A Legionella pneumophila biofilmképzése
Az újabb beszámolók arról tanúskodnak, hogy a Legionella biofilmben történő szaporodása a virulencia fokozódását eredményezheti.
A Gram-negatív Legionella pneumophila felelős a legionellosis eseteinek többségéért és nagyban hozzájárul a közösségben szerzett, illetve kórházi pneumóniák előfordulásához, melyek halálozási aránya 5 és 80 százalék között mozog. A L. pneumophila egy vízhez kötődő patogén, mely szinte mindenhol megtalálható a környezetben, és képes monospecies biofilmet képezni, ami a jelenlegi vélekedések szerint extracelluláris mátrixot tartalmaz. A környezetben a L. pneumophila különféle struktúrákban, többek között multispecies biofilmekben is megtalálható. A természetben előforduló multispecies biofilmekben a L. pneumophilával történő kolonizációt a mikroorganizmusok számos speciese befolyásolhatja. Ezek közül a protozoonok az egyik legfontosabbak a L. pneumophila-perzisztencia meghatározásában, mivel a patogén a protozoonokat használja az intracelluláris replikációhoz.
Az újabb beszámolók arról tanúskodnak, hogy a Legionella biofilmben történő szaporodása a virulencia fokozódását eredményezheti. Az első adatok emellett azt jelzik, hogy a L. pneumophilából származó biofilm képes megkerülni a makrofágok immunvédelmét. Mivel a legionellosis nem terjed emberről emberre, a L. pneumophila ökológiájának alaposabb megismerése olyan információkkal szolgálhat, melyek segítséget nyújthatnak a kolonizáció megelőzéséhez.
Torontói szerzők a L. pneumophila biofilmképzésével és kolonizációjával kapcsolatos adatokat tekintették át.
A protozoonok és a L. pneumophila biofilképzése
A protozoonok alapvető szerepet játszanak a Legionella-speciesek életciklusában, mivel életteret biztosítanak környezetben való túlélésükhöz és replikációjukhoz. A biofilm-közösségekben többféle amoeba-speciest mutattak ki a L. pneumophilával összefüggésben. Mindezek fényében a vízforrásokban jelen lévő protozoon-szennyezettséget a L. pneumophila-járvány kockázati tényezőjének tekinthetjük. A L. pneumophilának a biofilmekben lévő mennyisége valójában közvetlenül korrelál a protozoonok biotömegével. Ez összecseng az in vitro modelleken szerzett tapasztalatokkal, melyek szerint az amoeba-speciesek jelenléte elősegíti a L. pneumophila biofilmképzését. A L. pneumophila arra is képes, hogy az elpusztult amoebákból álló törmeléken is megéljen, ily módon az amoeba közvetett módon is segíti a L. pneumophila replikációját.
A L. pneumophila biofilmképzését és kolonizációját meghatározó fiziko-kémiai tényezők
A baktériumoknak a szubsztráthoz való kötődését és biofilm képződését követően a patogén az adott új régión belül elterjed és tartósan jelen marad, ezt a folyamatot nevezzük kolonizációnak. Bár a L. pneumophila gyakran kimutatható különböző környezeti felszínekhez kötődve, a meglévő biofilmek kolonizációját számos tényező befolyásolhatja. Az egyik ilyen fontos faktor annak a felszíni anyagnak az összetétele, melyhez a baktériumok kitapadnak. A L. pneumophila jól tapad többféle műanyaghoz, melyeket gyakran használnak a vízvezeték-szerelés során, ugyanakkor a réz megakadályozza a baktériumok kitapadását. Ugyanígy a kalciumról és magnéziumról is kimutatták, hogy elősegíti a L. pneumophila abiotikus felszínekhez tapadását. Az emelkedett cink-, magnézium- és mangánszintek fokozott L. pneumophila-kontaminációval társulnak, és a cink segíti a baktériumot abban is, hogy a gazdasejthez (pl. humán tüdő-epitélsejt) kötődjön.
A hőmérséklet ugyancsak fontos meghatározó tényező a L. pneumophila biofilm-kolonizációjában. A kutatások azt jelzik, hogy a víz 55 °C fölé melegítése csökkentheti a vízrendszerekből kimutatható L. pneumophila mennyiségét, még szerves szénforrások jelenlétében is. Ez azonban talán más biofilm-speciesek megfogyatkozására vezethető vissza, melyek egyébként megfelelő platformként szolgálhatnának a L. pneumophila kolonizációjához.
Lényeges foktorként hatnak közre a biofilmképzésben és -kolonizációban a víz statikus és áramlási paraméterei is. Amennyiben a víz pang az elosztórendszerben, akkor ez kedvező feltételeket teremt a L. pneumophila-kolonizációhoz. Mindezek alapján a folyamatos vízáramlás biztosítása csökkentheti a L. pneumophila jelenlétét azáltal, hogy megakadályozza a baktériumok kitapadását a felszínekhez. Meg kell azonban jegyezni, hogy vizes környezetben a biofilmek turbulens áramlás mellett is fennmaradhatnak. Ennek magyarázataként feltételezik, hogy a baktériumok az üledékben helyezkedhetnek el, ahol kevésbé befolyásolja túlélésüket a turbulencia.
A L. pneumophila biofilmképzésével/kolonizációjával foglalkozó vizsgálatok többsége azokra a fiziko-kémiai paraméterekre összpontosított, melyek lehetővé teszik a biofilmképzést és kolonizációt, ugyanakkor keveset tudunk a L. pneumophilához kapcsolódó azon molekuláris faktorokról, melyek közvetlenül hozzájárulhatnak e folyamatokhoz. Ilyen például a Legionella kollagénszerű protein (Lcl), a IV-es típusú pili vagy a Tat (twin arginine transport) szekréciós rendszer. A tatB és tatC gének deléciója szignifikáns mértékben csökkenti a biofilmképződést, specifikus szerepe azonban még nem tisztázott pontosan.
A közelmúltban hozták nyilvánosságra, hogy a nanopartikulumok hatékony eszközként szolgálhatnak a L. pneumophila-biofilm keletkezésének megakadályozásában, mivel a nanopartikulumok képesek megszakítani a L. pneumophila és az amoebák közötti interakciókat és módosítják a biofilmek szerkezetét.
A vízben lévő patogének kontrolljára leggyakrabban használt biocid vegyületek általában klórszármazékok, melyek az ultraibolya (UV) fénynél hatékonyabbaknak bizonyultak a L. pneumophila elleni dezinfekció céljaira. Azonban még a leghatékonyabb biocid klórszármazéknak tekinthető kloramin sem képes teljesen eradikálni a L. pneumophilát a vizes biofilmekből.
A biofilm lokalizációja is fontos szempont lehet a dezinfekciós stratégia megválasztásánál. Ez különösen igaz az üledékben kialakuló biofilmek esetében, melyek megvédik a L. pneumophilát az UV fény hatásától.
Következtetések
Számos tényező befolyásolja, hogy a L. pneumophila képez-e biofilmet, és feltehetőleg a szerepet játszó tényezők jelentős része még továbbra is felismerésre vár. Ugyanakkor az utóbbi években egyre több ismeret halmozódik fel a L. pneumophila biofilmképzésével és kolonizációjával kapcsolatban. Jelenleg is folynak kutatások azon fiziko-kémiai faktorok azonosítására, melyek kedveznek a biofilm képződésének, illetve melyek potenciálisan gátolhatják a L. pneumophila növekedését és szaporodását, ezáltal védenek a legionellosis előfordulásával szemben. Jelenleg is alig tudunk azonban valamit azokról az endogén tényezőkről, melyeket a L. pneumophila hasznosít a biofilmképzéséhez.
