Legionella pneumophila

Caratteristiche

Legionella pneumophila è un sottile batterio Gram-negativo, di forma cocco-bacillare e dotato di mobilità grazie alla presenza di uno o due flagelli. Il batterio è inoltre pleomorfo, non alcool-acido resistente, asporigeno, non capsulato ed aerobio obbligato, in quanto necessita di ossigeno per sopravvivere. Particolarità di Legionella pneumophila è la presenza di una parete cellulare caratterizzata da acidi grassi a catena ramificata, di solito non presente nei batteri Gram-negativi.

Legionella pneumophila osservata al microscopio elettronico a trasmissione
Figura 1 – Legionella pneumophila osservata al microscopio elettronico a trasmissione

Questi batteri sono considerati “fastidious”, in quanto esigenti dal punto di vista nutrizionale: necessitano di L-Cisteina, in generale di amminoacidi, sali di ferro e carbonio.

Legionella pneumophila è un agente patogeno, appartenente al genere Legionella, e causa principale della legionellosi (infezione polmonare acuta), o meglio malattia dei legionari. Il termine “pneumophila” significa “amante dei polmoni”, infatti induce infezioni principalmente a livello dell’apparato respiratorio.

Il batterio venne isolato per la prima volta nel 1976 ad un incontro di anziani veterani della Legione Americana che si tenne a Philadelphia in Pennsylvania (da cui il nome malattia dei legionari). L’infezione colpì circa 200 persone e provocò 34 morti. Oltre alla polmonite acuta può indurre anche infezioni più lievi quali la febbre di Pontiac.

Legionella pneumohila è inoltre in grado di produrre potenziali tossine e diversi enzimi presenti nel surnatante di coltura o nei lisati batterici.

La specie batterica di nostro interesse è suddivisa in 16 sierogruppi, dove il sierogruppo 1 è responsabile del maggior numero di casi di malattia in Europa e nel Mondo.

Legionella pneumophila al microscopio ottico
Figura 2 – Legionella pneumophila al microscopio ottico

Filogenesi

DominioProkaryota
RegnoBacteria
PhylumProteobacteria
ClasseGamma Proteobacteria
OrdineLegionellales
FamigliaLegionellaceae
GenereLegionella’
SpecieL. pneumophila”

Morfologia delle colonie

La replicazione di Legionella pneumphila è favorita da un pH compreso tra 5.4 e 8.1, mentre il range di temperatura favorevole alla sua sopravvivenza è compreso tra 5.7 e 55˚C.

Legionella pneumophila non cresce su agar sangue o su comuni terreni primari, ma su terreni specifici, tra cui BCYE. L’agar BCYE (buffered charcoal yeast extract) contiene ferro, cisteina, carbone, estratto di lievito e alfa-chetoglutarato. Il carbone è utile per eliminare composti tossici come i radicali dell’ossigeno, mentre l’estratto di lievito serve a garantire la presenza di nutrienti.

È inoltre importante che il pH del terreno venga regolato a 6.9 grazie all’aggiunta di N-(2-acetamido) -2-aminoetansolfonico (ACES). La crescita di Legionella pneumophila, molte volte, è favorita anche dall’incubazione in 2-5% di CO2.

Su agar BCYE le colonie sono opalescenti, grigio-bianche e non presentano auto fluorescenza blu-bianca o rossa.

Colonie di Legionella pneumophila in agar BCYE
Figura 3 – Colonie di Legionella pneumophila in agar BCYE
Colonie di Legionella pneumophila in agar BCYE
Figura 4 – Altra immagine di colonie di Legionella pneumophila in agar BCYE

Altri terreni selettivi per Legionella pneumophila sono: MWY (Wadawosky Yee Medium) e GVPC (glicina – vancomicina – polimixina B – cicloeximide), entrambi contenenti glicina, polimixina B e vancomicina. Il terreno MWY contiene anche anisomicina, mentre il terreno GVPC, cicloeximide.

Le dimensioni del batterio sono variabili: da 0,3 a 0,9 µm per la larghezza e da 1,5 a 5 µm per la lunghezza. La forma che presenta Legionella pneumophila è generalmente cocco-bacillare, ma su alcuni terreni, dopo la crescita, i batteri possono assumere forme filamentose allungate (in questo caso la lunghezza può raggiungere anche i 20 µm).

In definitiva le colonie si presentano abitualmente di forma circolare, hanno la parte centrale bianca, superficie convessa, margini netti e consistenza mucosa. La colorazione varia dal bianco-grigio al blu-grigio, se in coltura sono presenti dei coloranti, come il blu di bromotimolo o il porpora di bromocresolo, allora appariranno bianco-verdi.

Coltura di Legionella pneumophila illuminata da luce ultravioletta
Figura 5 – Coltura di Legionella pneumophila illuminata da luce ultravioletta

Patogenesi

Legionella pneumophila è un batterio estremamente diffuso nell’ambiente prediligendo alcuni habitat, infatti lo si trova per lo più in acqua (fiumi, laghi, piscine, stagni etc.), in fanghi, terreni umidi, incrostazioni, sedimenti, e sezioni caldo umide dei sistemi d’areazione industriali, domestici o ospedalieri. Serbatoio di Legionella pneumophila sono anche protozoi ciliati, amebe e macrofagi alveolari umani.

L’infezione è anche correlata alla contaminazione di impianti di distribuzione dell’acqua potabile per uso domestico o industriale.

La trasmissione è quindi dovuta all’inalazione di piccolissime particelle solide o liquide contaminate sospese nell’aria. Non è stato ancora dimostrato il contagio interumano diretto.

Le infezioni da Legionella, inoltre, possono essere considerate infezioni nosocomiali, ossia acquisite durante un periodo di degenza in ospedale.

Attraverso l’inalazione il batterio penetra nelle vie respiratorie del nostro organismo dove viene fagocitato dai macrofagi alveolari i quali non riescono a degradarlo. Il batterio, che inattiva i meccanismi microbicidi dei fagociti, si moltiplica al loro interno inducendone la lisi e rilascia la progenie batterica infettando così altre cellule. 

Il rischio di acquisire l’infezione da Legionella è correlato a diversi fattori: caratteristiche del batterio e del contagio, tempo di esposizione e virulenza dei singoli ceppi, fumo, etilismo e suscettibilità individuale (soggetti immunocompromessi, malattie pregresse, pazienti ospedalizzati).

L’incidenza è maggiore in persone di mezza età o anziane di sesso maschile, in autunno ed in tarda estate.

Le sindromi più comuni dovute all’infezione da Legionella sono:

  • La febbre di Pontiac
  • Legionellosi

La febbre di Pontiac, spesso asintomatica, ha un’incubazione di 24-48 ore, in seguito alle quali si ha manifestazione simil-influenzale con astenia, cefalee e malessere generale. La risoluzione è spontanea.

Nell’ambito della legionellosi, la manifestazione è molto più grave, si tratta di una polmonite atipica che se non curata tempestivamente con terapia antibiotica conduce al decesso. L’incubazione dura da 2 a 12 giorni, la sintomatologia è acuta e nel 25% dei casi compaiono sintomi neuropsichici.

Il tasso di mortalità varia in relazione a diversi fattori tra cui le condizioni del paziente e la tempestività della terapia.

Ingresso di Legionella pneumophila nell'apparato respiratorio attraverso inalazione
Figura 6 – Ingresso di Legionella pneumophila nell’apparato respiratorio attraverso inalazione

Diagnosi

Nei pazienti che presentano i sintomi tipici dell’infezione da Legionella, è fondamentale effettuare diagnosi cliniche, come la radiografia del torace, ma è altrettanto importante eseguire diagnosi di laboratorio, possibilmente prima dell’inizio della terapia antibiotica per non invalidare i risultati. I test per la diagnosi di Legionella non sono specifici e sensibili al 100%, di conseguenza maggiore è il numero dei test effettuati, più precisa sarà la diagnosi.

I test per diagnosticare un’infezione da Legionella pneumophila vengono effettuati quando nelle secrezioni delle vie respiratorie si osservano batteri Gram-negativi.

I metodi per diagnosticare la legionellosi sono diversi:

  • Isolare il batterio in coltura;
  • Rilevare anticorpi su siero;
  • Rilevare antigene urinario;
  • Rilevare la presenza del batterio nei tessuti e nei fluidi corporei con l’immunofluorescenza;
  • Rilevare il DNA batterico tramite metodi di amplificazione del genoma.

L’isolamento colturale è il metodo diagnostico preferenziale, si utilizzano terreni di coltura specifici ed inoltre i tempi di crescita sono abbastanza lunghi, dopo 3-10 giorni di incubazione a 35C, si riescono ad isolare le specie di Legionella. È il test che presenta maggiore specificità e sensibilità. Il batterio è ricercato generalmente nelle secrezioni dell’apparato respiratorio, nel parenchima polmonare, nell’essudato pericardico e pleurico.

Per quanto riguarda i test sierologici, si va a determinare la presenza di anticorpi anti-Legionella tramite immunofluorescenza indiretta, ELISA e test di microagglutinazione. I test sierologici sono poco specifici e sensibili a causa della comparsa tardiva degli anticorpi, costituendo un fattore limitante per la terapia.

Il test dell’antigene urinario invece, fa sì che l’antigene venga rilevato nelle urine, da 1 a 3 giorni dopo la comparsa dei sintomi. Il test è rapido, il campione facilmente reperibile, l’antigene può persistere per mesi e dare risultati positivi anche in corso di terapia antibiotica, ciò costituisce il fattore limitante di questa metodica, ossia è difficile distinguere tra infezione acuta, pregressa o fase di convalescenza. È un test specifico e sensibile solo nel rilevare la presenza di Legionella pneumophila sierogruppo 1, è necessario quindi che sia supportato da altri metodi diagnostici.

L’immunofluorescenza diretta serve ad osservare il batterio all’interno di campioni biologici o ambientali utilizzando anticorpi monoclonali o policlonali marcati con fluorescina. La tecnica è molto rapida, si esegue in 2-3 ore, ma la sua validità è comunque inferiore al metodo colturale.

Ulteriori metodi, quali PCR e Real time PCR, amplificando geni specifici, consentono di individuare il DNA di Legionella pneumophila all’interno di secrezioni respiratorie e tessuto polmonare.

Terapia

Se la febbre di Pontiac ha una risoluzione spontanea, la legionellosi, come già affermato, necessita di una terapia antibiotica, trattamenti di supporto respiratorio e sistemico.

La terapia da attuare dipende da diversi fattori: concentrazione e persistenza dell’antibiotico nel parenchima polmonare, antibiotico-resistenza di Legionella, gravità dell’infezione, disfunzioni organiche e costi.

I principali antibiotici utilizzati sono quelli appartenenti alla classe dei macrolidi, tra cui azitromicina che ha una forte azione battericida e pochi effetti collaterali. Capostipite di questa classe è l’eritromicina usata per una polmonite lieve in pazienti non immunocompromessi, per trattare una polmonite lieve, invece, in pazienti immunocompromessi, si usa la doxicilina appartenente alla classe delle tetracicline. Si utilizzano anche i nuovi fluorochinolonici tra cui levofloxacina o moxifloxacina.

I farmaci sono somministrati inizialmente per via endovenosa.

Prevenzione

Per gestire il rischio da infezione da Legionella, è importante adottare diverse misure di controllo, come effettuare una valutazione periodica del rischio di contaminazione da Legionella in impianti idrici, di climatizzazione e di tutte le fonti d’acqua che producono aerosol presenti in una struttura. Fondamentale è anche il monitoraggio microbiologico.

Inoltre, qualora si identifichi il rischio, in base alle cariche riscontrate e alle condizioni di una determinata realtà impiantistica, si attuano sistemi di disinfezione termici, fisici o chimici.

Si ringrazia Raffaella Giannone per il contributo

Fonti

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