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António Veríssimo |CEF U. Coimbra

Legionella: Surtos ou epidemia?

IPQ| 03 Abril 2019 Workshop "Prevenção e Controlo de Legionella nos Sistemas de Água"

Legionella

IPQ|2019|Workshop "Prevenção e Controlo de Legionella nos Sistemas de Água"

Legionella spp.

Legionelose ou Doença dos Legionários

Febre de Pontiac

• Bactérias Gram-negativas

• Ubíquas em ambientes aquáticos

• 61 espécies, 3 subespécies

• Manifestações clinicas:

• A espécie Legionella pneumophila é responsável por mais de 90 % dos casos

de doença reportados

• Os humanos são considerados hospedeiros acidentais uma vez que a

legionella se replica em macrófagos alveolares, mas sem capacidade de

transmissão

• infetam e multiplicam-se em amebas e alguns protozoários IPQ|2019|Workshop "Prevenção e Controlo de Legionella nos Sistemas de Água"

Legionelose

• É uma pneumonia

• É contraída por inalação de gotas de água contaminadas com Legionella

• Não se transmite de pessoa para pessoa

• É provocada por estirpes de Legionella com capacidade de infectar, residir multiplicar-se em células fagocíticas do hospadeiro - monócitos e macrófagos alveolares


Febre de Pontiac

• Doença não pneumónica

• Caracterizada por acesso súbito e agudo de febre, arrepios, dores de cabeça e dores musculares

• É uma doença autocontrolada e os sintomas desaparecem em 3 a 5 dias sem tratamento especifico


sintomas

febre alta, calafrios e tosse seca

dores musculares e dores de cabeça.

American Legion Convention Julho de 1976

182 adoeceram

29 morreram

The Bellevue Stratford hotel, Philadelphia.

en.wikipedia.org

•Período de incubação de 2 a 10 dias - os casos foram dispersos pela Pensilvânia •Falta de registro de presenças na convenção •Falta de métodos conhecidos para cultura, serologia, coloração de tecidos e toxicologia deram resultados negativos

História da doença

Legionella pneumophila foi identificada em Janeiro de 1977

Cadeia de transmissão (Fraser, 1984)

Ambientes naturais Fatores de amplificação

Disseminação

Ambientes intervenção humana

Exposição por uma população suscetível

Inoculação

LEGIONELOSE


http://www.youtube.com/watch?v=dD4d_apLtl0&feature=related


Água de profundidade Lagos

Natural spring

Rios

Nascentes quentes Biofilmes

Nascentes

Ambientes aquáticos naturais Ambientes aquáticos artificiais ou de intervenção humana

Fontes

Piscinas

Torres de arrefecimento Sistemas de distribuição

Chuveiros

Solo jardinagem

temperaturas entre 6ºC e 63ºC – óptimo 37ºC

valores de pH entre 5.5 e 8.1

oxigénio dissolvido entre 0.3 e 9.6 mg/ml

presença de outros organismos

zonas de reduzida circulação de água

presença de sedimentos

formação de biofilmes / aumenta a probabilidade de multiplicação em amebas

Fatores de amplificação


A maior parte da actividade bacteriana na natureza ocorre, não com as células individualizadas, mas com as

bactérias organizadas em comunidades sob a forma de um biofilme. Esses biofilmes são constituídos por uma

comunidade estruturada de células aderentes a uma superfície inerte (abiótica) ou viva (biótica), embebidas

numa matriz de exopolissacárido.

A associação dos organismos em biofilmes constitui uma forma de protecção ao seu desenvolvimento,

fomentando relações simbióticas e permitindo a sobrevivência em ambientes hostis.

Em ecossistemas aquáticos, mais de 99,9% das bactérias crescem em biofilmes associadas a uma grande

variedade de superfícies.

Os biofilmes mais comuns na natureza são heterogéneos, compostos por várias espécies, podendo os produtos

do metabolismo de uma espécie auxiliar o crescimento das outras e a adesão de uma dada espécie fornecer

ligandos que promovem a ligação de outras.

Inversamente, a competição pelos nutrientes e a acumulação de metabolitos tóxicos produzidos pelas espécies

colonizadoras poderão limitar a diversidade de espécies num biofilme.

São ambientes muito propícios ao intercâmbio genético – Transmissão horizontal de genes.

Fatores de amplificação - Biofilmes

Protecção contra:

• Radiações UV

• Fagocitose

• Desidratação

• Predadores

• Antimicrobianos

Os principais componentes estruturais de biofilmes são:

• Microrganismos

• Matriz de exopolímeros

• Componentes de origem não-biológica



A associação entre as legionelas, protozoa e biofilmes propicia uma forma de proteção capaz de potenciar a capacidade de sobrevivência destas bactérias a ambientes hostis.

Esta proteção será a explicação mais plausível para o facto das legionelas conseguiram passar de ambientes naturais para ambientes de intervenção humana, e permanecerem viáveis, suportando os vários tratamentos a que

a água é sujeita.

stress térmico e osmótico.

biocidas

antibióticos


Os ambientes naturais são raramente associados a casos de legionelose. As legionelas multiplicam-se muito lentamente a baixas temperaturas, o que resulta num equilíbrio natural entre a concentração das bactérias e dos seus hospedeiros. Concentração esta abaixo do limite mínimo necessário para causar infecção em humanos. A maioria dos casos de doença está associada a ambientes sujeitos a intervenção humana onde temperatura da água é superior, alterando a concentração quer das bactérias quer dos seus hospedeiros naturais. Assim, variações nos parâmetros abióticos da água podem alterar o equilíbrio entre as legionelas e protozoários, resultando num aumento rápido da concentração das bactérias, podendo causar doença.

Ambientes naturais Ambientes intervenção humana

102 a 106 CFU/L <1% população

> 106 CFU/L

50% população

Concentração bacteriana como factor determinante para a ocorrência de doença


Legionella – de organismo ambiental a agente patogénico acidental

A infecção humana é um beco sem saída (dead end evolutivo) para a replicação de legionella uma vez que a transmissão de pessoa para pessoa nunca foi comprovada. A evolução das características de virulência resultou em grande parte da necessidade do organismo de se replicar num nicho intracelular e também evitar a predação por protozoários ambientais.

A capacidade de replicação em diferentes protozoa tornou as legionella igualmente capazes de se replicarem em macrófagos alveolares humanos.


http://www.youtube.com/watch?v=LlB2Wbo7K3M&feature=related


As legionelas evoluíram no sentido de otimizarem o ambiente intracelular hostil para se replicarem, desenvolvendo maquinarias moleculares muito eficazes

A infeção em humanos é um desvio ao ciclo de vida natural em protozoa


https://brage.bibsys.no/xmlui//bitstream/id/334578/Larsen%202015.pdf

National Institute of Health

https://brage.bibsys.no/xmlui/bitstream/id/334578/Larsen 2015.pdf


(Escoll, P. et al, 2013 )

Legionella é um patogénico acidental

As legionellas evoluíram no sentido de otimizarem o ambiente intracelular hostil para se replicarem, desenvolvendo maquinarias moleculares muito eficazes


Ambientes naturais Fatores de amplificação

Dispersão


Cadeia de transmissão (Fraser, 1984) - Dispersão

v

v

v

v

aerossóis


Dispersão


Dispersão

Os grandes surtos estão relacionados com torres de arrefecimento que funcionam simultaneamente como amplificadores e fontes de dispersão


Dispersão


Ambientes naturais Factores de amplificação

Dispersão


Exposição por uma população suscetível

Estirpe patogénica

LEGIONELOSE



http://www.youtube.com/watch?v=dD4d_apLtl0&feature=related


As legionellas evoluíram no sentido de otimizarem o ambiente intracelular hostil para se replicarem, desenvolvendo maquinarias moleculares muito eficazes


Proceedings of the National Academy of Sciences 116(6):201808016 · January 2019

https://www.researchgate.net/journal/0027-8424_Proceedings_of_the_National_Academy_of_Sciences

Yang et al., 2008 IJSEM

61 espécies de Legionella

A maioria é capaz de infectar protozoários

24 espécies foram associadas a casos de doença

O género Legionella

Legionelose

L. pneumophila 90% dos casos de Legionelose

Yu et al., 2002; Harrison et al., 2009; Beauté et al., 2013, 2017

Há uma grande diferença entre a prevalência de L. pneumophila como principal responsável por casos de doença e a sua distribuição ambiental

Prevalência de Legionella sp. – doença vs ambiente

L. pneumophila sg.1; 84%

L. pneumophila sg. 2-14; 6%

Legionella bozemanae, L.

micdadei, and L. longbeachae;

7%

Other Legionella sp.; 3%

L. pneumophila sg 1;

29,1%

L. pneumophila sg 2-14; 46,5%

Total non-pneumophila legionellae;

24,4%

L. pneumophila sg.1 corresponde a 30% dos isolados ambientais e a 84% dos isolados clínicos

Distribuição ambiental

Distribuição clínica

Harrison et al., 2017; Kozak et al., 2009; David et al., 2016) IPQ|2019|Workshop "Prevenção e Controlo de Legionella nos Sistemas de Água"

Diversidade de L. pneumophila – doença vs ambiente

Ambientes naturais

Ambientes de intervenção humana

Clínicas

Paradigma - apenas um subgrupo das estirpes ambientais teriam a capacidade para produzir doença (virulência)

Com base na diversidade genética estabeleceu-se que estirpes clinicas de L. pneumophila eram distintas das

ambientais

Costa et al., 2005, 2010, 2012, 2014; Harrison et al., 2007, 2009; Coscolla and Candelas, 2012)


Virulência de L. pneumophila – clinicas vs ambientais


Modelo animal com correlação com a virulência em humanos. Possui sistema imune inato, semelhante aos macrófagos humanos


Sousa, PS.,et al. (2018). Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 8, 97. IPQ|2019|Workshop "Prevenção e Controlo de Legionella nos Sistemas de Água"

Larvae survival (%) after injection with 106 CFU per larvae Larvae survival (%) after injection with 105 CFU per larvae

Larvae survival (%) after injection with 107 CFU per larvae

A infeção depende da dose



Sousa, PS.,et al. (2018). Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 8, 97.

Relationships between 2,342 allelic profiles of 11,737 isolates (from the EWGLI SBT database)

Os clones (sequence-type) mais frequentemente relacionados com casos de doença não têm relação direta com a virulência



A patogenicidade varia com a estirpe e concentração, mas todas são virulentas A partir de 106 CFU todas as estirpes causam doença Não foi possível estabelecer qualquer relação entre a virulência, a origem das estirpes e a sua constituição genética (sequence-type)

a infeção por legionella está relacionada com a capacidade de algumas estirpes sobreviverem e se replicarem em ambientes de intervenção humana, e não com a virulência

Environmental Filtering

Sousa, PS.,et al. (2018). Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 8, 97.

Novo Paradigma


Sousa, PS., Silva, IN, Moreira, LM., Veríssimo, A., Costa, J. (2018). Differences in virulence

between Legionella pneumophila isolates from human and non-human sources determined in

Galleria mellonella infection model. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology 8, 97.

Costa, J., Teixeira, P. G., D’Avó, A. F., Júnior, C. S., and Veríssimo, A. (2014). Intragenic

recombination has a critical role on the evolution of Legionella pneumophila virulence-related

effector SidJ. PLoS One 9, e109840.

Costa, J., d’Avó, A. F., da Costa, M. S., and Veríssimo, A. (2012). Molecular evolution of key

genes for type II secretion in Legionella pneumophila. Environ. Microbiol. 14, 2017–33.

Costa, J., Tiago, I., da Costa, M. S., and Veríssimo, A. (2010). Molecular evolution of Legionella

pneumophila dotA gene, the contribution of natural environmental strains. Environ. Microbiol.

12, 2711–2729.

Costa J, da Costa MS, Veríssimo A. (2010). Colonization of a therapeutic spa with Legionella

spp: a public health issue. Res Microbiol. 161(1):18-25.

Costa, J., Tiago, I., Da Costa, M. S., and Veríssimo, A. (2005). Presence and persistence of

Legionella spp. in groundwater. Appl. Environ. Microbiol. 71, 663–671.

Santos P, Pinhal I, Rainey FA, Empadinhas N, Costa J, Fields B, Benson R, Veríssimo A, Da Costa

MS. (2003). Gamma-proteobacteria Aquicella lusitana gen. nov., sp. nov., and Aquicella

siphonis sp. nov. infect protozoa and require activated charcoal for growth in laboratory

media. Appl Environ Microbiol. 69(11):6533-40.

Diogo A, Veríssimo A, Nobre MF, da Costa MS. (1999). Usefulness of fatty acid composition for

differentiation of Legionella species. J Clin Microbiol. 37(7):2248-54.

Veríssimo A, Morais PV, Diogo A, Gomes C, da Costa MS. (1996). Characterization of Legionella

species by numerical analysis of whole-cell protein electrophoresis. Int J Syst Bacteriol.

46(1):41-9.

Rocha G, Veríssimo A, Bowker R, Bornstein N, Da Costa MS. (1995). Relationship between

Legionella spp. and antibody titres at a therapeutic thermal spa in Portugal. Epidemiol Infect.

115(1):79-88.

Marrão, G., A. Veríssimo, R. G. Bowker e M.S. da Costa.(1993). Biofilms as major sources of

Legionella spp. in hydrothermal areas and their dispersion into stream water. FEMS Microbiol.

Ecology. 12: 25-33.

Veríssimo A, Marrão G, da Silva FG, da Costa MS. (1991). Distribution of Legionella spp. in

hydrothermal areas in continental Portugal and the island of São Miguel, Azores. Appl Environ

Microbiol. 57(10):2921-7.

Veríssimo A, Vesey G, Rocha GM, Marrão G, Colbourne J, Dennis PJ, da Costa MS. (1990). A hot

water supply as the source of Legionella pneumophila in incubators of a neonatology unit. J

Hosp Infect. 15(3):255-63.

Milton Costa Joana Costa Gina Marrão Graça Rocha Alexandra Diogo Paula Santos Patrícia Sousa Ana Filipa d’Avó

legionella: surtos ou epidemia?...legionella spp.legionelose ou doença dos legionários febre de...

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