Legionella im Trinkwasser: Wann sind sie gefährlich

Me d iz in is c h e Fa k u lt ä t Ca rl Gu s t a v Ca ru s
Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene/ Institut f ür Virologie
Le g io n e lla im Trin k w a s s e r:
W a n n s in d s ie g e fä h rlic h ?
Cuxhaven 06.06.2013
Christian Lück
Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene
TU Dresden
Konsiliarlabor für Legionella am Robert Koch Institut
Le g io ne lle n im Platte nbaug e bie t
Dre s dne r MOPO 4.2.2013
Le g io ne lle n im Platte nbaug e bie t
•
•
•
•
Legionellen im Wasser
Keine Erkrankungen
Mieterin wollte Mietschulden
„sparen“
Durch technische Maßnahmen der
Wohnungsgesellschaft
Nachweisrate von ca. 30% auf 1%
gesenkt
– Nachweisgrenze 10/ 100ml
•
.
Bio film
1.Eintrag aus Trinkwasserversorgung
2.Vermehrung auf Biofilm in Protozoen (Komplexes Ökosystem)
3.Freisetzen und mögliche Infektion
H.Y. Lau and N.J. Ashbolt Journal of Applied Microbiology 2009
“S upe rinfe ktio n“ küns tlic he r Bio film
Lp2 ve rs us Lp1 wate ry phas e
35
TVC/ml Legionella
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
4
1
62
5
2
1
1
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, Lp3, Lp6
Lp2 ve rs us Lp1 bio film
TVC/cm2Legionella
14
• Epidemiestämme
anderer Regionen
12
10
0
0
0
0
12
6
10
10
10
10
0
4
0
1
0
3
3
3
3
27
41
76
6
4
1
97
0
118
0
0
153
day
C Lück IMMH TUD
10
6
0
62
12
6
0
13
12
10
6
5
2
0
6
5
8
• Verschwinden nach
1-3 Monaten
• Andere Stämme aus
benachbarten
Wassersysteme
Lp2 biofilm
Lp1 biof ilm
0
0
167
0
0
181
– Corby
– Berliner Klon ST182
Öko lo g ie vo n Le g io ne lle n
•
•
•
•
AbuKwaik 2002
C Lück IMMH TU Dresden
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
Übe rtrag ung vo n Le g io ne lla:
Pro to zo e n - ae ro g e n
•
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
Übe rtrag ung vo n Le g io ne lla:
Ro lle de r Pro to zo e n /Ve s ic le s
•
•
•
•
•
Größe der Vesicle 1-10 µm
– à aerogen übertragbar
– à Lungengängig!
Kann mehre hundert Meter bis Km
fliegen
Kann mehre 10-100 Bakterien
enthalten
Mechanisch belastbar und
resistent gegen Austrocknen
Legionellae bleiben innerhalb
eines Vesicles lange Zeit
lebensfähig
C Lück IMMH TUD
Co rby + A. c as te llanii ,3d pi
Le g io ne llo s e
•
Erkrankungen:
– Pneumonie (Legionärskrankheit)
– Pontiac-Fieber
– Extrarespiratorische
Manifestationen
– Klinisch inapparente
Serokonversion
•
Übertragung:
– Direkte Inhalation
– Mikroaspiration
– Alimentär Kontakt über
Trinkwassser?
Reise nach Italien
Kultur von L. pneumophila
Sg1, MAbtyp Philadelphia
•
Therapie:
– Quinolone/ neue Makrolide
– Kombination mit Rifampicin
unnötig
C Lück IMMH TU Dresden
9
Trans mis s io n vo n Le g io ne lle n:
little and larg e partic le the o ry
•
•
•
•
•
•
•
•
•
C Lück IMMH TU Dresden
large particle = infizierte Amöben
Gute Adaptation an intrazelluläres
Milieu
Leg ione lla-Pneumo nie
little particles
Schlechte Adaptation an
intrazelluläres Milieu
freie Legionellen
viable but not culturable
Po ntiac-feve r
0
C Lück IMMH TU Dresden
100
Ornithose2011
287
Listeriose2011
290 299
Q-Fieber2011
Leg2013-19.Wo
172
Leg2012-19.Wo
Legionella2012
669
Legionella2011
700
Legionella2010
535 522
Legionella2009
462 489
Legionella2008
600
Legionella2007
Legionella2006
500
Legionella2005
400
Legionella2004
Legionella2003
300
Legionella2002
200
Legionella2001
An RKI g e me lde te Le g io ne llo s e n
636 654
499
396
337
220
168
16
Le g io nnaire s ’ dis e as e 2007-2008 (n=11,867)
•
100%
90%
Fall-Definitionen
bevorteilen CAP
Ø nosokomial
Ø ambulant erworben
Ø Reise-assoziiert
80%
70%
60%
Andere/ unbekannt
50%
Reise über die Grenze
40%
Ø sporadische
Einzelerkrankungen
Reise innerhalb des Landes
Ambulant erworben
30%
Nosokomial
20%
Ø Gruppenerkrankungen
(7,5%)
Ø Cluster
10%
Ø 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
Ø zeitlich begrenzt
Ø hyperendemisch
Diag no s tik Le g io ne lla-Infe ktio ne n
•
Kultur
•
Antig e nnac hwe is im Urin
•
Antig e nnac hwe is im res piratoris c hen Material
•
Nac hweis vo n DNA
•
Nac hweis vo n Antikö rpe rn im Patiente ns e rum
C Lück IMMH TU Dresden
Kultur vo n Le g io ne lle n aus klinis c he n
Pro be n
•Acid washing (5 min, pH = 2,2)
• Hitze (3 min 60 °C)
• Antibiotika
Cefamandol,
Polymyxin B,
Vancomycin, Anisomycin
Vorbehandelte Patienten:
Reduzierte Anzuchtrate
Non-pne um ophila -spp.:
schwieriger
BAL: imme r auf Le g io ne lla ans e tzen
C Lück IMMH TU Dresden
Bre
ite r Ans atz be i „po s itive n“ Patie nte n
L11-54 Do ppe linfe ktio n
Kno xville
S T 51
Oxfo rd
S T1
C Lück IMMH TU Dresden
Diag no s tik Le g io ne lla-Infe ktio ne n
•
Kultur
•
Antig e nnac hwe is im Urin
•
Antig e nnac hwe is im re s piras toris c he n Mate rial
•
Nac hweis vo n DNA
•
Nac hweis vo n Antikö rpe rn im Patiente ns e rum
C Lück IMMH TU Dresden
Nac hwe is vo n Le g io ne lla-Antig e n im
Urin
Charakte ris tik de s Urin-Antig e ns
– c a. 10 kDa
– Re s is te nt g eg e nübe r
Pro te inas e n; Hitze -s tabil
– Hauptkomponente:
Lipopolysaccharid
• Be g inn und Daue r de r Antig enAus s c he idung
– 1-3 Tage nach Symptome
– intermittierend oder kontinuierlich
– 42 Tage und länger nach Beginn
der Antibiotikatherapie - selten
– keine Therapiekontrolle
C Lück
• IMMH
Problem:
TU Dresden
Serogruppenspezifität
Diag no s tik Le g io ne lla-Infe ktio ne n
•
Kultur
•
Antig e nnac hwe is im Urin
•
Antig e nnac hwe is im res piratoris c hen Material
•
Nac hweis vo n DNA
•
Nac hweis vo n Antikö rpe rn im Patiente ns e rum
C Lück IMMH TU Dresden
Le g io ne lla DFA in de r Lung e 10-L124
L. p neum op hila, S e ro g ruppe 1, MAb S ubtyp Be nidorm
•
•
DFA
• L. pneumo phila
s pe cies s pe zifis c h,
nic ht g e nus anti-OmpM Mab
MAb 8-4
•
•
•
•
Fals ch-po s itive :
• S t. aureus
Uns pe zifis c h/
Arte fakte
S e ns itivität 25-60%
Fixie rtes Ge webe
MAb 10-6
C Lück IMMH TU Dresden
Diag no s tik Le g io ne lla-Infe ktio ne n
•
Kultur
•
Antig e nnac hwe is im Urin
•
Antig e nnac hwe is im res piratoris c hen Material
•
Nac hweis vo n DNA
•
Nac hweis vo n Antikö rpe rn im Patiente ns e rum
C Lück IMMH TU Dresden
Le g io ne lla PCR
•
•
•
In-ho us e ne s te d mit S e que nc ing Be s tätig ung o de r
Typis ie rung
Re al-time PCR
Nac hwe is
–
–
–
–
•
•
•
•
alle Le g io ne lla s pec ie s (16s rRNA, 5s rRNA, mip)
L. pneumo phila 16S rRNA ge ne, m ip g ene
S g 1 LPS g e ne
c lo ne s pec ific Paris c lo ne ( IS e le me nts )
Nc hwe is g renze 10-50 c fu
Ho c hs pe zifis c h
Quantifizie rung nic ht no twe ndig
Dire kte s Typis ie re n aus klinis c he n Pro ben
C Lück IMMH TU Dresden
Diag no s tik Le g io ne lla-Infe ktio ne n
•
Kultur
•
Antig e nnac hwe is im Urin
•
Antig e nnac hwe is im res piratoris c hen Material
•
Nac hweis vo n DNA
•
Nac hweis vo n Antikö rpe rn im Patiente ns e rum
C Lück IMMH TU Dresden
Antikö rpe rnac hwe is be i Le g io ne llo s e
Me tho de :
Indire kte r Immunfluo re s ze nzte s t
(ELIS A, Ag g lutinatio n nur als S cree ning )
Antig e n-Aus wahl:
Antigene:
L. pne um ophla S g 1 - 15
L. m icdade i, L. boze m anii, L. dum offii,
L. jordanis , L. longbeachae S g1-2
Ø keine IgG / IgM spezifischen Teste
Ø keine Typisierung des ätiologischen Agens möglich
Ø Kreuzrektionen zu anderen Gram-negativen Erregern möglich
Ø Persistenz von Ak-Titern
C Lück IMMH TU Dresden
S uc he de r Infe ktio ns que lle
Patiente nmate rial
Was s e rprobe n
2- 3 Kolonien
mind. 10 Kolonien
1. S e ro lo g is c he Typis ie rung bei L. p ne um o p hila:
S e ro g ruppe , MAb S ubtyp
bzw. S pe zie s be s timmung :
MALDI-TOF, DNA-S e que nz (mip, 16S rRNA)
2. Ge no mis c he s Fing e rprint:, S BT,
PFGE, AFLP, RAPD-PCR
Ide ntität
> Übertrag ung aus de m
C Lück IMMH
TU Dresden
Was
s ers ys te m
Was is t e ine mo no klo nale r (MAb) S ubtyp ?
•
•
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
Dres de n
Standard panel
Type s train (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 TU Dresden
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
Se ro lo g is c he Typis ie rung - Le g io ne lla-Is o late
(nach Urs prung ) 1986-2011
C Lück IMMH TUD
•
Mab 3-1 positive
Stämme sind
virulenter
•
Molekulare Basis nicht
komplett verstanden
•
Hydrophobes LPS =
bessere Übertragung
•
Ausbruchs-Stämme
sind MAb2 (3-1)
positiv
Aus brüc he Le g io nnaire s ´ dis e as e in Euro pa
Stafford
101 cas es ,
28 deaths , 1985
Lp1 Knox ST 27
Barrow-in-Furnes s
87 cas es ,
7 deaths , 2002
Lp1 Beni S T 78
Glouc es te r
15 cas es ,
3 deaths , 1986
Lp1 Phil/Alle S T 47
Kre uzfahrts chiff
8 cas es ,
1 de aths , 2005
1 cas e 2008
Lp1 Knox S T 35
Kape llen
93 cas es ,
43 co nfirmed
5 deaths , 1999 Lp1 ??
Lens
86 c as e s
18 deaths , 2003-04
Lp1, Be ni S T 15
C Lück IMMH TUD
S arps bo rg
56 cas es ,
10 de aths , 2005
Air s c rubber Lp1 ? ?
NRW-Berlin
7 cas es ,
1 de aths , 1981
Lp1 Be ni S T 184
Bo venkarps el
188 cas es , 133 confirmed,
21 deaths , 1999
Lp1 Phil ST 46
Armavir
c as e s ,
c onfirme d,
3 deaths , 1988
Lp1 Phil, ST 36
In all o utbre aks
SG1 MAb2 (3-1) po s itive
ULM
64 c as e s ,
5 de aths , 2010
Lp1 Knox S T 62
Murcia
800 cas es ,
449 confirmed,
4 de aths , 2001
Lp1 Phil, ST 36
27
Was is t e in S e que nztyp ?
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
Strain
Strain
Strain
C Lück IMMH TU Dresden
1
2
3
4
1
2
3
3
1
2
1
1
1
2
2
2
1
1
2
2
1
2
2
2
ST 1
ST 2
ST 3
ST 412
1
2
2
2
Manc he Klo ne
(S T) s ind häufig
EWGLI Database
(Stand 23.12.2012)
2250 klinische /
3827 Wasserisolate
6149 Stämme mit
1211ST
45% der ‘unrelated’
klinischen Fälle durch 6
Klone:
Lokale Klone z.B.
ST182, 332, 334
C Lück IMMH TUD
Infe ktio ns que lle n Le g io ne lla-Pne umo nie n
Häufig
Warmwassersysteme in der häuslichen Umgebung,
in Hotels, Bädern, im Krankenhaus, etc.
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
Strassenbefeuchtungsmaschinen
Scheibenwischernanlage ,
C Lück(noch)
IMMH TU nicht:
Dresden
Gewächshäuser, Autowaschanlagen,
No s o ko miale r Aus bruc h 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 Kno xville S T182
Lp 1 Philadelphia/OLDA ST1
Lp 6
L. gormanis, L. anisa
Ab August 2003 keine Erkrankungen mehr
C Lück IMMH TUD
2010 Aus bruc h Ulm
•
•
•
C Lück IMMH TUD
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
Re plicat ion- Assays
No s o ko miale Le g io ne llo s e
Rüc kkühlwerk in Klinik, Deuts chland, 2003
© Prof M. Exne r
•
•
•
•
•
•
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: non-Lp1
C Lück IMMH TUD
Engelhart et al. IJHEM 2008
Aus bruc h Lo ndo n 2005
C Lück IMMH TUD
Lo c k e t al. Epide miolo gy and Infe c tion 2007
Cas e Ho te l Co c he m – Pat. Hanno ve r
Direkter Nachweis DNA nSBT aus Patienten:
Vergleich mit Wasserisolaten
Keine Übereinstimmung
C Lück IMMH TUD
Ents te hung vo n Le g io ne lla-Infe ktio ne n
S tamm-s pe zifis c he
Virule nz
Amö be n
L.pneumophila Sg 1
MAb 2 (3/1)-Typ
Le gione llos e
Wirts fakto re n
Transplantation,
Kortikosteroide,
TNF alpha Antagonisten
Schluckstörungen
Alter, Raucher
C Lück IMMH TUD
Legionella-Labor
Anzahl de r
Bakte rie n
Le g io ne lla in Trinkwas s e rs ys te me n:
Wann müs s e n wir s ie fürc hte n ?
•
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 sind ein Teil der Prophylaxe
C Lück IMMH TU Dresden
38
Zus amme nfas s ung
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Legionellen sind weitverbreitete Wasserbakterien
Vermehrung im 25-46°C warmen Wasser
Vorgeschädigte Personen sind besonders empfänglich
Ø „ an Le g io nello s e de nke n “
Ø Diag no s tik !!
Es gibt keine Dosis- Wirkung – Korrelation
Keine „exakten“ Grenzwerte für Menge im Wasser
Virulente Klone für die Mehrzahl der Infektionen verantwortlich
Viele Legionellen sind harmlos – aber welche ???
Präventiv: Hocherhitzen, Chlorung, Filter
Wasser:
Ø Kalte s Was s e r <20°C
Ø Warme s Was s e r >60°C
Ø Was s e r muß flie ße n
C Lück IMMH TU Dresden
Natio nale s Ko ns iliarlabo r für Le g io ne lle n
•
•
•
•
•
Technische Universität Dresden
Institut f. Medizinische Mikrobiologie u. Hygiene
Dr. Christian Lück
Fiedlerstr. 42
01307 Dresden
•
Tel.: 0351- 458- 16580/ 6213
•
•
e-mail: [email protected]
http://www.konsiliarlabor-legionella.de
C Lück IMMH TU Dresden
Fax: 0351- 458- 6310