Słowa kluczowe: bakterie, legionella
Kontekst badania
Bakterie z rodzaju Legionella, występujące w wodzie i systemach wodociągowych, stanowią poważne zagrożenie zdrowotne w placówkach ochrony zdrowia, zwłaszcza dla osób starszych i z obniżoną odpornością. Bakterie te mogą kolonizować biofilmy na wewnętrznych powierzchniach rur, szczególnie w złożonych systemach ciepłej wody, gdzie warunki sprzyjają ich namnażaniu. Tradycyjne metody ograniczania tego zagrożenia, takie jak hiperchlorowanie, podgrzewanie wody czy okresowe płukanie instalacji, często okazują się niewystarczające lub prowadzą do szybkiego nawrotu kolonizacji. W związku z tym coraz większe zainteresowanie budzą nowe technologie, umożliwiające ciągłe dozowanie środka dezynfekującego, który skutecznie eliminuje mikroorganizmy z wody i biofilmów bez zakłócania codziennego funkcjonowania placówki.
Cele i hipotezy
Celem badania było określenie, czy system elektrochemicznej dezynfekcji wody Ecas4, wytwarzający na miejscu roztwór zawierający kwas podchlorawy (czyli aktywną formę chloru), pozwala skutecznie obniżyć poziom bakterii Legionella w instalacjach wodnych szpitala i domu opieki. Autorzy zakładali, że utrzymywanie stałego stężenia środka dezynfekującego w instalacjach wodociągowych umożliwi redukcję obecności Legionella spp. zarówno w wodzie, jak i w biofilmach wewnątrz rur. Ponadto założono, że nowoczesne metody molekularne, takie jak ilościowy PCR, pozwolą na bardziej precyzyjne i czułe monitorowanie jakości mikrobiologicznej wody niż tradycyjne techniki oparte na hodowli bakterii.
Metody badawcze
Badanie przeprowadzono w australijskim szpitalu i domu opieki, które wcześniej doświadczały uporczywej obecności Legionella spp. w systemie dystrybucji wody, pomimo stosowania standardowych procedur dezynfekcji. Do zimnej wody wprowadzono system Ecas4, dozujący na bieżąco roztwór zawierający wolny chlor w postaci kwasu podchlorowego w stężeniu od 0,9 do 1,5 miligrama na litr. Przez 145 dni prowadzono systematyczne pobieranie próbek wody z wielu punktów budynku, analizując je zarówno pod względem chemicznym, jak i mikrobiologicznym. Zastosowano metody hodowlane do oznaczania liczby kolonii bakterii, w tym Legionella spp., a także techniki molekularne, takie jak ilościowy PCR, do wykrywania i szacowania liczby kopii genów bakterii w wodzie i biofilmach. Dodatkowo analizowano zmienność składu mikrobiologicznego próbek wody i biofilmów, opierając się na sekwencjonowaniu genów 16S i 18S rRNA.
Rezultaty badań i ich interpretacja
W ciągu trzech tygodni od rozpoczęcia dozowania środka dezynfekującego stwierdzono wyraźną poprawę jakości wody. W żadnej próbce nie wykryto już bakterii Legionella spp. metodami hodowlanymi, a analiza qPCR potwierdziła znaczące obniżenie ich obecności na poziomie genetycznym. Wykazano, że metoda qPCR jest znacznie czulsza niż tradycyjne podejścia, ponieważ potrafi wykryć nawet bardzo małe ilości materiału genetycznego bakterii, również tych niezdolnych do wzrostu na pożywkach, ale potencjalnie groźnych.
Badania wykazały, że największe stężenia bakterii znajdowały się w elastycznych przyłączach rur, szczególnie tych doprowadzających ciepłą wodę. Po trzech tygodniach poziom Legionella spp. w tych miejscach był już wyraźnie niższy. Co więcej, w nowych fragmentach rur, które zostały zainstalowane tuż przed rozpoczęciem dozowania, nie stwierdzono obecności Legionella, co świadczy o skuteczności systemu w zapobieganiu powstawaniu biofilmów.
Analiza struktury społeczności mikroorganizmów pokazała wyraźne zmiany po wprowadzeniu dezynfekcji. Ogólna liczba bakterii w wodzie spadła o dwa do trzech rzędów wielkości, a jednocześnie wzrosła względna liczebność bakterii z rodzaju Sphingomonas, które są znane z odporności na chlor. Wśród pierwotniaków dominującą grupą po rozpoczęciu dezynfekcji stały się organizmy z rodziny Vermamoebidae, będące naturalnymi gospodarzami bakterii Legionella. Obserwowano także istotne zróżnicowanie między poszczególnymi pomieszczeniami, co wiązano z różną częstotliwością używania instalacji wodnej, temperaturą i lokalnymi warunkami hydraulicznymi.
Analiza statystyczna potwierdziła, że liczba kopii genów Legionella spp. silnie korelowała z ogólną liczbą bakterii, natomiast nie wykazano wyraźnego związku między wynikami tradycyjnych hodowli a rzeczywistym poziomem zanieczyszczenia, mierzonym metodami molekularnymi. Oznacza to, że wiele potencjalnie niebezpiecznych bakterii może pozostać niewykrytych, jeśli opierać się jedynie na standardowych metodach mikrobiologicznych.
Wnioski
Wprowadzenie systemu ciągłej elektrochemicznej dezynfekcji wody pozwoliło na istotną poprawę jakości mikrobiologicznej wody w obiekcie opieki zdrowotnej. Osiągnięto szybkie i trwałe zmniejszenie obecności bakterii Legionella w wodzie i biofilmach, co znacząco ograniczyło ryzyko dla pacjentów i personelu. Badanie potwierdziło również, że nowoczesne techniki molekularne, takie jak ilościowy PCR, są nie tylko bardziej czułe, ale także bardziej użyteczne diagnostycznie w ocenie efektywności systemów dezynfekcji niż metody tradycyjne. Skuteczne ograniczenie rozwoju biofilmów oraz odpowiednie monitorowanie jakości wody mogą stanowić skuteczną strategię profilaktyki chorób wywoływanych przez patogeny w placówkach medycznych.
Ograniczenia zakresu badawczego
Chociaż wyniki badania są obiecujące, należy uwzględnić pewne ograniczenia. Przede wszystkim badanie dotyczyło jednego, konkretnego obiektu, co utrudnia przeniesienie wyników na inne budynki czy systemy. Ponadto nie oceniano trwałości efektów po zakończeniu okresu monitorowania. Metody molekularne, mimo wysokiej czułości, nie pozwalają na jednoznaczne rozróżnienie pomiędzy DNA pochodzącym od martwych komórek a tym od bakterii żywych, ale niezdolnych do namnażania na pożywkach. Istnieją również czynniki środowiskowe – takie jak lokalna temperatura, zróżnicowane przepływy wody czy obecność tzw. „martwych odcinków” rur – które mogły wpłynąć na wyniki w poszczególnych pomieszczeniach. Należy też podkreślić, że badanie nie porównywało testowanego systemu z innymi technologiami dezynfekcji, co ogranicza możliwość pełnej oceny jego przewagi konkurencyjnej.
Artykuł opublikowano w Water&Health.