Wasser. Legionellen. Kontamination des Wassers. Grundlagen des Lebens. Nosokomiale Infektionen und Wasser. Nosokomiale Infektionen und Folgen.

Transkript

1 Wasser Legionellen Tim Eckmanns Institut für Hygiene und Umweltmedizin Charité Universitätsmedizin Berlin Wasser: 70% der Erdoberfläche Aber nur 2,6% davon sind Süßwasser Davon kann ca. 1% als Trinkwasser benutzt werden. 66% der menschlichen Körpers besteht aus Wasser Charité Universitätsmedizin Berlin 2 Grundlagen des Lebens Ohne Luft: Wenige Minuten Ohne Wärme: Wenige Stunden Ohne Wasser: Wenige Tage Ohne Nahrung: Wenige Wochen Der Umfang, in dem ein Element zur Verfügung steht, ist mit der Dringlichkeit der Aufnahme korreliert. Verfügung Luft Wärme Wasser Nahrung Charité Universitätsmedizin Berlin 3 Dringlichkeit Kontamination des Wassers Ein wesentlicher Rückgang der Sterblichkeit in den letzten 150 Jahren ist durch die verbesserte Wasserhygiene zustande gekommen. 1 1,1 Milliarden Menschen haben keinen Zugang zu sauberen Wasser. Heute weltweit ca. 1,7 Millionen Todesfälle/Jahr (90% Kinder) durch verunreinigtes Wasser. 2 1 McKeown, Thomas; The Role of Medicine. Dream, Mirage or Nemesis? 2 Charité Universitätsmedizin Berlin 4 Nosokomiale Infektionen und Folgen Nosokomiale Infektionen: Ca pro Jahr in Deutschland 1 Attributable Mortalität 2 : 10 30% Attributable Todesfälle ca Verlängerte Liegezeit 2 : Tage Nosokomiale Infektionen und Wasser Ein Teil der Erreger dieser nosokomialen Infektionen wird über das Wasser auf die Patienten übertragen. Trinkwasser (incl. Eis, Badewasser, Duschen) Klimaanlagen Mundpflegeutensilien 1 Geffers, C., P. Gastmeier, and H. Rüden, Nosokomiale Infektionen. Gesundheitsberichterstattung des Bundes, ed. RKI. 2002, Berlin. 2 Gastmeier, P., Nosokomiale Infektionen in der Intensivtherapie, ed. RKI. 2000, Berlin Charité Universitätsmedizin Berlin 5 Charité Universitätsmedizin Berlin 6 1

2 Woher kommen die Erreger im Krankenhauswasser? Biofilmbildung im Wassersystem Ständig Begünstigt durch: Stagnation Durchflussverlangsamung Korrosion Genährt durch normale Bestandteile des Wassers und gelegentlich auftretende pathogene Erreger, wie z.b. Legionellen. Retrograde Kontamination Basisausbruch 1976 in Philadelphia, USA (Fraser D, et al, NEJM 1977; 297: Veteranentreffen in einem Hotel Ca Teilnehmern: 182 Legionellosen (29 (16%) tödlich) Fall Kontroll-Studie: Keine Assoziation zu: Rauchen, Speisen, Hotelzimmer, Teilnahme an Konferenzfrühstück oder Konferenzräumen (1.OG/18. OG) Signifikante Assoziation: Aufenthalt oder Trinkwassergenuß in Lobby von Hotel A Hypothese dort (luftgetragene) Quelle 6 Monate später Legionella pneumophila Sergogruppe 1 (Typ Philadelphia) Charité Universitätsmedizin Berlin 7 Charité Universitätsmedizin Berlin 8 Frühe Ausbrüche Ausbrüche vor 1976: 1957 Arbeiter in einer Fleischfabrik 1965 Krankenhaus in Washington (USA) 1973 Scottische Touristen in Spanien 1968 Pontiac Fieber in Pontiac County Michigan USA Der Erreger 1 Gram negatives Stäbchen Familie: Legionellaceae Gattung: Legionella Spezies: L. pneumophila (90% der Erkrankungen)» Serovar 1-15 (Serogruppe 1 80% der Erkrankungen) L. micdadei L. jordanis Z. Z. 41 Spezies nachgewiesen (18 humanpathogen) Charité Universitätsmedizin Berlin 9 Benson, R. F. and B. S. Fields (1998). Semin Respir Infect (2): Charité Universitätsmedizin Berlin 10 Der Erreger 2 Der Erreger unter dem Mikroskop Wachstum nur auf Agar mit 2-Oxoglutarat als Kohlenstoffquelle und Cysteinzusatz (z.b. buffered charcoal-yeast extract agar mit α- Ketoglutarat (BCYE α)) Optimale Wachstum bei: ph: 6,9; Temp.: 35 ; Luftfeuchtigkeit 85%; 5% CO2, Eisen Nach 4-9 Tagen entstehen Kolonien von 1-2 mm Durchmesser Beweis durch Nichtwachstum auf Blutagar und Cysteinmangelagar Charité Universitätsmedizin Berlin 11 Charité Universitätsmedizin Berlin 12 2

3 Die Erkrankung Legionellen-Pneumonie Inkubationszeit 2 bis 10 Tage Multifokale, nekrotisierende, atypische Pneumonie Hohes Fieber, Schüttelfrost, Kopfschmerzen, oft gastrointestinale Beschwerden (Durchfall), Verwirrtheit, Hypotension, Hyponatriämie, Hämaturie Pontiac-Fieber Inkubationszeit 1 bis 2 Tage Nichtpneumonische fieberhafte Erkrankung Selbstlimitierend Yu, V. L. (2000). G. L. Mandell, J. E. Bennett and R. Dolin. Philadelphia. 2: Charité Universitätsmedizin Berlin 13 Risikofaktoren Immunsuppression durch: Tumor Chemotherapie Immunsupressiva Glukokortikoide Alter Männliches Geschlecht Rauchen Alkoholkonsum Vorerkrankung der Lunge Stout, J. E. and V. L. Yu (1999). Hospital Epidemiology and Infection Control. C. G. Mayhall: Charité Universitätsmedizin Berlin 14 Diagnostik Sensitivität [%] Spezifität [%] Zeit Kultur Tage Direkte Immunfluoreszenz Stunden Urin-Antigen Stunden Therapie Makrolide Fluorchinolone Rifampicin (In Kombination) Voraussetzungen der Legionellen-Infektion Virulenz eines Stammes Amöben Legionellose Abwehrzustand des Patienten Erregerzahl Charité Universitätsmedizin Berlin 15 Vorkommen des Erregers Überleben bei < 0 bis 63 C, Optimum: 24 bis 43 C In verschiedenen Arten von Wasser: z. B. Kühltürme, Wasserleitungen, Eismaschinen, natürliche Teiche, Thermalquellen Vorkommen in Biofilmen gemeinsam mit anderen Bakterien Intrazelluläre Vermehrung in Amöben und anderen Protozoen Stout, J. E. and V. L. Yu (1999). Hospital Epidemiology and Infection Control. C. G. Mayhall: Yu, V. L. (2000). G. L. Mandell, J. E. Bennett and R. Dolin. Philadelphia. 2: Charité Universitätsmedizin Berlin 17 Übertragungswege 1 Gesichert 1 : Mikroaspiration (Trinken von Wasser) Aerosole (Kühltürme, Vernebler, Befeuchter) Direkte Erregereinbringung bei Manipulationen an den Atemwegen Wahrscheinlich: Aerosole beim Duschen (bisher durch keine prospektive Studie bestätigt) 2,3 1 Stout, J. E. and V. L. Yu (1999). Hospital Epidemiology and Infection Control. C. G. Mayhall: Blatt, S. P., M. D. Parkinson, et al. (1993). Am J Med 95(1): Farr, B. M., J. C. Gratz, et al. (1988). Lancet 2(8612): Charité Universitätsmedizin Berlin 18 3

4 Übertragungswege 2 Nachgewiesene bzw. verdächtigte Quellen von ambulanten Ausbrüchen: Kühlturm 14 Whirlpool 11 Trinkwasserleitung 4 Befeuchter 1 Anlagenbetrieb 1 Kondensatoren 2 Hotelparkplatz 1 Brunnen 2 Fabrikanlage 1 Wasserpumpe 2 Klimaanlage 1 Wasservorrat in Fabrik 1 Ausgrabung 1 Charité Universitätsmedizin Berlin 19 Übertragungswege 3 Nachgewiesene bzw. verdächtigte Quellen von nosokomialen Ausbrüchen: Wasserleitung 27 Befeuchter 2 Kühlturm 5 Duschkopf 3 Siphon 1 Beatmung 1 Tee 1 Klimaanlage 2 Charité Universitätsmedizin Berlin 20 Klimaanlagen Ansaugung von legionellenhaltigem Aerosol eines Kühlturms oder einer anderen Quelle: z. B. Ausbruch in einem englischem Krankenhaus Verbreitung einer hausinternen Legionellenquelle durch zirkulierende Luft Befeuchtungssysteme in der Klimaanlage (ohne anschließende Filterung), die schlecht gewartet sind (z. B. Biofilm, stehendes Wasser) In Deutschland ist kein Fall bekannt, dass eine kontaminierte Klimaanlage zu Fällen von Legionellosen führte Assoziation zwischen der Legionellenkontamination (KBE/ml) des Trinkwassers und dem Auftreten von Legionellosen? Charité Universitätsmedizin Berlin 21 Trinkwasserkontamination und Legionellosen 62 jähriger Patient (Herz-Transplantation) 21. Tag: L. pneumophila im Trachealsekret 25. : Tod durch Multiorganversagen Trinkwassersystem der TX-Station 3 Ringleitungen für Warmwasser (Auslässe: C) Identischer PFGE-Stamm aus dem Trinkwassersystem und vom Patienten (Legionella-Konzentration im Wasser: < 1KBE/ml) Patient nutzte Wasser während Immunsuppression Mathys W et al. J Hosp Inf 1999; 43: Charité Universitätsmedizin Berlin 23 Deutschland (RKI gemeldet) Anzahl Inzidenz 4/ / % Frauen 108 (33%) 150 (36%) Durschnittsalter 53,5 56,3 Reiseassoziiert 62 (19%) 92 (22%) Mortalität 21 (6,4%) 28 (9,7%) Pontiac 125 (30%) Charité Universitätsmedizin Berlin 24 4

5 Inzidenz und Mortalität Inzidenzstudie USA 1 : ca. 6,1 auf Einwohner/Jahr in USA/Jahr (davon 500 (4,5%) bei CDC gemeldet) Übertragung auf BRD: 6,1 x 800 = Fälle/Jahr RKI geht von ca Fällen pro Jahr aus. Ähnliches Ergebnis: Lode, Berlin Betten, 11 Legionellosen/Jahr Betten Erkrankungen Bei Mortalität von 10-20% 2 ca Todesfälle pro Jahr 1 Marston, B. J., J. F. Plouffe, et al. (1997). Arch Intern Med 157(15): Potgieter, P. D. and J. M. Hammond (1992). Chest 101(1): Charité Universitätsmedizin Berlin 25 Ambulant erworben Ambulante Pneumonien: 1-20% Legionellen 1,2 Meist sporadische Fälle, aber auch Ausbrüche: 42 in Literatur mit 1005 Patienten (27/ Ausbruch, Range: 2 112) 67 Patienten verstorben (6,7%) 31 Legionärskrk., 8 Pontiac Fieber, 1 beides 1 Fang, G. D., M. Fine, et al. (1990). Medicine (Baltimore) 69(5): Bates, J. H., G. D. Campbell, et al. (1992). Chest 101(4): Charité Universitätsmedizin Berlin 26 Nosokomial erworben Nosokomiale Pneumonien: 1 40% Legionellen 1 23% der Fälle, die dem CDC gemeldet werden, sind nosokomial 1 Stout, J. E. and V. L. Yu (1999). Hospital Epidemiology and Infection Control. C. G. Mayhall: Nosokomial erworben Meist sporadische Fälle, aber auch Ausbrüche: 51 Ausbrüche in 16 verschiedenen Ländern in der Literatur. 843 Fälle (16,5/ Ausbruch, Range: 2 261) 152 Personen verstorben (18,0%) 63% Männer In 2 Ausbrüchen waren Kinder beteiligt. Charité Universitätsmedizin Berlin 27 Charité Universitätsmedizin Berlin 28 Prävention Systemische Aufbereitungsverfahren Hyperchlorung Monochloramin-Behandlung Chlordioxid Kupfer-Silber-Ionisation Elektrolytische Behandlung (z. B. Anodische Oxidation) Superheat und Flush Methode (80 C) Kontinuierlich hohe Temperatur (60 C) Charité Universitätsmedizin Berlin 29 Hyperchlorung Ziel: Chlor-Konz.: 1-2 mg/l Probleme: Korrosion, Stagn.-Zonen resistent gegen Chlor Langfristig nicht so erfolgreich. Vorteile von Monochloramin 32 nosokomiale Legionellen-Ausbrüche seit (27 Wasser, 3 Spülflüssigkeit, 1 Eismaschine) Fall Kontrollstudie: betroffene Krhs. vs. Kontrollen Monochloramin OR: 10,2 (1-460) p=0.007 Kool et al., Lancet 1999; 353:272-7 Charité Universitätsmedizin Berlin 30 5

6 Kupfer-, Silber-Ionisation (TrinkwV: Ag 80µg/l Cu 3000 µg/l) 16 Krankenhäuser Alle Krkh. hatten nosokomiale Legionellosen vor der Installation Nach 5 11 Jahren hatten 43% der Krankenhäuser 0 Legionellen Kein Fall von nosokomialen Legionellosen Chlordioxid 1 Krankenhaus Reduktion Legionellenwachstum von 41% der Probestellen auf 4%. Kein Fall von nosokomialer Legionellose Stout, J.E. and V.L. Yu, Infect Control Hosp Epidemiol, (8): p Srinivasan, A., et al., Infect Control Hosp Epidemiol, (8): p Charité Universitätsmedizin Berlin 32 Prävention Zentrale Verfahren Ozonierung UV-Anlagen UV-Anlage Neues Krankenhaus Von Beginn Installation einer zentralen UV-Anlage Seit 13 Jahren keine Wasserprobe positiv. Keine nosokomiale Legionellose Stout JE, Yu VL. (1999), In: Hospital Epidemiology and Infection Control, Mayhall CG (Hrsg) Charité Universitätsmedizin Berlin 33 Hall, K.K., et al., Infect Control Hosp Epidemiol, (8): p Charité Universitätsmedizin Berlin 34 Vermeidung der Exposition Endständige Filter Benutzen von sterilem Wasser zum Waschen, Zähneputzen und Trinken Für hochgefährdete Patienten die einzigen sicheren Verfahren Charité Universitätsmedizin Berlin 35 Präventionsmaßnahmen Zusammenfassung Pat. mit normalem Risiko: Kontin. Temperatur 60 C Periodisches Erhitzen auf > 65 C UV-Bestrahlung Tarn-Pure-Verfahren (Silber/Kupfer-Elektroden) Chlorierung (Problem: überleben in den Amöben) Elektrolytische Verfahren (Anodische Oxidation...) Chlordioxid Dennoch Legionellen, Brandverletzung 1 Wasserhähne müssen geflutet werden Keine nachhaltige Wirkung Schlechte Erfahrungen in Deutschland 2 Überschreitung der zugelassenen Chlorkonz. Bisher noch nicht in einer geeigneten Studie geprüft Wenig getestet, Zusatz zum Wasser 1 Jaye, C., J. C. Simpson, et al. (2001). Charité Inj Prev Universitätsmedizin 7(4): Berlin 36 Rohr, U., et al., Clin Infect Dis, (6): p

7 Präventionsmaßnahmen Konzept an der Charité: Hoch gefährdete Patienten Filter Normalstationen >57 C und <20 C Surveillance Legionellose Überprüfen ob Kliniker Patienten auf Legionellen untersuchen Kenntnis über Vorhandensein von Legionellen im Wassersystem Enge Zusammenarbeit mit der Technik Viel Kosten, wenig nosokomiale Legionellosen Charité Universitätsmedizin Berlin 37 Zusammenfassung Legionellen werden nie zufällig gefunden. Auch geringste Konzentrationen können ein Risiko für hochgefährdete Patienten darstellen. Für Krankenhäuser existieren Konzepte, die das Risiko minimieren, aber kaum auf null senken können. Für den ambulanten Bereich existieren keine Lösungen. Es muss ein Weg zwischen Hysterie und vollständiger Ignorierung gefunden werden. In beiden Bereichen wird es nie ein Null-Risiko geben. Charité Universitätsmedizin Berlin 38 Schlussbemerkung Ein wesentlicher Rückgang der Sterblichkeit in den letzten 150 Jahren ist durch die verbesserte Wasserhygiene zustande gekommen. 1 Es sollte auch heute möglich sein sowohl Patienten in Krankeneinrichtungen als auch der allgemeinen Bevölkerung nicht gesundheitsgefährdendes Wasser zur Verfügung zu stellen. 1 McKeown, Thomas; The Role of Medicine. Dream, Mirage or Nemesis? Charité Universitätsmedizin Berlin 39 7