Legionellen: Welche Infektionswege gibt es? Wie funktioniert die Ausbreitung? Welche Informationen gibt es zu Tenazität und Umweltfaktoren?
Legionellen – Tenazität und Ausbreitung
Legionellen sind im Wasser lebende, gramnegative, nicht sporenbildende stäbchenförmige Bakterien aus der Familie der Legionellaceae. Beweglich werden Legionellen durch polare Flagellen (Geißeln). In der Größe variieren die Bakterien mit einer Breite von 0,3 – 0,9 µm und einer Länge von 2 – 20µm (Wiesmann E. 1982).
Aquatische Systeme wie zum Beispiel Flüsse, Bäche oder auch thermisch belastete Wässer wie z.B. Kühltürme bilden das natürliche Habitat von Legionella spec. (Brooks et al. 2004; Colbourne and Dennis 1989; Hsu et al. 1984; Lin et al. 1998; Stout et al. 1985). Legionellen finden sich weiterhin in der gesamten Trinkwasserverteilung – angefangen von der Quelle (Fluss oder Grundwasser) bis zum Wasserhahn des Verbrauchers. Allerding zeigen natürliche aquatische Systeme nur eine geringe Anzahl von Legionellen (Joseph O. Falkinham et al. 2015).
Infektionswege
Legionellosen lassen sich in den meisten Fällen auf das Einatmen von legionellenbelasteten Aerosolen (Legionella pneumophilia) zurückführen. Eine häufige Quelle dieser Aerosole sind Kühltürme und Nassabscheider. Höchste Infektionsraten traten bei Anwohnern in der direkten Nähe der Anlagen auf. Eine Analyse der Streuung und Verteilung zeigte allerdings eine Reichweite der infektiösen Aerosole von bis zu 6 Kilometern. (Patient Care 2006).
Ausbreitung
Zu einer weitreichenderen Ausbreitung kommt eine Studie aus Norwegen, die einen Fall in Sarpsborg untersucht. Bislang hatte man einen maximalen Übertragungsweg für Legionellen von rund 3 km als realistisch angesehen (Addiss et al. 1989). Bei einem durch einen Kühlturm verursachten Legionellenausbruch 2003 in Pas-de-Calais, Frankreich, wurden Reichweiten von 6-7 Kilometern beobachtet (Nguyen TM et al. 2006).
Der Legionellenausbruch in Sarpsborg zeigte allerdings das Reichweiten von mehr als 10 Kilometern durchaus möglich sind (Nygaard 2008).
Tenazität
Als Problem stellt sich dar, dass auch mit Standardmethoden Legionellen nicht komplett aus Systemen eliminiert werden können. Legionellen sind z.B. vergleichsweise chlorresistenter als E.coli (Garcia and Pelaz 2008; Hosein 2005; Kim 2002; Zhang et al. 2007, OSHA 2017).
Des Weiteren schützen sich Legionellen aktiv durch Kapselung bzw. Encystierung. Als Kapsel dienen Amöben oder Protozoen, die die Legionellen phagocytieren. Die Zellwand der Amöben ist relativ chlorresistent, sodass encystierte Legionellen Chlorkonzentrationen von bis zu 50 ppm überleben (Kilvington and Price1990).
Umweltbedingungen
Für das Legionellenwachstum und die Ausbreitung bedarf es bestimmter Optimumparameter: Wassertemperaturen zwischen 25° und 42°C, Oberflächen zur Biofilmbildung und Nährstoffe (Arnow et al. 1985; Donlon and Costerton 2002; Lin et al.1998; Murga et al. 2001).
Etwas weiter wird das Temperaturfenster von der OSHA (2017) gefasst, die Temperaturen zwischen 20° und 50°C angibt und einer optimalen Wachstumstemperatur von 35° – 46°C. Gleichzeitig werden Stagnation und ein pH Bereich zwischen 5.0 und 8.5 als Legionellen favorisierende Bedingungen angeführt.
Legionellen sowie auch andere Mikroorganismen lagern sich auf Oberflächen an und formen einen sogenannten Biofilm auf den Innenseiten der Rohrleitungen. Die im Biofilm vergesellschafteten Mikroorganismen, wie z.B. Flavobacteria und /oder Pseudomonadenstellen wichtige Nährstoffe zum Legionellenwachstum zur Verfügung. Andere tragen durch phagozytose zum Schutz und zur Vermehrung bei (Buse et al. 2014; Kilvington and Price 1990, OSHA 2017).
Legionellen wachsen im Vergleich zu anderen Mikroorganismen langsam. Warren und Miller (1979) konnten in Versuchen eine Generationszeit von 6h in definierten Medien bei 37°C feststellen. Neuere Untersuchungen gehen von Generationszeiten von 2h aus (Langer V. 2012). Zum Vergleich: Bei einer optimalen Temperatur von 37°C beträgt die Generationszeit von Pseudomonas aeruginosa im Vollmedium ca. 20 min (Brock et al., 2006).
Zusammenfassend bleibt, dass Temperatur und Generationszeit generell wichtige Stellmechanismen in der Vorsorge und Hygiene sind.
Gefährdungsbeurteilung – VDI 2047 – VDI 3679