Il Monitoraggio delle legionellosi nelle Strutture recettive

Dipartimento di Scienze di Sanità Pubblica Il Monitoraggio delle legionellosi nelle Strutture recettive Paola Borella, Professore Ordinario di Igiene Direttore Scuola di Specializzazione in Igiene e Medicina Preventiva Coordinatore nazionale Gruppo Multicentrico di Studio sulle Legionellosi Convegno Il rischio della legionellosi: misure di controllo e prevenzione Verona 24 ottobre 2007

Ministero dell Istruzione, dell Università e della Ricerca PROGRAMMI DI RICERCA SCIENTIFICA DI RILEVANTE INTERESSE NAZIONALE Approccio Integrato e multicentrico allo studio delle infezioni da Legionella spp per lo sviluppo di nuove strategie di sorveglianza, prevenzione e controllo Sito web www.legionellaonline.it Gli speciali sul portale della Ricerca italiana http://www.ricercaitaliana.it

Obiettivi principali dello studio Studiare la diffusione ambientale del microrganismo indagando sui fattori legati alla colonizzazione e verificare l efficacia dei sistemi di bonifica. Stimare la frequenza di legionellosi su un numero consistente (circa 5.000) di polmoniti comunitarie e nosocomiali in pazienti ricoverati negli ospedali partecipanti. Approfondire le conoscenze sui fattori di rischio della malattia e sulle fonti di infezione nei casi individuati. Suggerire, alla luce dei risultati acquisiti, idonee e innovative strategie di prevenzione e controllo

Che cos è Legionella? Legionella è un batterio che deve il suo nome all epidemia dipolmonite che si verificò nell estate del 1976 in un hotel di Philadelphia tra i partecipanti ad una riunione dell American Legion: tra i 4.000 veterani del Vietnam presenti (chiamati appunto Legionnaires ) 221 si ammalarono e 29 morirono Scoperta di un nuovo batterio denominato Legionella nell impianto di condizionamento dell hotel dove i veterani avevano soggiornato

Attualmente si conoscono 48 specie di Legionella, a loro volta suddivise in 70 sierogruppi Solo 20 di queste sono in grado di dare malattia nell uomo In Italia circa il 90% dei casi èdovuto a Legionella pneumophila ed in particolare al sierogruppo 1 (Rota et al, 2005) Anche nel resto del mondo Anche nel resto del mondo il 91,5% dei casi comunitari è dovuto alla specie pneumophila, soprattutto di sierogruppo 1 (84,2%), mentre i sierogruppi dal 2 al 13 rappresentavano il 7,4%

Gli ambienti idrici artificiali agiscono da amplificatori e disseminatori di Legionella Siti di distribuzione - reti cittadine di distribuzione dell acqua, impianti idrici degli edifici, soprattutto grandi strutture con sistemi centralizzati di distribuzione dell acqua calda sanitaria (es. ospedali, case di riposo, alberghi, centri sportivi e termali), fontane, bagni turchi, saune, ecc. - torri di raffreddamento e acqua di condensazione degli impianti di climatizzazione - nelle strutture ospedaliere, apparecchiature per inalazioni, ossigenoterapia e respirazione assistita

Quali sono i fattori favorenti la colonizzazione degli impianti? Acanthamoeba temperatura dell acqua fra 25 e 42 C ristagno nei serbatoi e nei tubi (formazione di biofilm) incrostazioni di tubi, rubinetti, docce presenza di sedimenti e materiale organico presenza di elementi in traccia (Zn, Fe, Mn) presenza di alghe e amebe acquatiche Legionella si moltiplica all interno di protozoi che gli forniscono il nutrimento e offrono protezione dalle condizioni ambientali sfavorevoli, quali la T elevata e la presenza di disinfettanti (es. cisti di amebe) Cisti di ameba

Moltiplicazione di legionella negli ambienti acquatici Nei PROTOZOI Nel BIOFILM Electron micrographs of A. polyphaga infected with L. pneumophila Protozoi che consentono la replicazione di Legionella: 14 specie di amebe a vita libera e due specie di ciliati

Il biofilm è essenziale per la colonizzazione da parte delle legionelle, che trovano in esso i protozoi entro cui moltiplicarsi e svolgere il ciclo vitale, oltre a costituire un riparo da stress e biocidi Il biofilm è costituito da una pellicola di microrganismi (batteri, protozoi, virus, miceti, ecc.) che aderiscono a irregolarità delle pareti interne delle condutture, formando delle stratificazioni che hanno l effetto di corrodere le pareti stesse, facilitando depositi ed incrostazioni che sporgono e tendono ad occludere le tubazioni

Alcuni organismi fagocitati evitano però la lisi fagosomiale e mantengono la loro condizione vitale a livello intracellulare si instaura un coadattamento relazione simbiotica o parassitica Le amebe diventano una riserva per questi batteri Associazione legionella-protozoi = fattore principale della continua presenza del batterio nell ambiente. IMPEDIRE L INFEZIONE DEI PROTOZOI PER ELIMINARE L. pneumophila DALL AMBIENTE?

Altri fattori sospetti durezza dell acqua altri germi e materiali biodegradabili situazione climatica vibrazioni o cambiamenti di pressione nel sistema idrico

Fattori di rischio aggiuntivi nelle strutture turistico-alberghiere articolarità delle strutture turistiche soggiorni brevi, variabilità nell uso in base alla stagione consumo di acqua concentrato in certe ore del giorno e notte alo della T dell acqua) la qualità dell acqua erogata può variare e dovrebbe essere onitorata più frequentemente in bassa stagione, scarso consumo o albergo chiuso con ossibile ristagno che facilita la formazione di biofilm sistema di distribuzione dell acqua molto complesso (ogni stanza a il bagno) con percorsi lunghi dal sito di distribuzione ai rubinett scarsa conoscenza del problema da parte del personale de rvizi tecnici dell hotel

Quali fattori favoriscono la malattia? Caratteristiche del batterio: concentrazione del germe virulenza del ceppo capacità di sopravvivenza e moltiplicazione nell ambiente e nell ospite Caratteristiche dell ospite ospite: sesso maschile età avanzata abitudine al fumo consumo di alcool malattie croniche (respiratorie, cardiovascolari e renali, diabete) immunodeficienza (trapianti, terapia con steroidi/antitumorali, HIV/AIDS) lunga degenza ospedaliera

Modalità di infezione da Legionella Per inalazione di aerosol contaminati Per aspirazione di acqua contaminata Per inalazione di particelle di polvere da essi derivate per essiccamento La La trasmissione interumana non è stata dimostrata

La malattia è frequente? Nonostante le numerosi occasioni di potenziale infezione, i casi di malattia sono relativamente pochi in parte perché misconosciuti ed in parte perché i soggetti sani generalmente non ammalano Tuttavia, le polmoniti da Legionella sono in aumento in Europa come in Italia, perché c è maggiore attenzione alla malattia e la diagnosi è più facile per l introduzione dei nuovi test diagnostici di rapido utilizzo.

I primi casi di legionellosi sono stati ricondotti ad aerosol provenienti da impianti di climatizzazione Le infezioni più recenti sono state attribuite alla contaminazione di: - impianti per l acqua potabile - apparecchi sanitari, umidificatori ultrasonici - fontane Numerosi casi vengono segnalati per la diffusione di aerosol contaminati da torri di raffreddamento di grandi edifici Le occasioni espositive sono molteplici e riguardano tutti gli ambienti di vita e di lavoro: abitazioni, uffici, palestre, fiere, passaggi vicino a edifici con torri di raffreddamento, ricovero in strutture sanitarie e soggiorno in strutture turistico-alberghiere. In circa il 60% dei casi non si riesce a risalire alla fonte di infezione ambientale.

I quadri clinici La Malattia dei Legionari è la forma più severa dell infezione Si presenta come una polmonite acuta purulenta difficilmente distinguibile da altre forme di infezioni respiratorie acute delle basse vie aeree La Febbre di Pontiac è una manifestazione acuta simil-influenzale che non interessa il polmone

Malattia dei Legionari Prodromi (malessere, mialgie e cefalea) cui segue febbre alta, tosse non produttiva, sintomi comuni ad altre forme di polmonite Possono essere presenti sintomi extrapolmonari utili ad indirizzare la diagnosi, quali manifestazioni neurologiche, renali e digestive Il reperto radiologico toracico non è patognomonico La diagnosi definitiva può essere raggiunta solo con indagini di laboratorio

Distribuzione dei casi (dati Italia 2005) Casi nosocomiali insorti in pazienti ricoverati 9% rappresentano una % limitata dei casi notificati, ma hanno una letalità più elevata (circa 22-30% vs il 10% nei casi comunitari) Casi associati ai viaggi 14% Fattore di rischio prevalente: aver soggiornato in albergo o altre strutture turistiche negli ultimi 10 gg prima della insorgenza della malattia Altri Casi comunitari 73,6 % Per la maggior parte di questi casi, non è possibile risalire alla sorgente di infezione per la molteplicità delle possibili fonti di infezioni

Gruppo Multicentrico Italiano STUDIO AMBIENTALE Prelievo standardizzato di campioni di acqua calda sanitaria in abitazioni, alberghi ed ospedali; Effettuazione di analisi microbiologiche (Legionella spp e Pseudomonas spp, carica batterica totale a 22 C e 36 C); Studio dei fattori di rischio: compilazione di un questionario sulle caratteristiche degli edifici, degli impianti idrici e dell acqua di approvvigionamento Eventuale adozione di misure di bonifica dell efficacia nel breve e lungo periodo con verifica

Contaminazione da Legionella spp nei campioni di acqua calda domestici Legionella spp totale L. pneum. sg. 1 L. pneum. sg. 2-14 Altre Legionella Positivi n. (%) Carica (ufc/l) 33/146 (22,6) 6/33 (18,2) 19/33 (57,6) 8/33 (24,2) 1,85 x 10 3 0,89 x 10 3 1,85 x 10 3 3,16 x 10 3 10 4 9,2% 0 10,5% 12,5%

Fattori di rischio associati alla contaminazione da Legionella negli impianti idrici domestici Fattori di rischio ordinati secondo l importanza Sistema di riscaldamento centralizzato Distanza dal serbatoio >10 metri Vetustà impianto >10 anni Zn >100 microgrammi/litro Fattore protettivo Cu >50 microgrammi/litro (fattore protettivo) P.Borella et al. Risk factors associated with the presence of legionellae in domestic hot waters. Emerging infectious disease, 2004, 10 (3): 457-64.

Anche il tipo di impianto per la distribuzione di acqua calda sanitaria nelle abitazioni è importante per la colonizzazione: -gli impianti alimentati a gas sono risultati sempre negativi -gli impianti centralizzati e di quartiere erano i più contaminati - L. pneumophila sierogruppo 1 responsabile della maggior parte dei casi di malattia è stata ritrovata frequentemente anche negli impianti domestici non centralizzati a gas (con o senza serbatoio)

Frequenza di sintomi di polmonite tra i residenti delle abitazioni studiate per la contaminazione idrica da Legionella 8 casi su 95 residenti in abitazioni CONTAMINATE 15 casi su 333 residenti in abitazioni NON CONTAMINATE Aumento statisticamente non significativo dei casi tra i residenti di case contaminate rispetto a chi vive in abitazioni non contaminate

PRESENZA di LEGIONELLA spp nell acqua calda sanitaria degli ALBERGHI Su un totale di 40 alberghi esaminati: 10 sono risultati NEGATIVI (44 campioni) 19 sono risultati POSITIVI (54 campioni) 12 avevano punti sia POSITIVI (22) che NEGATIVI (16) In 25 alberghi è stata isolata una sola specie di Legionella in altri 6 due specie Complessivamente il 75% degli alberghi è risultato contaminato P.Borella et al. Legionella contamination in hot water of Italian hotels. Applied Environm Microbiology, 2005

Caratteristiche della contaminazione da Legionella negli alberghi Legionella totale Legionella pneumophila sg 1 Legionella pneumophila sg 2 to 14 Legionella spp. Campioni positivi n. (%) 72/119 (60.5%) 33/119 (27.7%) 41/119 (34.5%) 11/119 (9.2%) 10 3 CFU litro -1 n. (%) 45/72 (62.5%) 25/33 (75.8%) 20/41 (48.8%) 10/11 (90.9%) 10 4 CFU litro -1 n. (%) 14/72 (19.4%) 9/33 (27.3%) 4/41 (9.7%) 3/11 (27.3%) Conta (CFU liter -1 ) Media 1.9 x 10 3 2.7 x 10 3 1.1 x 10 3 4.3 x 10 3

Fattori di rischio per la contaminazione degli alberghi Legionella spp totale L. pneumophila sg 1 L. pneumophila sg2 to 14 Fattori favorenti VETUSTÀ ALBERGO CLORO LIBERO residuo VETUSTA ALBERGO Fattori protettivi RAME TEMP > 60 C DUREZZA SOSTANZE ORGANICHE

Andando ad esaminare la differenza nella contaminazione in alberghi che hanno registrato casi di malattia tra i clienti rispetto agli alberghi che non hanno avuto casi è emersa una maggior frequenza e un maggior livello di contaminazione. È inoltre emerso che negli alberghi nei quali sono insorti dei casi era sempre presente L. pneumophila sierogruppo 1, risultato invece assente negli alberghi senza casi.

PRESENZA di LEGIONELLA spp nell acqua calda sanitaria degli OSPEDALI Ospedale Campioni positivi N (%) 10 3 ufc/l N (%) 10 4 ufc/l N (%) Minimo- Massimo ufc/l A (Nord) 15/46 (32,6) 4/15 (26,7) 4/15 (26,7) 1,0 10 2 3,7 10 4 B (Nord) 13/17 (76,4) 3/13 (23,1) 8/13 (61,5) 40-9,5 10 5 C (Nord) 30/32 (93,7) 15/30 (50,0) 8/30 (26,7) 2,0 10 2 1,0 10 5 D (Centro) 12/64 (18,7) 0 0 20-90 E (Sud) 24/31 (77,4) 18/24 (75,0) 3/24 (12,5) 1,0 10 2 1,0 10 5 F (Sud) 1716/2642 (64,9) 840/1716 (48,9) 652/1716 (38,0) 2,0 10 2 4,0 10 4

STUDIO EPIDEMIOLOGICO Dal 2001 al 2004, è stato attivato un protocollo di sorveglianza in sei ospedali italiani sui pazienti con polmoniti acquisite in comunità ospedalizzati e sulle polmoniti sospette nosocomiali. Su 6032 polmoniti sorvegliate sono stati riscontrati 189 casi di legionellosi con una frequenza pari al 3,1% P.Borella et al. Environmental diffusion of Legionella spp and legionellosis frequency among patients with pneumonia: preliminary results of a multicentric Italian survey. Ann.Igiene 2003

Considerazioni Legionella spp. spp. èmolto diffusa nelle nelle abitazioni e alberghi Italiani, sia sia pure pure con con caratteristiche diverse Tutti Tutti gli gli ospedali che che hanno partecipato allo allo studio sono sono risultati contaminati, spesso con con cariche molto molto elevate I fattori di di rischio della della contaminazione dipendono sia sia dalle dalle caratteristiche dell impianto che che dai dai parametri chimico-fisici dell acqua Differenze sulla sulla suscettibilitàai ai fattori di di rischio ambientali sono sono emerse in in rapporto ai ai diversi sierogruppi di di L. L. pneumophila

Considerazioni Il rischio di contrarre la malattia in ambito comunitario dipende dalle caratteristiche del paziente, dalla modalità ed intensità dell esposizione, ma anche dalla specie e/o dai sierogruppi di Legionella, la cui diffusione varia secondo le condizioni ambientali La virulenza del ceppo è così importante che l 80-90% dei casi èassociato a L. pneumophila sg 1, 3 e 6, nonostante che questi sierogruppi non siano i più diffusi nell ambiente

Gruppo Multicentrico Italiano sulla legionellosi Si ringraziano i Coordinatori delle Unità partecipanti e tutti i Collaboratori. Uno speciale ringraziamento è rivolto al folto gruppo di giovani ricercatori che partecipano al programma lavorando con entusiasmo, interesse e devozione. Per informazioni e aggiornamenti, potete visitare il nostro sito web www.legionellaonline.it