Contamination of hot water supply systems with Legionella pneumophila in public buildings and medical care institutions

Контаминация Legionella pneumophila систем горячего водоснабжения зданий общественного назначения, в том числе лечебно-профилактических учреждений

О.В. Садретдинова1, О.А. Груздева2, Т.И. Карпова1,

Ю.С. Аляпкина1,3, Ю.Е. Дронина1, В.Г. Фокина2, И.С. Тартаковский1

1НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи РАМН, Москва, Россия 2ФГУЗ Центр гигиены и эпидемиологии в г. Москве, Москва, Россия 3ЗАО «Синтол», Москва, Россия

Целью исследования явилось изучение частоты и уровня контаминации Legionella pneumophila систем горячего водоснабжения зданий общественного пользования, в том числе ЛПУ в Московском регионе. Обследованы системы горячего водоснабжения 12 зданий или комплексов зданий общественного пользования в Москве и Московской области, в том числе 7 ЛПУ. Образцы воды, смывов и биопленок исследовали с помощью традиционных бактериологических методов и ПЦР в реальном времени. Выявлен существенный уровень контаминации L. pneumophila водных систем на обследованных объектах. Возбудитель обнаружен в «застойных», концевых и редко используемых участках всех систем горячего водоснабжения при сниже-

нии температуры воды до 36-52 оС. Визуальное обнаружение природных биопленок на объекте коррелировало с высокой концентрацией леги-онелл в водных образцах. В ряде случаев в образцах выявлены ассоциации L. pneumophila и Pseudomonas aeruginosa, в том числе в воде из системы водоснабжения двух ЛПУ. Полученные результаты подтверждают важность современной концепции профилактики нозокомиального легионеллеза, основанной на мониторингелеги-онелл в потенциально опасных водных объектах и проведении профилактических мероприятий.

Ключевые слова: Legionella pneumophila, контаминация, водные системы, биопленки, микробные ассоциации.

Contamination of Hot Water Supply Systems with Legionella pneumophila in Public Buildings and Medical Care Institutions

O.V. Sadretdinova1, O.A. Gruzdeva2, T.I. Karpova1, Yu.S. Alyapkina1,3, Yu.E. Dronina1, V.G. Fokina2, I.S. Tartakovskiy1

1 Research Institute of Epidemiology and Microbiology named after N.F. Gamaleya, Moscow, Russia

2 Moscow Center for Hygiene and Epidemiology, Moscow, Russia

3 «Synthol» Company, Moscow, Russia

The objective of the study was to determine incidence and level of contamination of hot water supply systems with Legionella pneumophila in public buildings, including

Контактный адрес:

Игорь Семенович Тартаковский

Эл. почта: itartak@list.ru

medical care institutions, in Moscow region. A total of 12 public buildings or building complexes, including 7 medical care institutions, in Moscow and Moscow region were examined. Water samples, object washes, and biofilms were tested using conventional microbiologic methods and real-time PCR. The objects demonstrated significant contamination of water supply systems with Legionella pneumophila. This pathogen was found in terminal, and

rarely used areas in all hot water supply systems when temperature decreased to 36-52°^ Visual detection of natural biofilms on an object correlated to high concentrations of Legionella in water samples. In some cases, associations of L. pneumophila and P. aeruginosa were found in samples, including water samples from water supply systems in two medical care institutions. The

Введение

Эпидемические вспышки и спорадические случаи легионеллеза обусловлены контаминацией легионеллами потенциально опасных водных объектов с последующим поражением легких человека в результате вдыхания мелкодисперсного водного аэрозоля или аспирации воды, содержащей леги-онеллы. Наиболее часто эпидемические вспышки легионеллеза за рубежом связаны с контаминацией градирен (водных систем охлаждения) или систем горячего водоснабжения промышленных предприятий, гостиниц, офисных и торговых центров, лечебно-профилактических учреждений (ЛПУ). Так, по данным Европейской рабочей группы по леги-онеллезу (EWGLI), с 2002 по 2007 гг. в европейских странах зарегистрированы 44 эпидемические вспышки, связанные с контаминацией градирен, и 215 эпидемических вспышек и групповых случаев легионеллеза, связанных с контаминацией систем водоснабжения [1-3]. Данные объекты являются предметом регулярного профилактического мониторинга.

В Российской Федерации за последние годы была разработана современная методическая база для выявления легионелл в окружающей среде и внедрены эффективные методы эпиднадзора за легионеллезной инфекцией [4, 5]. Исследования, проводившиеся на Урале во время и после эпидемической вспышки легионеллеза, выявили высокую степень контаминации легионеллами градирен пром-предприятий и системы водоснабжения г. Верхняя Пышма [6]. Однако остается неясным - носит ли столь высокий уровень контаминации легионел-лами локальный характер в районе эпидемической вспышки или аналогичная ситуация наблюдается и в других регионах России. Наибольшую эпидемическую значимость представляет контаминация легионеллами систем горячего водоснабжения в отделениях групп риска ЛПУ, так как даже низкая концентрация легионелл представляет опасность для пациентов отделений трансплантации органов, онкологии, интенсивной терапии, реанимации и др. на фоне иммуносупрессивной терапии.

Нами проведено скрининговое обследование систем горячего водоснабжения зданий обществен-

results of this study support an importance of the modern concept of nosocomial legionellosis prevention, which includes a monitoring of Legionella in potentially dangerous water objects and taking prevention measures.

Key words: Legionella, contamination, hot water supply, biofilm.

ного пользования, в том числе ЛПУ, в Москве и Московской области с целью определения частоты и количественного уровня их контаминации Legionella pneumophila. В процессе исследования разработан порядок обследования, позволяющий выявлять контаминированные легионеллами участки и зоны потенциально опасных водных объектов.

Материалы и методы_

В работе исследовали образцы воды, смывов и биопленок систем горячего водоснабжения объектов общественного назначения Москвы и Московской области, в том числе ЛПУ, обследованных в 20082010 гг. на предмет их контаминации Legionella pneumophila.

Всего обследовано 12 систем горячего водоснабжения зданий или комплекса зданий общественного пользования (2 торговых центра, 1 офисный центр, 2 гостиницы, 7 ЛПУ - 5 больниц и 2 поликлиники).

Для исследования уровня контаминации Legionella pneumophila систем горячего водоснабжения были выбраны здания или комплексы зданий с централизованной системой холодного водоснабжения. Горячее водоснабжение объектов обеспечивалось нагреванием холодной воды в калориферах бойлерной до температуры 58-65 оС. Отбор проб воды и смывов осуществляли в «застойных», концевых и редко используемых участках системы горячего водоснабжения объекта. Исследовали образцы воды объемом 500-1000 мл и смывы с внутренней поверхности труб, сеток душа, водопроводных кранов.

Образцы воды, биопленок, смывов из систем горячего водоснабжения исследовали в соответствии с МУК 4.2.2217-07 «Выявление бактерий Legionella pneumophila в объектах окружающей среды» [4] с помощью бактериологического метода на среде BCYE и набора для латекс-агглютинации SLIDEX (ВюМепеих,Франция) и ПЦР в реальном времени с использованием тест-системы для количественного выявления Legionella pneumophila АМПЛИ-ЛЕГ-РВ (ЗАО «Синтол») [7].

Результаты исследований_

Контаминация Legionella pneumophila выявлена в «застойных», концевых или редко используе-

Таблица 1. Уровень контаминации Legionella pneumophila систем горячего водоснабжения ЛПУ

Концентрация L. pneumophila, КОЕ/л Температура горячей воды, °C Количество участков системы Присутствие

объекта минимальная максимальная максимальная минимальная водоснабжения объекта, контаминированных L. pneumophila в воде P. aeruginosa

1 1,2х102 8,4 х103 58 42 2

2 - 3,6х105 60 36 1

3 - 8,4 х104 60 45 1 +

4 6х102 1,2х105 58 42 3

5 - 2х102 60 44 1

6 - 1,2х102 58 45 1

7 - 6х102 58 44 1 +

Таблица 2. Уровень контаминации Legionella pneumophila систем горячего водоснабжения других зданий общественного пользования

Номер Концентрация L. pneumophila, КОЕ/л Температура горячей воды, °C Количество участков системы Присутствие в воде P. aeruginosa

объекта минимальная максимальная максимальная минимальная контаминированных L. pneumophila

1 1,3х102 3,6х104 57 36 2 -

2 _ * 2,8х104 56 42 1 -

3 6х10 3,6х103 61 46 3 -

4 - 1,8х103 65 52 1 -

5 3,1 х102 3,4 х104 57 36 5 +

Примечание. * - возбудитель обнаружен в одном участке системы водоснабжения

мых участках системы горячего водоснабжения во всех 12 обследованных объектах (табл. 1 и 2): в воде или смыве душевого рожка - 15 положительных образцов, в воде или смывах из водопроводных кранов - 10, непосредственно на выходе из бойлерной - 3 образца. Концентрация Legionella pneumophila в положительных пробах составляла от 610 до 3,6х105 КОЕ (геномных копий) на 1 л воды. Концентрация возбудителя, превышающая 103 КОЕ/л выявлена на 9 объектах. Среди выделенных изолятов 34% относились к L. pneumophila серогруппы 1, 66% - к другим серогруппам L. pneumophila. В 19% положительных проб были выделены изоляты нескольких серогрупп L. pneumophila, в том числе серогруппы 1.

По степени колонизации L. pneumophila объекты могут быть разделены на две группы: первая - 7 объектов, на которых выявлен только 1 участок, контаминированный возбудителем; вторая - 5 объектов, на которых выявлено от 2 до 5 контаминиро-ванных участков, т. е. колонизация носит системный характер. Среди ЛПУ 5 объектов относились к первой группе и 2 - ко второй. Максимальная

температура нагрева воды в калорифере бойлерной составляла 56-60 °С на 10 объектах, 61 °С и 65 °С - по 1 объекту. Из систем водоснабжения 2 ЛПУ, помимо легионелл, были выделены изо-ляты Pseudomonas aeruginosa, в одной из систем ЛПУ выделены изоляты Staphylococcus spp. Из 52 положительных проб корреляция результатов ПЦР в реальном времени и бактериологического метода определения легионелл отмечалась в 90,4% случаев. В 2 случаях наблюдали ингибицию ПЦР при положительном результате бактериологического анализа, в 3 пробах положительные результаты ПЦР не были подтверждены бактериологически.

Обсуждение результатов_

Частота контаминации систем горячего водоснабжения на обследованных объектах составила 100%, что превышает частоту контаминации зданий общественного пользования за рубежом, где она составила 42-64% [8, 9]. Принципиально важным представляется то обстоятельство, что на всех объектах второй группы отсутствовала централизованная подача горячей воды, температура которой в

соответствии с действующим СанПин 2.1.4.2496-09 должна составлять 60-75 оС на выходе, т. е. когда вода нагревается до температуры, исключающей размножение или сохранение легионелл. Однако для современных зданий или комплексов зданий общественного пользования в нашей стране более распространенным является другой тип горячего водоснабжения. Холодная вода из централизованной системы поступает в калориферы местной бойлерной, где нагревается до температуры около 60 оС. Соответственно в концевых, застойных и редко используемых участках системы горячего водоснабжения температура воды составляет 35-50 °С, что благоприятно для размножения легионелл и объясняет столь высокую частоту контаминации.

Legionella pneumophila является природным водным микроорганизмом, не представляющим опасности для здорового человека в низкой концентрации. Полной элиминации легионелл из потенциально опасных водных систем добиться практически невозможно. Даже после мощных дезинфекционных мероприятий через определенные промежутки времени легионеллы, как правило, снова выявляются в системах [1, 2]. В странах ЕЭС, США и Японии введены допустимые концентрации Legionella pneumophila для различного типа водных систем или объектов [3]. Так, для градирен допускается эксплуатация при концентрации возбудителя, не превышающей 104 КОЕ/л; для систем водоснабжения - 103 КОЕ/л; для джакузи массового пользования - 102 КОЕ/л. В данном исследовании превышение допустимого за рубежом уровня контаминации L. pneumophila выявлено в 5 (41%) из 12 систем горячего водоснабжения зданий общественного пользования (в данном случае учитывались уровень контаминации + системный характер колонизации).

Особняком стоит ситуация в отделениях групп риска ЛПУ - трансплантологии, онкологии, интенсивной терапии и хирургии, а также в домах престарелых. Для данных контингентов рекомендуется полностью исключить возможность контакта с контаминированной легионеллами водой [5, 8, 10]. С этой целью за рубежом в последние годы разработаны методические подходы, обеспечивающие безопасность пациентов групп риска в отношении микроорганизмов, способных к колонизации систем водоснабжения [10, 11]. Причем это касается не только легионелл, но и Pseudomonas aeruginosa - водного микроорганизма, также способного к образованию биопленок. Удельный вес

вспышек нозокомиальной инфекции, обусловленных контаминацией водопроводной и иной воды в ЛПУ P. aeruginosa в мире постоянно растет [12, 13]. В отечественной практике профилактики нозоко-миальных инфекций данному аспекту проблемы до настоящего времени не уделялось должного внимания.

Полученные результаты подтверждают значение реализуемой в нашей стране концепции профилактики легионеллеза, основанной на регулярном количественном мониторинге возбудителя в потенциально опасных водных объектах и проведении профилактических мероприятий в случае превышения допустимого уровня контаминации [5]. Важное значение при обследовании достаточно крупных технических объектов, в которых циркулируют большие объемы воды, приобретает порядок обследования и выбор мест забора проб. По всей видимости, формирование биопленок является основным фактором, обеспечивающим эпидемически значимый уровень микробиологический контаминации системы [14]. Можно предположить, что образование биопленок имеет место и внутри «застойных», концевых и редко используемых участков системы горячего водоснабжения при температуре ниже 50 °С. Внутренняя поверхность данных участков труб была недоступна в процессе исследования, но 100% частота их колонизации, выявленная на основании анализа воды и смывов, при отсутствии леги-онелл в других участках системы водоснабжения, указывает на образование локальной биопленки. Выбор соответствующих мест и точек отбора важен для анализа эпидемиологической ситуации и проведения профилактических мероприятий.

Из некоторых исследованных образцов воды, биопленок и смывов, наряду с L. pneumophila выделены изоляты других условно-патогенных микроорганизмов, в том числе P. aeruginosa. Если ассоциация L. pneumophila и P. aeruginosa в системах водоснабжения большинства общественных зданий не представляет опасности, то в отделениях групп риска ЛПУ ассоциации данных микроорганизмов в воде или биопленке могут быть причиной нозо-комиальных пневмоний в результате аспирации воды [3, 10]. Поэтому комплекс профилактических мероприятий по микробиологическому контролю и обеспечению безопасности водных систем в ЛПУ должен быть направлен на профилактику не только нозокомиального легионеллеза, но и более широкого спектра нозокомиальных инфекций.

Литература

1. Темежникова Н.Д., Тартаковский И.С. Легионеллез-ная инфекция. М.Медицина. 2007.

2. Тартаковский И.С. Мониторинг и контроль потенциально опасных водных объектов как основной путь профилактики легионеллеза. Вода: химия и экология 2009; 2:28-35.

3. Ricketts K.D., Joseph C., Lee J., Wewalka G. Survey on legislation regarding wet cooling systems European countries. Eurosurveiilance 2008; 13:373-7.

4. Методические указания «Выявление бактерий Legionella pneumophila в объектах окружающей среды». МУК 4.2.22-17-07.М.,2007.

5. Онищенко Г.Г., Демина Ю.В., Тартаковский И.С. Современная концепция организации эпидемиологического надзора за легионеллезной инфекцией. Журн микробиол 2009; 5:85-91.

6. Воронина О.Л., Кунда М.С., Биткина В.В. и соавт. Анализ распространения и изменчивости штаммов Legionella pneumophila и Legionella spp. на основе изучения аллельных профилей. Журн микробиол 2009; 6:17-21.

7. Аляпкина Ю.С., Дронина Ю.Е., Карпова Т.И. и соавт. Применение ПЦР в реальном времени для выявления легионелл в объектах окружающей среды. Журн мик-робиол 2009; 2:75-80.

8. Legionella and the prevention of legionellosis. WHO. 2007.

9. Zaheus O.M., Martikainen P. Effect of heat flushing on the concentrations of Legionella pneumophila and other heterotrophic microbes in hot water systems of aparment buildings. Canadian J Microbiol 1996:811-18.

10. Kunzel S. Legionella in drinking water: prevention and control possibilities. J Med Life Science filtration 2004; (suppl.1):57-62.

11. Sabria M., Pedro-Botet M., Gomez J., et al. Environmental cultures and hospital-acquired Legionnaires' disease: a 5-year prospective study in 20 hospitals in Catalonia, Spain. Jnfect Contol Hosp Epidemiol 2004; 25:1072-6.

12. Rogues A., Boulestreau H. Contribution of tap water to patient colonization with Pseudomonas aeruginosa in a medical intensive care unit. J Hosp Infect 2007; 67:72-8.

13. Eckmanns T., Oppert M., Martin M., et al. An outbreak of hospital-acquired Pseudomonas aeruginosa infection caused by contamination bottled water in intensive care unit. Clin Microbiol Infect 2008; 10:1-5.

14. Карпова Т.И., Дронина Ю.Е., Тартаковский И.С. и соавт. Природные биопленки легионелл и их роль в эпидемиологии инфекции, методы изучения и моделирования. Журн микробиол 2008; 2:13-16.