Legionella in Trinkwassersystemen
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Medizinische Fakultät Carl Gustav Carus Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene/ Institut für Virologie Legionella in Trinkwassersystemen: Wann müssen wir sie fürchten ? Cottbus 22.02.2012 Christian Lück Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene TU Dresden Konsiliarlabor für Legionella am Robert Koch Institut An RKI gemeldete Legionellosen C Lück IMMH TU Dresden Europe: Rate per million population per year C Lück IMMH TU Dresden Joseph C EWGLI Meeting Stockholm, 2007 Legionnaires’ disease 2007-2008 (n=11,867) • 100% 90% Fall-Definitionen bevorteilen CAP ¾ nosokomial ¾ ambulant erworben ¾ Reise-assoziiert 80% 70% 60% Andere/ unbekannt 50% Reise über die Grenze 40% ¾ sporadische Einzelerkrankungen Reise innerhalb des Landes Ambulant erworben 30% Nosokomial 20% ¾ Gruppenerkrankungen (7,5%) ¾ Cluster 10% ¾ Epidemien 0% Einzelfälle n=11.867 Cluster/Outbreaks Cluster Fälle n=890 n=243 C Lück IMMH TU Dresden C A Joseph Euro Surveill. 2010;15 ¾ zeitlich begrenzt ¾ hyperendemisch Biofilm 1.Eintrag aus Trinkwasserversorgung 2.Vermehrung auf Biofim in Protozoes (Komplexes Ökosystem) 3.Freisetzen und mögliche Infektion H.Y. Lau and N.J. Ashbolt Journal of Applied Microbiology 2009 “Superinfection“ künstlicher Biofilm Lp2 versus Lp1 watery phase • TVC/ml Legionella 35 30 25 • 20 30 15 10 0 0 0 0 5 10 10 10 10 0 0 7 11 0 1 0 13 30 27 3 0 41 5 5 4 1 2 1 1 62 76 4 1 1 97 9 12 12 12 1 0 0 0 118 153 12 0 0 167 0 181 day Lp2 water Lp1 water Lp2 versus Lp1 biofilm TVC/cm2 Legionella 14 12 10 0 0 0 0 6 12 10 10 10 10 0 4 0 1 3 3 3 3 13 27 41 4 76 97 0 118 0 0 153 day C Lück IMMH TUD Legionella-Labor 10 6 1 0 62 12 10 6 0 0 12 6 6 5 2 0 6 5 8 Lp2 biofilm Lp1 biofilm 0 0 167 0 0 181 • Alle Stämme verschwinden nach 1-3 Monaten Andere Stämme aus benachbarten Wassersysteme – Lp2, Lp3, Lp6 Epidemiestämme anderer Regionen – Corby – Berliner Klon ST182 Ökologie von Legionellen • • • • Alle Legionellen müssen sich in der Umwelt vermehren Amöben bestimmen die Kolonisierung eines Endstranges Umweltresistenz 57 beschrieben Spezies – L.pneumophila • Serogruppe 1 – MAb 3-1 positiv – L.bozemanii – L.micdadei – L.longbeachae AbuKwaik 2002 C Lück IMMH TU Dresden Übertragung von Legionella: Protozoen - aerogen • Protozoen ermöglichen die Replikation von Legionella • KEIN extrazelluläres Wachstum an /im Biofilm • Protozoen setzen teilweise Vesikel <5µm frei, die virulente Legionellen enthalten • Intrazellulär gewachsene Legionellen sind infektiöser für Zellkulturen und Versuchstiere (ID50 steigt 100 -1000) • Keine Übertragung von Mensch zu Mensch • Geringe Manifestationsrate in Epidemien (und bei sporadischen Fällen) C Lück IMMH TU Dresden Legionellose • Erkrankungen: – Pneumonie (Legionärskrankheit) – Pontiac-Fieber – Extrarespiratorische Manifestationen – Klinisch inapparente Serokonversion • Reise nach Italien Kultur von L. pneumophila Sg1, MAbtyp Philadelphia C Lück IMMH TU Dresden Übertragung: – Direkte Inhalation – Mikroaspiration – Alimentär Kontakt über Trinkwassser? 9 Transmission von Legionellen: little and large particle theory • • • large particle = infizierte Amöben Gute Adaptation an intrazelluläres Milieu LegionellaPneumonie • • • • • C Lück IMMH TU Dresden little particles Schlechte Adaptation an intrazelluläres Milieu freie Legionellen viable but not culturable Pontiac-fever Phylogenetische Beziehungen von Legionella spp. auf 16S rRNA Basis • • • • • • • 57 Spezies Alle vermehren sich in Amöben/ Protozoen 25 Spp. klinisch relevant Wichtigste Spezies L. pneumophila 15 Serogruppen L. pneumophila Sg1 Mab2 (3-1) positive Stämme C Lück IMMH TUD Legionella-Labor Pearce et al. IJSEM 2012 L cardiaca Serologische Typisierung - Legionella-Isolate (nach Ursprung) 1986-2011 C Lück IMMH TUD Legionella-Labor • Mab 3-1 positive Stämme sind virulenter • Molekulare Basis nicht komplett verstanden • Hydrophobes LPS = bessere Übertragung • Ausbruchs-Stämme sind MAb2 (3-1) positiv Ausbrüche Legionnaires´ disease in Europa Stafford 101 cases, 28 deaths, 1985 Lp1 Knox ST 27 Barrow-in-Furness 87 cases, 7 deaths, 2002 Lp1 Beni ST 78 Gloucester 15 cases, 3 deaths, 1986 Lp1 Phil/Alle ST 47 Kreuzfahrtschiff 8 cases, 1 deaths, 2005 1 case 2008 Lp1 Knox ST 35 Kapellen 93 cases, 43 confirmed 5 deaths, 1999 Lp1 ?? Lens 86 cases 18 deaths, 2003-04 Lp1, Beni ST 15 C Lück IMMH TUD Legionella-Labor Sarpsborg 56 cases, 10 deaths, 2005 Air scrubber Lp1 ? ? NRW-Berlin 7 cases, 1 deaths, 1981 Lp1 Beni ST 184 Bovenkarpsel 188 cases, 133 confirmed, 21 deaths, 1999 Lp1 Phil ST 46 Murcia 800 cases, 449 confirmed, 4 deaths, 2001 Lp1 Phil, ST 36 ULM 64 cases, 5 deaths, 2010 Lp1 Knox ST 62 Armavir cases, confirmed, 3 deaths, 1988 Lp1 Phil, ST 36 In all outbreaks SG1 MAb2 (3-1) positive Was ist eine monoklonaler (MAb) Subtyp ? • • Reaktivität mit einem Panel monoklonaler Antikörper Bezeichnung eines Typs nach eine Stamm mit diesem Muster z. B. – 1,2,3 für Knoxville – 1, 2, 5, 7 für Benidorm Dresden Standard panel Type strain (ATCC) Philadelphia 1 (33152) Allentown 1 (43016) Benidorm 030E (43108) Knoxville 1 (33153) France 5811 (43112) OLDA (43109) Oxford 4032E (43110) Heysham 1 (43107) Camperdown 1 (43113) Bellingham 1 (43111) Denver (Stout ,1988) C Lück IMMH TUD Legionella-Labor 8/5 1 3/1 2 +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ +++ 0 0 0 0 0 0 3 10/6 4 0 0 0 +++ 0 0 0 +++ 0 0 +++ 0 0 0 0 0 0 0 0 0 +++ 0 5 8/4 6 20/1 7 +++ +++ +++ 0 0 0 0 0 0 0 0 +++ 0 0 ++ 0 +++ +++ 0 0 0 +++ 0 0 +++ 0 0 ++ 0 0 0 ++ 0 Was ist ein Sequenztyp ? DNA-Sequenz Gen A GCTATCAGT GCTATAAGT GCGATCAGT GCGATCAGT DNA-Sequenz Gen B 1 2 3 3 GTCCGTATG GTCGGTATG GTCCGTATG GTCCGTATG DNA-Sequenz Gen C 1 2 1 1 GATCGTATGC GATAGTATGC GATAGTATGC GATAGTATGC DNA-Sequenz Gen D 1 2 2 2 CAGTCCGTA CAGTCCGTA CAGTCCCTA CAGTCCCTA DNA-Sequenz Gen E 1 1 2 2 GGCCGTATG GTCCGTATG GTCCGTATG GTCCGTATG SequenzA--SequenzB--SequenzC--SequenzD--SequenzE Strain 1 Strain 2 Strain 3 Strain 4 C Lück IMMH TUD Legionella-Labor 11111 22212 31222 31225 ST 1 ST 2 ST 3 ST 4 1 2 2 2 ST in Europe and Germany 400 clinical all water all clinical D water D 350 300 250 200 150 100 50 0 1 C Lück IMMH TUD Legionella-Labor 9 20 27 23 36 37 40 42 47 59 62 79 94 146 182 332 334 387 Entstehung von Legionella-Infektionen Stamm-spezifische Virulenz Amöben L.pneumophila Sg 1 MAb 2 (3/1)-Typ Legionellose Wirtsfaktoren Transplantation, Kortikosteroide, TNF alpha Antagonisten Schluckstörungen Alter, Raucher C Lück IMMH TUD Legionella-Labor Anzahl der Bakterien Infektionsquellen Legionella-Pneumonien Häufig Warmwassersysteme in der häuslichen Umgebung, in Hotels, Bädern, im Krankenhaus, etc. >> TWVo Rückkühlwerke mit „feuchter Kühlung“ Whirl Pools Selten Thermalbäder Befeuchter (Lebensmittel), Inhalatoren Zimmer/ Zierspringbrunnen Sehr selten Geburtswannen Magenspülsonde/ Transoesophageale Echo-Sonde , kontaminiert mit Leitungswasser Wundinfektionen Dentaleinheiten Strassenbearbeitungsmaschinen Scheibenwischernanlage (noch) nicht: C Lück IMMH TUD Legionella-Labor Gewächshäuser, Autowaschanlagen, Nosokomialer Ausbruch Frankfurt/O IQ = (Warm)wasserversorgung – Legionella Menge initial bis 200/ml (20 000/100ml), – Danach bis 15 /ml – Warmwasserinstallation nah am Kaltwasser ( bis 28,7°C): >200/ml • Epidemiestamm selten aber bis 2009 nachweisbar – – – – • Lp1 Knoxville ST182 Lp 1 Philadelphia/OLDA ST1 Lp 6 L. gormanis, L. anisa Ab August 2003 keine Erkrankungen mehr C Lück IMMH TUD Legionella-Labor Ausbruch auf Kreuzfahrtschiff 2003 8 Patienten • 2x Kultur – Lp1 Knoxville, ST35 – bisher nur je 1x in D, NL, Can • Urin Ag positiv 5x • Antikörper positiv 3x 39 Personen ohne Symptome waren nach 6 Wochen Antikörper negativ 2008 erneuter Fall gleicher Stamm C Lück IMMH TUD Legionella-Labor K. BEYRER et al. Epidemiol. Infect. (2007), 135, 802–810. LD-Ausbruch Kreuzfahrtschiff Kaltwasserproben: 46% positiv Warmwasserproben: 36% positiv 2003 L. Spezies L. pneumophila Sg 1 (7x MAbtyp Oxford) Sg 1 (2x MAbtyp Knoxville, ST35) Whirlpool Dusche beim Friseur Sg 3, 5, 10 (54x) 2008 9/10 Wasserproben <100/100ml Der „Verursacher“ kann selten sein C Lück IMMH TUD Legionella-Labor Case Hotel Cochem – Pat. Hannover Direkter Nachweis DNA nSBT aus Patientenmaterial: Vergleich mit Wasserisolaten >> Keine Übereinstimmung C Lück IMMH TUD Legionella-Labor 2010 Ausbruch Ulm • • • • • C Lück IMMH TUD Legionella-Labor Daran denken !!! Schnelle Diagnose durch chromatographischen Schnelltest Bestätigung Urin AG-ELISA PCR Intensive Kulturversuche – 8 Isolate von Patienten – Alle Lp1, Latex-Agglutination – Mabtype Knoxville – Sequenztyp 62 Von Baum et al. Euro Surveill. 2010;15(4):1-2 2010 Ausbruch Ulm • • • C Lück IMMH TUD Legionella-Labor Von Baum et al. Euro Surveill. 2010;15(4):1-2 Infektionsquelle – Epidemiologisch keine gemeinsame „Quelle“ • Schwimmbad • Feier • Reisen/ Hotel – diffus über die Stadt verteilt – >>Rückkühlwerk – 9/30 Kultur Legionella pos – 5x Lp1 – 1x Mabtyp Knoxville, ST 62 Intermittierender Betrieb seit Sommer 2009 Wetterlage: – Relativ warm – Dichte Wolkenschicht Nosokomiale Legionellose Rückkühlwerk in Klinik, Deutschland, 2003 © Prof M. Exner • • • • • • Einzelfall im KH: Ambulant übertragbar L. pneumophila Sg1, Mabtyp Knoxville, ST 31 einmalig bisher Abstand Balkon – RKW ca 70m Die Übertragung vermutlich durch Inversionswetterlage gefördert Im KH Wasser andere Stämme: Lp 2-14 C Lück IMMH TUD Legionella-Labor Engelhart et al. IJHEM 2008 Legionella in Trinkwassersystemen: Wann müssen wir sie fürchten ? • Epidemiologie beginnt mit der Diagnose – 700 gemeldete versus mind.10 000 geschätzte Fälle • • • Diagnostische Methoden sind besser als ihr Ruf Aufmerksamkeit Legionellen im Wasser – Infektion - kann sein – muss aber nicht – Ist es wichtiger Infektionen zu detektieren als Legionellen im Wasser ? • Routine Wasserkontrollen – Im KH ja – Sonstiges Umfeld ?? C Lück IMMH TU Dresden Legionella in Trinkwassersystemen: Wann müssen wir sie fürchten ? • Virulente Legionellen – Kommen auch ohne Erkrankungen vor oder – finden wir die Erkrankungen nicht • Keimzahl im Wasser kann schwanken - 10 -100 fach – Unterschiedliche “Virulenz“ – Prädiktion von „Markern“ • • • gut bei klinischen Stämmen Von Umweltstämmen schlecht Fokussieren auf „virulente Klone“ ?? – Mab2, 3-1 positiv – Sequenztyp – Non-pneumophila Spezies C Lück IMMH TUD Legionella-Labor Nationales Konsiliarlabor für Legionellen • • • • • Technische Universität Dresden Institut f. Medizinische Mikrobiologie u. Hygiene Dr. Christian Lück Fiedlerstr. 42 01307 Dresden • Tel.: 0351- 458- 6580/ 6213 • • e-mail: [email protected] http://www.konsiliarlabor-legionella.de C Lück IMMH TUD Legionella-Labor Fax: 0351- 458- 6310
