Legionella | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Legionella sp. ultraviolettivalon alla | ||||||||||
tieteellinen luokittelu | ||||||||||
Verkkotunnus:bakteeritTyyppi:ProteobakteeritLuokka:Gamma proteobakteeritTilaus:LegionellalesPerhe:LegionellaceaeSuku:Legionella | ||||||||||
Kansainvälinen tieteellinen nimi | ||||||||||
Legionella Brenner et ai. 1979 | ||||||||||
Laji [1] | ||||||||||
L. pneumophila typus
|
||||||||||
|
Legionella [2] ( lat. Legionella ) on patogeenisten gramnegatiivisten bakteerien suku luokkaan Gammaproteobacteria . Sisältää Legionella pneumophilan , joka aiheuttaa legionellaitautia , ja Legionella longbeachaen , joka aiheuttaa Pontiac-kuumetta [3] [4] . Legionellaa esiintyy monissa ympäristöissä, mukaan lukien maaperässä ja vesistöissä. Tähän mennessä on kuvattu ainakin 50 lajia ja 70 serotyyppiä .
Soluseinän polysakkaridien sivuketjut ovat näiden organismien antigeenispesifisyyden perusta. Näiden sivuketjujen kemiallinen koostumus - sekä komponentit, joista ne koostuvat, että sokereiden järjestely ketjuissa toistensa suhteen - määrittää somaattisten tai O-antigeenisten determinanttien luonteen , jotka ovat välttämättömiä välineitä serologiselle tutkimukselle. gram-negatiivisten bakteerien luokittelu.
Legionella sai nimensä Philadelphiassa vuonna 1976 puhkeamasta legionelloosista , jolloin 221 ihmistä sairastui tuolloin tuntemattomaan tautiin ja heistä 34 kuoli. Epidemia havaittiin ensimmäisen kerran, kun ihmiset, jotka osallistuivat Yhdysvaltain armeijan veteraanien yhdistykseen, American Legion -kongressiin , sairastuivat. Tämä vuosikongressi pidettiin Philadelphiassa Yhdysvaltojen perustamisen 200-vuotisjuhlan kunniaksi. Tämä amerikkalaisten veteraanien keskuudessa tapahtunut epidemia, joka tapahtui samassa kaupungissa, jossa Yhdysvaltain itsenäisyysjulistus allekirjoitettiin , ja muutama päivä ennen sen allekirjoittamisen 200-vuotispäivää, sai laajaa lehdistöä ja aiheutti suurta huolta väestössä [5] . 18. tammikuuta 1977 eristettiin tähän asti tuntematon taudin aiheuttanut bakteeri. Myöhemmin se nimettiin Legionellaksi .
Legionellaa esiintyy perinteisesti puskuroidussa hiivahiiliagar-viljelmässä (BUDRAG, BCYEA). Bakteeri vaatii kysteiinin ja raudan läsnäolon kasvaakseen, joten se ei kasva tavanomaisella veriagarilla , jota käytetään tavallisissa laboratoriomenetelmissä elävien bakteerisolujen laskemiseen. Tavallisissa laboratoriomenetelmissä legionellan havaitsemiseksi vedestä bakteerit ensin konsentroidaan (sentrifugoimalla ja/tai suodattamalla 0,2 µm:n suodattimien läpi) ennen siirrostusta BUDRAGiin, joka sisältää antibiootteja (esim. glysiini - vankomysiini - polymyksiini - sykloheksimidi , HCVC) järjestyksessä. muiden mikro-organismien estämiseksi näytteissä. Lämpötila- tai happokäsittelyä käytetään myös estämään muiden mikro-organismien kasvua näytteessä. Enintään 10 päivän inkubaation jälkeen, jos kasvaneet pesäkkeet kasvavat BUDRAGissa kysteiinin kanssa eivätkä kasva ilman sitä, tämä on Legionella . Immunologisia tekniikoita käytetään sitten lajin tai serotyypin määrittämiseen [6] .
Vaikka tämä viljelymenetelmä on melko spesifinen useimmille Legionella -lajeille , yksi tutkimus osoitti, että yhteisviljelymenetelmä, joka perustuu bakteerin läheiseen yhteyteen ameeban kanssa, voi olla herkempi, koska se voi tunnistaa bakteerin jopa ameeban sisällä. eikä vain vapaassa muodossa [7] . Näin ollen bakteerien todellinen suuruus klinikalla tai ympäristössä on todennäköisesti aliarvioitu, koska käytettyyn laboratoriomenetelmään liittyy suuri määrä vääriä negatiivisia. Monet klinikat käyttävät Legionella-virtsaantigeenitestiä, jos epäillään Legionellan aiheuttamaa keuhkokuumetta. Tämän testin etuja ovat, että tulokset voidaan saada tunneissa eikä päivissä, kuten viljelmillä, ja että virtsanäyte on helpompi saada kuin yskösnäyte. Haittapuolena on, että tämä testi havaitsee vain Legionella pneumophilan seroryhmän 1 (LP1); vain viljelmällä voidaan havaita muita Legionella -kantoja tai -lajeja ; sekä se, että bakteerin isolaatteja ei säilytetä, mikä estää niiden jatkotutkimuksen legionelloosin puhkeamisen yhteydessä [8] .
Uusia menetelmiä Legionellan nopeaan havaitsemiseen vesinäytteistä ovat: polymeraasiketjureaktio (PCR) ja nopeat immuunimääritysmenetelmät. Näillä menetelmillä saadaan yleensä nopeampia tuloksia.
Luonnollisissa olosuhteissa Legionella pneumophila elää ameebojen sisällä [9] . Hengitettynä bakteerit voivat infektoida alveolaarisia makrofageja, jolloin isännän sisäiset koneistot siirtyvät markkinarakoon, jossa ne voivat lisääntyä. Tämä johtaa Legionnaires-tautiin ja pienemmässä määrin Pontiac-kuumeeseen . Legionella tarttuu ilmassa olevien pisaroiden välityksellä ihmisen hengittämien bakteereja sisältävien nestepisaroiden välityksellä. Yleisiä tartuntalähteitä ovat jäähdytystornit , uima-altaat (erityisesti Skandinavian maissa), kotien vesilämmitysjärjestelmät, suihkulähteet jne. Legionellan luonnollisia lähteitä ovat lammet ja purot. Ihmisestä toiseen siirtymistä ei ole osoitettu [10] .
Kun bakteeri on päässyt isäntään, itämisjakso voi kestää jopa kaksi viikkoa. Prodromaaliset oireet ovat flunssan kaltaisia, mukaan lukien kuume, vilunväristykset ja kuiva yskä. Myöhemmissä vaiheissa tauti aiheuttaa ongelmia maha-suolikanavassa ja hermostossa ja johtaa pahoinvointiin ja ripuliin. Muita vakavan keuhkokuumeen oireita on myös läsnä.
Tauti on kuitenkin yleensä vaaraton useimmille terveille ihmisille, ja se aiheuttaa oireita vain ihmisille, joilla on heikentynyt immuunijärjestelmä tai vanhus. Tämän perusteella vesihuolto- ja käyttöjärjestelmiä tulisi testata aktiivisesti klinikoilla ja hoitokodeissa. Infection Control and Hospital Epidemiology -lehdessä julkaistussa artikkelissa todetaan, että Legionella-infektio sairaaloissa johtaa 28 %:iin kuolemantapauksista ja vedenjakelujärjestelmät ovat tärkeimmät infektion lähteet [11] .
On ehdotettu, että Legionellaa voitaisiin käyttää biologisena aseena. Itse asiassa laboratoriossa on luotu geneettisesti muunnettuja Legionella pneumophila -kantoja, jotka johtavat lähes 100-prosenttiseen eläinten kuolleisuuteen [12] [13] [14] .
Nykyaikaisten molekyyligenetiikan ja solubiologian menetelmien avulla legionellan makrofageissa lisääntymismekanismit ovat vähitellen selkeytymässä. Spesifisiä säätelykaskadeja, jotka ohjaavat solujen erilaistumista , sekä geenisäätelyä on tutkittu. Kuuden L. pneumophila -kannan genomisekvenssit on purettu, ja nyt on mahdollista tutkia kokonaisia genomeja nykyaikaisilla molekyylitekniikoilla. Havaittiin, että eri Legionella -kannoissa on 7-11 % spesifisiä geenejä [15] .
Yleisimmät Legionella - tartuntalähteet ovat jäähdytystornit (käytetään teollisissa jäähdytysjärjestelmissä), kuumavesijärjestelmät ja kylpylät. Muita lähteitä voivat olla suuret keskitetyt ilmastointilaitteet, suihkulähteet, kodin kylmävesijärjestelmät, uima-altaat (etenkin Skandinavian maissa ja Pohjois-Irlannissa) jne. Luonnonlähteitä voivat olla lammet ja purot. Monet valtion virastot, jäähdytystornien valmistajat ja teollisuuden organisaatiot ovat kehittäneet erityisiä suunnittelusuunnitelmia ja suojauskäytäntöjä estääkseen Legionellan kasvun jäähdytystorneissa.
Viimeaikaiset Journal of Infectious Diseases -lehdessä julkaistut tutkimukset osoittavat, että Legionella pneumophila , legionelloosin aiheuttaja, voi kulkeutua ilmassa jopa 6 kilometrin päähän tartuntalähteestä. Ennen oletettiin, että bakteerien leviäminen tapahtuu paljon lyhyemmillä etäisyyksillä. Ryhmä ranskalaisia tutkijoita tutki Pohjois-Ranskan Pas de Calais'n departementissa vuosina 2003-2004 tapahtuneen legionelloosiepidemian yksityiskohtia . Tämän taudinpurkauksen aikana ilmoitettiin 86 tapausta, joista 18 kuoli. Tartunnan lähteeksi osoittautui petrokemian tehtaan jäähdytystorni, ja myöhemmät analyysit osoittivat, että osa uhreista asui 6–7 kilometrin päässä [16] .
Useat Euroopan maat ovat perustaneet eurooppalaisen Legionella -infektioiden työryhmän (EWGLI) [17] jakaakseen tietoa ja kokemuksia mahdollisten Legionella -lähteiden hallinnasta . EWGLI on julkaissut ohjeet Legionellan pesäkkeitä muodostavien yksiköiden (cfu, lisääntymiskykyisten elävien bakteerien lukumäärän) vähentämiseksi litrassa:
Legionella- bakteeri cfu/litra | Tarvitaan kiireellisiä toimia (tarvitaan 35 näytettä per paikka, mukaan lukien 20 vesinäytettä ja 10 vanupuikkoa) |
---|---|
1000 tai vähemmän | Järjestelmä on hallinnassa. |
yli 1 000 - 10 000 |
Tarkistetaan toimintaohjelmaa. Bakteerimäärä on vahvistettava välittömästi ottamalla näytteitä muistiin. Jos sama määrä todetaan toistuvasti, on suoritettava valvontatoimenpiteiden tarkistus ja riskinarviointi tarvittavien korjaavien toimenpiteiden määrittämiseksi. |
yli 10 000 | Ota käyttöön korjaavat toimenpiteet. Toistetut näytteet tulee ottaa välittömästi. Varotoimenpiteenä tarvittava biosidi johdetaan veteen. Riskinarviointi- ja valvontatoimet tulee tarkistaa korjaavien toimenpiteiden määrittämiseksi. (150+ cfu/ml terveydenhuoltolaitoksissa tai hoitokodeissa vaatii välittömiä toimia). |
Maailman terveysjärjestön verkkosivuilla julkaistun artikkelin "Legionella ja legionelloosin ehkäisy" [18] mukaan lämpötila vaikuttaa legionellan selviytymiseen seuraavilla tavoilla :
Muut lähteet [19] [20] [21] puhuvat muista lämpötila-alueista:
Legionellan kasvua kontrolloidaan kemiallisin tai lämpömenetelmin. Halvin ja tehokkain valvontamenetelmä on pitää kylmä vesi alle 25°C ja lämmin vesi yli 51°C. Kupari-hopea-ionisaatio on myrkyllistä bakteereille ja tuhoaa pysyvästi biofilmejä ja limaa, jotka voivat sisältää Legionellaa . Tähän mennessä Yhdysvaltain ympäristönsuojeluvirasto ei ole testannut minkään kupari-hopea-järjestelmän tehokkuutta eikä hyväksynyt niitä biosidiksi käytettäväksi Amerikassa. Sama pätee Eurooppaan. Klooraus klooridioksidilla tai monoklooriamiinilla on erittäin tehokas hapettava biosidi. Ultraviolettisäteily on erinomainen puhdistusmenetelmä, mutta se ei ole tehokas suurissa vesijärjestelmissä. Bakteerien täydellinen poistaminen lämpökäsittelyllä on vain osittain tehokasta ja kallista. Otsoni on erittäin tehokas biosidi jäähdytystorneissa, suihkulähteissä ja kylpylöissä [22] .
Kloori on erittäin tehokas kemiallinen käsittelyaine. Järjestelmiin, joissa on pieniä ongelmia, klooripitoisuus 0,5 × 10 -6 (yksi kloorimolekyyli 2 miljoonaa vesimolekyyliä kohti) on riittävä. Järjestelmät, joissa on merkittäviä Legionella -ongelmia , vaativat jopa 3 × 10 -6 vapaata klooria (6 kloorimolekyyliä 2 miljoonaa vesimolekyyliä kohti). Tämä klooripitoisuus tuhoaa kupariputket 7-10 vuodessa. Venäjällä klooraus on tärkein veden desinfiointimenetelmä.
Maailman terveysjärjestö tunnustaa kaupallisesti kuparin ja hopean ionisoinnin keinoksi torjua legionellaa . Jos kupari- ja hopea-ionien oikea pitoisuus säilyy, ottaen huomioon veden käyttö ja virtaus, niin vedenjakelujärjestelmän kaikkien osien desinfiointi kestää 30-45 päivää. Tietyt tekniset järjestelyt ja spesifikaatiot vaaditaan, kuten kammiokenno, jossa on 10 ampeeria ionia kohti, tai automaattisesti vaihtuva jännite vähintään 0-100 voltin tasajännitteellä jne. Pool-ionigeneraattoreita ei ole suunniteltu hallitsemaan Legionellaa suurissa vesijärjestelmissä.
Ionisointi on tehokasta sairaalarakennuksissa, hotelleissa, hoitokodeissa ja useimmissa suurissa rakennuksissa. Cu-Ag ei sovellu jäähdytystorniin, joissa pH yli 8,6 aiheuttaa kuparin saostumista. Vuonna 2003 ionisaation käyttöä tukeneet tutkijat kehittivät nelivaiheisen prosessin tutkimustensa validointiin. Ionisointi oli ensimmäinen sairaalan desinfiointiprosessi, joka täytti ehdotetun nelivaiheisen arvioinnin, ja sen jälkeen yli sata sairaalaa on ottanut sen käyttöön [23] . Lisätutkimukset osoittavat, että ionisaatio on tehokkaampaa kuin lämpökäsittely [24] .
Yhdysvaltain ympäristönsuojeluvirasto on hyväksynyt klooridioksidin juomaveden päädesinfiointiaineeksi vuodesta 1945 lähtien. Se ei tuota syöpää aiheuttavia sivutuotteita, kuten klooria, eikä se ole raskasmetalli, kuten kupari, jolla on rajoitettu käyttötarkoitus. Se on osoittautunut erinomaiseksi torjunta-aineeksi Legionellalle kylmässä ja kuumassa vedessä, jonka ominaisuuksiin biosidina eivät vaikuta pH tai korroosionestoaineet, kuten piidioksidi tai fosfaatti. Vaihtoehtona on monoklooriamiini . Kuten kloori tai klooridioksidi, myös monokloramiini on Yhdysvaltain ympäristönsuojeluviraston hyväksymä ensisijaiseksi juomaveden desinfiointiaineeksi. Euroopan maista Italia ja Saksa käyttävät klooridioksidia ja Iso-Britannia käyttää monoklooriamiinia [25] . Venäjällä vesi on pääasiassa kloorattua [26] .
Legionelloosiin ei ole rokotetta. Rokotustutkimuksissa on käytetty lämpötapettuja tai asetonilla tapettuja soluja, joissa marsut infektoidaan sitten vatsaontelonsisäisesti tai ilmassa olevien pisaroiden välityksellä. Molemmat rokotteet antoivat keskivaikean tai korkean suojan. Kävi ilmi, että suoja riippuu rokotteen annoksesta ja korreloi veren vasta-ainepitoisuuksien kanssa.
Yksinkertaisimmat mikro-organismit ovat Legionellan luonnollisia isäntiä . Siten on osoitettu, että Legionella pneumophila voi tartuttaa 14 amebalajia (erityisesti Hartmanellae ja Acanthamoeba ) ja kahta ripsilajia [27] . Lisäksi on olemassa monia filogeneettisesti sukua, mutta ei sukua Legionella-sukuun , "Legionella-like ameba patogens" (en. "Legionella-like ameba patogens", LLAP), joista ei oikeastaan tiedetä mitään [28] . Ameeba nielaisee bakteerin ja sulkeutuu fagosomiin [29] , mutta fagosomi ei muutu lysosomiksi ja sen sijaan, että se hajoaisi, bakteeri jatkaa olemassaoloaan "Legionellaa sisältävänä vakuolina, LCV" [30] . Sitä ympäröi karkea endoplasminen verkkokalvo [29] . Tässä bakteeri lisääntyy, kunnes isännän aineenvaihduntakyky on käytetty loppuun, minkä jälkeen se pääsee sytoplasmaan ja päätyy ympäristöön isännän kuoleman myötä [27] . ympäristö ameban erittämissä eksosytoottisissa vesikkeleissä [31] Vakuolissa olemassaolonsa aikana Legionella käyttää tyypin IV eritysjärjestelmää tuomaan noin 300 erilaista proteiinia isäntäsoluun modifioimalla sitä sen tarpeisiin sopivaksi [32] Monilla näistä proteiineista on homologiaa eukaryoottisten proteiinien kanssa, ja ne on todennäköisesti saatu evoluutionaalisesti horisontaalisella geenisiirrolla [32] Erityisesti Legionella pneumophila ei pysty syntetisoimaan minohapot kysteiini , arginiini , isoleusiini , leusiini , valiini ja treoniini ja vastaanottaa ne isäntäorganismista [32] .