů legionelly . EWGLI zveřejnila pokyny pro snížení počtu jednotek tvořících kolonie (cfu, počet živých bakterií schopných reprodukce) Legionella na litr:
Bakterie Legionella cfu/litr | Je nutná naléhavá akce (35 vzorků na jedno místo, včetně 20 vzorků vody a 10 tamponů) |
---|---|
1000 nebo méně | Systém je pod kontrolou. |
více než 1 000 až 10 000 |
Upravte operační program. Počet bakterií by měl být okamžitě potvrzen odebráním vzorků. Pokud je stejné množství zjištěno opakovaně, měla by být provedena revize kontrolních opatření a posouzení rizik za účelem stanovení nezbytných nápravných opatření. |
přes 10 000 | Zavést nápravná opatření. Opakované vzorky by měly být odebrány okamžitě. Jako preventivní opatření je do vody zaveden potřebný biocid. Hodnocení rizik a kontrolní činnosti by měly být přezkoumány za účelem stanovení nápravných opatření. (150+ cfu/ml ve zdravotnických zařízeních nebo pečovatelských domech vyžaduje okamžitou akci). |
Podle článku „Legionella a prevence legionelózy“ [18] , publikovaném na stránkách Světové zdravotnické organizace , teplota ovlivňuje přežití Legionel následujícím způsobem :
Jiné zdroje [19] [20] [21] hovoří o dalších rozsazích teplot:
Růst legionel je řízen chemickými nebo tepelnými metodami. Nejlevnější a nejúčinnější metodou kontroly je udržovat studenou vodu pod 25 °C a teplou nad 51 °C. Ionizace mědi a stříbra je toxická pro bakterie, trvale ničí biofilmy a hlen, které mohou obsahovat Legionellu . Doposud nebyl žádný ze systémů měď-stříbro testován na účinnost americkou agenturou pro ochranu životního prostředí a schválen jí jako biocid pro použití v Americe. Totéž platí pro Evropu. Chlorace oxidem chloričitým nebo monochloraminem je extrémně účinný oxidační biocid. Ultrafialové záření je vynikající metodou dekontaminace, ale není účinné ve velkých vodních systémech. Úplné odstranění bakterií tepelným zpracováním je jen částečně účinné a nákladné. Ozon je extrémně účinný biocid pro chladicí věže, fontány a lázně [22] .
Chlór je velmi účinný prostředek pro chemické ošetření. Pro systémy s menšími problémy postačuje obsah chloru 0,5×10 −6 (jedna molekula chloru na 2 miliony molekul vody). Systémy s významnými problémy s legionelou vyžadují až 3×10 −6 volného chlóru (6 molekul chloru na 2 miliony molekul vody). Tato hladina chlóru zničí měděné trubky během 7 až 10 let. V Rusku je chlorace hlavní metodou dezinfekce vody.
Ionizace mědi a stříbra je komerčně uznávána Světovou zdravotnickou organizací jako prostředek kontroly legionely . Při dodržení správného obsahu iontů mědi a stříbra s přihlédnutím k použití a průtoku vody pak dezinfekce všech částí rozvodu vody trvá od 30 do 45 dnů. Jsou vyžadována určitá technická opatření a specifikace, jako je komorový článek s 10 A na iont nebo automaticky se měnící napětí s alespoň 0-100 volty DC atd. Generátory bazénových iontů nejsou navrženy pro regulaci legionely ve velkých vodních systémech.
Ionizace je účinná v nemocničních budovách, hotelech, pečovatelských domech a většině velkých budov. Cu-Ag není vhodný pro chladicí věže, kde pH nad 8,6 vede k vysrážení mědi. V roce 2003 výzkumníci, kteří podporovali použití ionizace, vyvinuli čtyřstupňový proces pro ověření svého výzkumu. Ionizace byla prvním nemocničním dezinfekčním procesem, který splnil navrhované čtyřstupňové hodnocení, a od té doby ji přijalo více než sto nemocnic [23] . Další studie ukazují, že ionizace je účinnější než tepelné zpracování [24] .
Oxid chloričitý je od roku 1945 akceptován americkou agenturou pro ochranu životního prostředí jako hlavní dezinfekční prostředek pro pitnou vodu. Nevytváří žádné karcinogenní vedlejší produkty, jako je chlór, ani to není těžký kov jako měď, který má omezené použití. Ukázalo se, že je vynikajícím prostředkem pro hubení Legionelly ve studené a horké vodě, jehož vlastnosti jako biocidu nejsou ovlivněny pH nebo inhibitory koroze, jako je oxid křemičitý nebo fosfát. Alternativou je monochloramin . Stejně jako chlor nebo oxid chloričitý je monochloramin schválen americkou agenturou pro ochranu životního prostředí jako primární dezinfekční prostředek pro pitnou vodu. Z evropských zemí používají chlordioxid Itálie a Německo a Spojené království používá monochloramin [25] . V Rusku se voda hlavně chloruje [26] .
Proti legionelóze neexistuje žádná vakcína. Vakcinační studie byly provedeny s použitím teplem usmrcených buněk nebo buněk usmrcených acetonem, ve kterých jsou pak morčata infikována intraperitoneálně nebo vzdušnými kapénkami. Obě vakcíny poskytly střední až vysokou ochranu. Ukázalo se, že ochrana závisí na dávce vakcíny a koreluje s hladinami protilátek v krvi.
Přirozenými hostiteli Legionelly jsou nejjednodušší mikroorganismy . Bylo tedy prokázáno, že Legionella pneumophila může infikovat 14 druhů améb (zejména Hartmanellae a Acanthamoeba ) a dva druhy nálevníků [27] . Kromě toho existuje mnoho fylogeneticky příbuzných, ale nesouvisejících s rodem Legionella , „Legionella-like amoeba pathogens“ (en. „Legionella-like amoeba pathogens“, LLAP), o kterých není ve skutečnosti nic známo [28] . Bakterie je pohlcena amébou a uzavřena ve fagozomu [29] , ale fagozom se nezmění na lysozom a místo toho, aby byla trávena, bakterie nadále existuje jako „Vakuola obsahující Legionellu, LCV“ [30] Je obklopena hrubým endoplazmatickým retikulem [29] Zde se bakterie množí až do vyčerpání metabolických schopností hostitele, poté se dostává do cytoplazmy a končí v prostředí se smrtí hostitele [27] . prostředí v exocytotických vezikulách vylučovaných amébou [31] Legionella během své existence ve vakuole používá sekreční systém typu IV k zavedení asi 300 různých proteinů do hostitelské buňky, kterou modifikuje tak, aby vyhovovala jejím potřebám [32] Mnoho z těchto proteinů má homologie s eukaryotními proteiny a nejspíše byly evolučně získány horizontálním přenosem genů [32] Zejména Legionella pneumophila nemůže syntetizovat aminokyseliny cystein , arginin , isoleucin , leucin , valin a threonin a přijímá je z hostitelského organismu [32] .