Condizionatori d’aria: un fattore di rischio per l’insorgenza di Legionella pneumophila

Legionella e condizionatori: generalità

L’impianto di condizionamento è costituito da apparecchiature centralizzate che forniscono un’atmosfera controllata della temperatura e dell’umidità in ogni momento, indipendentemente dalle condizioni meteorologiche. Sebbene l’utilizzo dei climatizzatori abbia rivoluzionato la vita di ognuno di noi, senza un’adeguata pulizia e disinfezione, possono diventare un mezzo ideale per la proliferazione incontrollata di alcuni microrganismi che vengono veicolati attraverso l’aria di emissione. Le specie batteriche maggiormente diffuse all’interno degli impianti di condizionamento sono: Legionella pneumophila, Streptococcus pneumoniae ed alcune specie appartenenti ai generi Staphylococcus e Bacillus.

Caratteristiche di Legionella Pneumophila

In particolare, Legionella pneumophila è il batterio gram-negativo più diffuso nei condizionatori e negli impianti provvisti di umidificazione.

Si tratta di un bacillo aerobio, mobile per mezzo di un unico flagello polare (Fig. 1) e asporigeno. Benché tale genere comprenda 62 specie differenti e circa 70 sierogruppi, non tutte le specie sono state associate a casi di malattia nell’uomo. Si stima, infatti, che Legionella pneumophila sierogruppo 1 sia la causa del 95% delle infezioni in Europa e dell’85% nel mondo.

Fotografia al microscopio elettronico del polmone di un paziente che mostra un’infezione grave provocata da Legionella pneumophila sierogruppo 1. Le frecce indicano i bacilli sottili gram-negativi tipici di tale specie.
Figura 1 – Fotografia al microscopio elettronico del polmone di un paziente che mostra un’infezione grave provocata da Legionella pneumophila sierogruppo 1. Le frecce indicano i bacilli sottili gram-negativi tipici di tale specie.

Condizioni di crescita e habitat

La Legionella è ubiquitaria nell’ambiente acquatico naturale e si trova principalmente associata alla presenza di acqua (superfici lacustri e fluviali, sorgenti termali, falde idriche ed ambienti umidi in genere). Da queste sorgenti, poi, può colonizzare e proliferare in corpi idrici artificiali: torri di raffreddamento, impianti di condizionamento, fontane, soffioni delle docce, piscine, impianti termali e riuniti odontoiatrici. I condizionatori, in particolare, poiché contengono acqua per umidificare e vaschette di condensa, possono contribuire a creare situazioni di ristagno d’acqua in cui Legionella può facilmente replicarsi.

La legionella cresce preferenzialmente tra i 25 e 42°C e mostra anche una buona sopravvivenza in ambienti acidi e alcalini con valori di pH compresi tra 5,5 e 8,1.

È considerato, inoltre, un batterio estremamente esigente dal punto di vista nutrizionale: necessita di un ingente supporto nutritivo per poter proliferare e la presenza di biofilm, all’interno dei sistemi d’umidificazione ad acqua, da un lato crea una barriera protettiva dall’ambiente circostante e dall’altro fornisce sostanza organica permettendo la creazione di una sorta di micro-ecosistema all’interno del quale più batteri interagiscono tra loro traendo energia e risorse necessarie alla loro crescita.

Modalità d’infezione

Le manifestazioni cliniche delle infezioni provocate dal bacillo sono principalmente respiratorie: attraverso i filtri e le condutture dei condizionatori, Legionella si diffonde nell’aria e l’inalazione dell’aerosol contaminato, ne determina l’adesione alle mucose delle prime vie respiratorie. Tuttavia, in soggetti particolarmente suscettibili, tali batteri possono raggiungere i polmoni dove vengono, in un primo momento, fagocitati dai macrofagi alveolari attraverso i recettori del complemento e poi inglobati in un vacuolo fagosomiale.

Tuttavia, con un meccanismo ancora sconosciuto, i batteri bloccano la fusione del fagosoma con i lisosomi, contenenti gli enzimi lisosomiali atti alla degradazione dei patogeni e impediscono il processo di acidificazione del fagolisosoma mantenendo il sistema delle mielo-perossidasi separato dai batteri target.

I bacilli si moltiplicano, così, all’interno del fagosoma provocandone la lisi con il conseguente rilascio di una progenie batterica destinata ad infettare altre cellule (Fig. 2).

All’infezione segue la malattia che varia in gravità da una malattia lieve (forma non polmonare) ad una polmonite multilobare fatale.

La forma non polmonare (malattia di Pontiac) è una malattia simil-influenzale acuta che di solito dura 2-5 giorni. Il periodo di incubazione è di circa 48 ore e si manifesta generalmente con febbre, brividi, mal di testa, malessere e dolori muscolari (mialgia).

La malattia dei legionari (la forma polmonare) ha, invece, un periodo di incubazione che varia dai 2 ai 10 giorni. Inizialmente, i sintomi sono: febbre, perdita di appetito, lieve tosse non produttiva, mal di testa, malessere e letargia ma, diversamente dalla forma non polmonare, la malattia può aggravarsi fino a diventare fatale.

Meccanismo di crescita intracellulare di Legionella pneumofila.
Figura 2 – Le apparecchiature dei condizionatori non adeguatamente pulite, determinano l’inalazione di Legionella sottoforma di aerosol con conseguente penetrazione dell’agente eziologico nell’ospite. L’illustrazione rappresenta il meccanismo di crescita intracellulare del microrganismo. [Fonte: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11018138/].

Isolamento della Legionella

Metodo colturale

Per la ricerca di L. pneumophila, il metodo diagnostico di elezione è l’esame colturale.

L’ isolamento richiede l’utilizzo di terreni di coltura specifici in quanto Legionella, per poter crescere, necessita di un mezzo contenente ferro e cisteina nonché tempi di crescita relativamente lunghi (4-10 giorni). Generalmente si utilizza il Buffered Charcoal Yeast Extract agar (BCYE): costituito da CYE agar base a cui bisogna addizionare un supplemento contenente ferro, cisteina e α-chetoglutarato in tampone ACES (pH 6,9). L’estratto di lievito è una fonte di nutrienti mentre il carbone attivo serve ad inattivare i perossidi tossici che si producono nel terreno soprattutto dopo l’esposizione alla luce. Per campioni contaminati, come nel caso degli espettorati, è necessaria l’aggiunta di antibiotici idonei per inibire la crescita della flora contaminante.

Di solito, la crescita di colonie batteriche morfologicamente distintive è rilevabile già dopo 3-5 giorni dall’incubazione a 37°C e appaiono tipicamente: rotonde, convesse, con margini regolari, con una tipica opalescenza che ricorda il vetro smerigliato (Fig. 3).

L’identificazione può essere confermata da specifica tipizzazione immunologica dei batteri isolati o da un’analisi molecolare.

Piastra di coltura che mostra la crescita di L. pneumophila sul BCYE.
Figura 3 – Piastra di coltura che mostra la crescita di L. pneumophila sul BCYE.
Svantaggi metodo colturale

Il metodo colturale, tuttavia, presenta delle difficoltà nell’esecuzione poiché non sempre sono disponibili campioni clinici appropriati:

  • Il paziente affetto da legionellosi non riesce ad espettorare per cui spesso è necessario ricorrere al lavaggio bronco-alveolare (BAL) che è una metodica piuttosto invasiva;
  • I pazienti in terapia antibiotica non sono idonei per l’esecuzione dell‘esame colturale;
  • È necessaria un’opportuna decontaminazione del campione d’esame da microrganismi non-target prima di procedere all’analisi;
  • La coltivazione artificiale è spesso difficoltosa poiché L. pneumophila è in grado di crescere all’interno di protozoi ciliati ed amebe che costituiscono per il batterio una fonte di nutrimento e di protezione da condizioni ambientali sfavorevoli. La crescita su piastra risulta, così, occultata rendendo difficoltosa l’interpretazione dell’analisi da parte dell’operatore.

Rilevazione dell’antigene urinario

Il rilevamento diretto dell’antigene batterico nelle urine è potenzialmente molto più veloce del metodo colturale. Tuttavia, il test è attualmente disponibile solo per Legionella pneumophila sierogruppo 1. Inoltre, la presenza dell’antigenuria si rileva, nella maggior parte dei pazienti, da uno a tre giorni dopo l’insorgenza dei sintomi, con un picco a 5-10 giorni e, spesso, la presenza del batterio è rilevabile ad intermittenza per cui risulta necessario ripetere il test circa tre volte ogni dieci giorni prima di considerarlo negativo.

La sensibilità dell’esame è, per di più, spesso associata alla gravità della malattia: nei casi di polmonite meno grave, fase di convalescenza o infezione pregressa, si dovrebbe ricorrere ad altri test diagnostici.

La determinazione dell’antigene può essere effettuata attraverso due metodi:

  • Il metodo immuno-cromatografico;
  • Il metodo immunoenzimatico.
Metodo immuno-cromatografico

Il metodo immuno-cromatografico è un saggio rapido (15 min-1h) utile alla rilevazione dell’antigene di L. pneumophila sierogruppo 1.  L’interpretazione dei risultati si basa sulla presenza o meno di due bande colorate visibili sullo stick: la prima rappresenta il controllo, necessaria alla validazione del test; la seconda è esplicativa della positività del campione. Tuttavia, campioni con bassa concentrazione di antigene potrebbero evidenziare una banda debole che può essere considerata “positiva” con sicurezza solo se aumenta in intensità dopo 45 minuti dalla prima osservazione, in caso contrario, sarebbe più opportuno confermare l’esito dell’esame con altri test per evitare di diagnosticare falsi positivi/negativi.

Metodo immunoenzimatico

Nell’ambito dei metodi immunoenzimatici, il più utilizzato è il test di immunoassorbimento enzimatico denominato enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Il principio si basa sul riconoscimento altamente specifico dell’antigene, presente nel campione in esame, al corrispettivo anticorpo fissato su una fase solida. Tale interazione può essere visualizzata mediante enzimi legati covalentemente ad anticorpi o ad antigeni secondari. Successivamente, si aggiunge un substrato che viene convertito dal complesso enzima-anticorpo producendo un viraggio della colorazione misurabile mediante uno spettrofotometro.

Metodi sierologici

La diagnosi sierologica prevede la valutazione dell’eventuale sieroconversione o l’aumento del titolo anticorpale nel siero del paziente. In particolare, la tecnica dell’immunofluorescenza indiretta (IFI) è la più utilizzata per la diagnosi di L. pneumophila. Il principio si basa sull’individuazione di anticorpi specifici nel siero del paziente posto in contatto con antigeni noti fissati ad un vetrino. La formazione dell’immunocomplesso (antigene-anticorpo) è evidenziata dall’aggiunta di un antisiero marcato con un fluorocromo (fluorescina). Successivamente, mediante l’utilizzo di un microscopio a fluorescenza, è possibile visualizzare i corpuscoli fluorescenti indicativi della presenza degli anticorpi nel siero.

La diagnosi sierologica presenta il vantaggio di poter rilevare anche infezioni lievi o addirittura asintomatiche. Tuttavia, è un’indagine eseguita in maniera complementare alla diagnosi colturale sia a causa della comparsa di livelli significativi di anticorpi dopo 3/4 settimane dal contagio e sia per la necessità di controllare un ulteriore campione di siero in fase di convalescenza dopo almeno sei settimane dall’inizio dell’infezione. Inoltre, a causa della formazione di anticorpi cross-reattivi si possono verificare reazioni incrociate tra diverse specie e sierogruppi di Legionella che rendono difficile l’assegnazione di una diagnosi specifica.

Metodo molecolare

La diagnosi di legionellosi nei campioni clinici può essere effettuata anche attraverso l’utilizzo della multiplex real-time PCR. Tale tecnica molecolare permette di rilevare in tempo reale, dando informazioni anche sulla quantità di DNA presente nel campione, la presenza di DNA genomico di Legionella attraverso amplificazione di geni specifici. Inoltre, simultaneamente, è possibile individuare il genoma non solo di L. pneumofila sierogruppo 1 ma di tutte le specie e i sierogruppi. La multiplex real-time PCR presenta il vantaggio di ridurre drasticamente i tempi di analisi con una sensibilità pari, se non superiore, all’esame colturale. Tuttavia, rilevando il genoma del microrganismo in esame, non fornisce informazioni circa la vitalità del batterio stesso.

Terapia

Per il trattamento della legionellosi, la terapia raccomandata è quella antibiotica: attualmente si utilizzano chinoloni e macrolidi. Tuttavia, la somministrazione della tipologia di antibiotico dipende della specie e del sierogruppo dell’agente causale identificato durante l’iter diagnostico tenendo in considerazione la condizione di salute del paziente e la gravità dei sintomi. La maggior parte dei pazienti risponde prontamente ad appropriata terapia antimicrobica, ma la convalescenza è spesso prolungata (molte settimane o addirittura mesi).

Per la forma più lieve dell’infezione (febbre di Pontiac), invece, non sono necessarie terapie antibiotiche o cure specifiche.

Prevenzione

Vasche di condensa, batterie, tubature, filtri, superfici delle griglie di immissione ed emissioni sono parti di un impianto di condizionamento all’interno dei quali Legionella può proliferare.

La corretta manutenzione dei componenti aeraulici in casa, in ufficio, in strutture alberghiere e ospedaliere è, quindi, fondamentale per poter limitare la diffusione dell’agente eziologico.

A tal proposito, l’Istituto Superiore di Sanità (ISS) ha predisposto, per la prevenzione ed il controllo della legionellosi, delle linee guida costituite da un insieme di suggerimenti tecnico-pratici per ridurre al minimo il rischio d’infezione.

In particolare, nei condizionatori, il monitoraggio della Legionella può avvenire attraverso:

  • Un controllo periodico su ogni componente dell’impianto di condizionamento al fine di eliminare eventuali incrostazioni e depositi di calcare;
  • Pulizia, igienizzazione ed eventuale sostituzione dei filtri;
  • Igienizzazione e pulizia di griglie e bocchette di immissione dell’aria almeno una volta al mese, nei periodi di maggiore utilizzo;
  • Sanificazione completa delle vasche di condensa, almeno una volta all’anno con prodotti battericidi specifici.

Interventi di bonifica e disinfezione

Attualmente sono disponibili differenti metodiche utili al controllo della diffusione e moltiplicazione della Legionella negli impianti di condizionamento. In particolare, tutte le batterie di scambio termico, le vasche di raccolta dell’acqua di condensa, gli umidificatori, i ventilatori, le serrande e le griglie devono essere pulite utilizzando uno o una combinazione dei seguenti metodi:

  • Lance ad aria ad alta pressione;
  • Sistemi a vapore;
  • Aspiratori dotati di filtri HEPA: costituiti da foglietti filtranti di microfibre in borosilicato assemblati in più strati e separati da setti in alluminio (Fig. 4);
  • Detergenti non aggressivi;
  • Disinfettanti.

I metodi di bonifica elencati possono variare per frequenza di applicazione in rapporto al tipo di trattamento, alle caratteristiche della contaminazione, alle attrezzature impiegate e ai rischi per gli esposti.

In linea generale, il monitoraggio delle strutture degli impianti di condizionamento e l’adozione costante di buone pratiche di manutenzione, può̀ contribuire a mantenere sotto controllo la contaminazione.

Rappresentazione di filtri HEPA utilizzabili in impianti di condizionamento.
Figura 4 – Rappresentazione di filtri HEPA utilizzabili in impianti di condizionamento. [Fonte: https://omniadomotica.com/filtri-hepa-condizionatori-purificatori/]

Fonti

Crediti immagini

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