Contaminanti microbici nelle acque di piscina e rischi per la salute umana

Rossella Briancesco

Istituto Superiore di Sanità

Polo natatorio del Foro Italico Roma, 8 - 9 ottobre 2015

Alta densità di

microrganismi

Temperatura favorevole Ambiente

circoscritto

Elevata concentrazione

di nutrienti

Elevata frequentazione Rischio

infettivo

probabilità di incidenza dell’agente patogeno nella popolazione che frequenta l’impianto natatorio

virulenza ed infettività dell’agente patogeno durata ed entità del rilascio

resistenza ambientale e sensibilità alla disinfezione

immunità

Rischio di infezione dose infettante

tempo di contatto

Eziologia Tipo di esposizione Tutte le esposizioni

Acqua trattata Acqua non trattata Acque trattate e non

Epidemie (n.) casi Epidemie (n.) casi Totale epidemie (n.)

(%)

Batteri 14 75 7 76 21 (23) E. Coli O111, E. Coli O157:H7 Legionella, P.aeruginosa Shigella sonnei

Parassiti 37 895 4 72 41 (46) Cryptosporidium, Giardia, Avian schistosomes

Virus 2 122 3 85 5 (6) Adenovirus, norovirus

Multipla 0 0 2 181 2 (2) G. intestinalis, norovirus. E. coli, Plesiomonas, Shigelloides, S. sonnei

Chimica cloro, tossine cianobatteri

3 57 1 8 4 (4)

Non identificata 13 160 4 57 17 (19) Totale 69 1309 21 479 90

Numero di epidemie e casi di patologie associati alla acque ricreazionali Stati Uniti, 2011-2012

FIGURE 1. Number* of outbreaks associated with recreational water, by month — United States, 2011–2012†

* Total n = 90.

Outbreaks of Illness Associated with Recreational Water — United States, 2011–2012

Morbidity and Mortality Weekly Report (MMWR)

399 epidemie correlate alle acque ricreazionali 292 acque ricreazionali trattate

166 infezioni gastrointestinali acute di cui 123 ( 74%) dovute a Cryptosporidium 23 (13,9%) dovute a batteri e virus

1999 – 2008

(73%)

Number* of outbreaks associated with recreational water, by year — United States, 1978–2012

* Total n: 879

Epidemiol Infect. 2006 Dec; 134(6): 1141–1149. Outbreaks of waterborne infectious intestinal disease in England and Wales, 1992–2003

Di 89 epidemie di gastroenterite legate all’acqua, 35 (39%) erano associate alla frequentazione di piscine. 34/35 erano causate da Cryptosporidium

Fonti di rischio

Contaminazione fecale dell’acqua

- Rilascio di feci

- Acqua di approvvigionamento contaminata Diffusione di liquidi biologici, rilascio di cellule epiteliali, annessi cutanei

Contaminazione di origine ambientale

Ingestione di acqua Inalazione di aerosol

Contatto e assorbimento attraverso cute e mucose

Vie di esposizione:

RISCHIO INFETTIVO IN VASCA

2003 - Accordo tra Ministero della Salute, regioni e province autonome

Parametri microbiologici da ricercare

ACQUA DI IMMISSIONE IN VASCA

PARAMETRO VALORE LIMITE • Escherichia coli 0/100 mL • Enterococchi 0/100 mL • Conta batterica a 22°C ≤100/mL • Conta batterica a 36°C ≤10/mL • Staphylococcus aureus 0/100 mL • Pseudomonas aeruginosa 0/100 mL

2003 - Accordo tra Ministero della Salute, regioni e province autonome

Parametri microbiologici da ricercare ACQUA IN VASCA PARAMETRO VALORE LIMITE • Escherichia coli 0/100 mL • Enterococchi 0/100 mL • Conta batterica a 22°C ≤200/mL • Conta batterica a 36°C ≤100/mL • Staphylococcus aureus ≤1/100 mL • Pseudomonas aeruginosa ≤1/100 mL

2003 - Accordo tra Ministero della Salute, regioni e province autonome

SIGNIFICATO DEI PARAMETRI MICROBIOLOGICI

obbligatoriamente sempre assenti:

• Escherichia coli CONTAMINAZIONE FECALE • enterococchi (rischio patogeni enterici)

• Conta batterica a 22°C QUALITA’ MICROBIOLOGICA • Conta batterica a 36°C •Staphylococcus aureus EFFICIENZA TRATTAMENTI • Pseudomonas aeruginosa AFFOLLAMENTO (rischio patogeni / opportunisti)

• Valore come indicatore/significato

migliore indicatore dei coliformi per definire l’integrità del sistema e l’efficienza del trattamento perché comprende batteri con caratteristiche di sensibilità diverse

indicatore di cambiamenti della qualità dell’acqua:

• aumento di ricrescita microbica • aumento dell’attività del biofilm • lunghi tempi di ritenzione o stagnazione dell’acqua • rottura dell’integrità del sistema

(HPC) conteggio colonie

non esistono evidenze che dimostrino che le conte siano correlate ai rischi per la salute (anche per limiti del metodo analitico)

Cloro residuo Nutrienti

Infezioni gastrointestinali associate a ingestione di acqua contaminata e a

contaminazione di origine fecale segnalate dalla presenza di indicatori di contaminazione

fecale (E. coli, enterococchi) batteri enteropatogeni protozoi ! virus !

Agenti infettivi di origine fecale Virus enterici : - Adenovirus - Epatite A virus - Norwalk virus - Echovirus Batteri enterici: - Shigella - Escherichia coli O157 - Salmonella - Campylobacter Protozoi patogeni: - Giardia - Cryptosporidium

Agenti infettivi di origine fecale

Giardia e Cryptosporidium

Protozoi parassiti agenti di gravi forme di gastroenterite nell’uomo

Numerose epidemie associate a piscine in: Stati Uniti, Regno Unito, Australia. Stati Uniti (2011 – 2012): Cryptosporidium responsabile del 52% delle epidemie legate alla frequentazione di piscine

elevata resistenza di cisti /oocisti a stress ambientali e disinfezione dosi infettanti bassissime (Giardia: 25 cisti, Cryptosporidium 132 oocisti) emissione massiva di cisti/oocisti con le feci (106-107 cisti/oocisti / g feci)

Rischio elevato per:

30 mg/L per 240 min

99% di inattivazione Cryptosporidium

Giardia 5 mg/L per 30 min 99% di inattivazione

Cloro libero

Processi di trattamento G e C

Filtrazione a sabbia (veloce) 0 - 1 Filtrazione a sabbia (lenta) 1,2 - 3,7 Filtrazione a diatomee 2 - 6

Filtrazione dell’acqua di ricircolo Prevenzione

Giardia e Cryptosporidium

The Model Aquatic Health Code (MAHC) 1st Edition CDC August 2014

Per Cryptosporidium raccomandato un sistema addizionale di trattamento dell’acqua Es: Irraggiamento ad UV o disinfezione con ozono

Compendio di raccomandazioni pubblicate dal CDC sulle migliori pratiche, stabilite su base scientifica, per ridurre i rischi di malattie e incidenti associati alle acque ricreazionali

Acqua di controlavaggio dei filtri (n.:16) Giardia: 19% + Cryptosporidium: 13% +

Infezioni cutanee e delle mucose

associate a contaminazione di origine ambientale o umana e a contatto con acqua contaminata • affezioni oftalmiche e otorinolaringologiche • affezioni cutanee • affezioni auricolari

Agenti infettivi di origine non fecale Staphylococcus aureus Pseudomonas aeruginosa Legionella Mycobacterium Virus non enterici Molluscipoxvirus Human Papilloma Virus Protozoi Naegleria fowlerii a vita libera Acanthamoeba Funghi Epidermophyton floccosum Trichophyton

Batteri non enterici

! Abitanti naturali delle acque e dei biofilm ! Elevata resistenza nell’ambiente e alla disinfezione per l’elevato contenuto di lipidi della parete cellulare ! Sopravvivono all’interno di amebe ! Nessuna associazione con indicatori

Micobatteri non tubercolari o atipici

Esposizione: Inalazione di aerosol di acqua contaminata e contatto

Individui immunocompetenti: la probabilità di ammalarsi è molto bassa e le infezioni molto localizzate. Individui immunodepressi: tasso di infezione molto alto (80% degli individui HIV+; è la più comune causa di decesso).

Mycobacterium avium inalazione di aerosol contaminati complex malattie del tratto respiratorio

è inserito nella Contaminant Candidate List dell’EPA

Micobatteri non tubercolari

Mycobacterium marinum infezioni della pelle, granuloma del nuotatore

- trattamenti fisici (filtrazione, coagulazione-sedimentazione) - pulizia di superfici e materiali attorno alle vasche - clorazione shock per inattivare i micobatteri presenti nel biofilm - controllo disinfettante residuo - in piscine termali riscaldamento a 70 °C

M. avium è rilevato frequentemente nelle acque in USA, raramente in Europa In Italia isolati MAC da acque in distribuzione e da piscine

Misure preventive

Febbraio 2010: segnalazione di casi di micobatteriosi cutanea in bambini che frequentavano la piscina annessa ad una scuola (campioni 1, 2 e 3). Diagnosi clinica basata su esame istologico: M. abscessus

micobatteri ufc/L

Specie identificate (PCR-RFLP)

CBT 22°C ufc/mL

CBT 37°C ufc/mL

E. coli mpn/100 mL

Campione 1 (acqua)

29 M. mucogenicum M. phocaicum

1 0 0

Campione 2 (acqua)

9,3 x 102

M. mucogenicum M. immunogenum

0 0 0

Campione 3 (biofilm ufc/20 cm2)

0 - 4 1 0

Campione 4 (acqua)

3,1 x 104 M. mucogenicum 264 4 0

Campione 5 (biofilm ufc/20 cm2)

9 x 101 M. gadium 4 x 104 9 x 102 0

Giugno 2012: segnalazione di casi di micobatteriosi cutanea in soggetti che frequentavano stessa piscina (campione 4 e 5).

Micobatteri non tubercolari

“Cluster of cutaneous mycobacteria in a school in Rome, school year 2009-2010”. Kanitz E.E., Sinagra J.l., Cerocchi C., Prignano G., Bonadonna L., Briancesco R., Paradiso R., Tortoli E., Capitanio B., D’Ancona F. European Scientific Conference on Applied Infectious Disease Epidemiology. Lisbon, 11-13 November 2010.

Sample type/site

No. of tested samples (% positive)

NTM densities (CFU/ L)

Mean SD

Swimming Plant A 6 (100) 7 x 102 9.5 x 102 pool Plant B 3 (100) 1.1 x 104 7.3 x 103

Plant C 2 (100) 1.4 x 103 1 x 103 Plant D 2 (100) 7.4 x 103 2.8 x 103 Plant E 2 (100) 4.8 x 102 6.4 x 102 Plant F 1 (100) 3.1 x 104 - Total 16 (100)

SPA SPA 1 6 (100) 1 x 102 6.5 x 101

SPA 2 1 1,5 x 105 - SPA 3 1 7 x 104 - Total 8 (100)

Mycobacterium in acqua di piscina e spa

Water sample

n.

Mycobacterium species

Swimming pool 16 M. mucogenicum, M. fortuitum,

M. chelonae, M. phocaicum, M. immunogenum, M. neoaurum

Spa 8 M. confluentis, M. duvali, M.

mucogenicum, M. lentiflavum, M. godii, M. gordonae, M. avium, M. chelonae, M. fortuitum, M. phocaicum

Specie di micobatteri isolate

Amebe a vita libera

Naegleria fowleri: meningoencefalite amebica primaria (PAM)

Acanthamoeba : - encefalite granulomatosa amebica (GAE) - cheratiti e infezioni cutanee localizzate associate a contatto con acqua contaminata

Protozoi a vita libera (Acanthamoeba e Naegleria)

due stadi di sviluppo: trofozoite (forma metabolicamente attiva) e cisti

isolate da : suolo, sedimenti, acque reflue, dolci, marine, termali, potabili, di piscina, biofilm, torri di raffreddamento, impianti di climatizzazione, unità di dialisi, unità dentistiche, lenti a contatto

Infezioni della cornea: nuotare in piscina o vasche termali indossando lenti a contatto costituisce una situazione di alto rischio !

cisti resistenti a trattamenti di disinfezione e a condizioni ambientali avverse

capacità di fagocitare microrganismi che sopravvivono al loro interno

e si moltiplicano

Amebe: caratteristiche rilevanti

Legionella sembra venga inalata, non come Legionella-libera, bensì tramite amebe che vanno incontro a lisi liberando fino a 104 organismi

Le cisti di Acanthamoeba resistono ad esposizioni a 100 mg/L di cloro libero per 10 min.

Le cisti A. poliphaga resistono ad esposizioni di diossido di cloro di 5 mg/L per 60 minuti, mentre i trofozoiti sono inattivati da 3 mgL per 30 min.

! FILTRAZIONE: unica misura efficace

nessuna relazione con HPC, né indicatori di contaminazione fecale

campione

PAS NN-A

30°C 37°C 30°C 37°C 1 + + + - 2 + - - - 3 + + - - 4 + - + - 5 + + - + 6 - - + - 7 + - + - 8 + - + - 9 + - + - 10 + - + - 11 + + + - 12 + - + -

Amebe a vita libera nell’acqua di controlavaggio di filtri di piscina

“Free-living amoebae and enteric protozoa isolated in swimming pool”. Lucia Bonadonna, Rossella Briancesco, Rosa Paradiso, Maurizio Semproni. In: “Fifth International Conference Swimming Pool and Spa”, Istituto Superiore di Sanità e Università "Foro Italico", Roma, 9-13 aprile 2013. ISTISAN Congressi 13/C1, pag. 75.

92% di campioni positivi a 30°C e 33% positivi a 37°C, in PAS. 75% di campioni positivi a 30°C e 8% positivi a 37°C, su NN-A.

Water sample type/site

n.

Free living amoebae P/A (%)

Swimming pool 16 P (46) Spa Whirlpool

8 8

P (25)

P (50)

Amebe a vita libera in acqua di piscina, spa ed idromassaggio

JDP1: 5’-GGCCCAGATCGTTTACCGTGAA-3’; JDP2: 5’-TCTCACAAGCTGCTAGGGAGTCA-3’;

423 to 551 bp

Acanthamoeba in acqua di idromassaggio

Acanthamoeba presente nel

50% dei campioni analizzati

T C80

C T A T T T T C A G90

T T G G T T T T G G100

C A G C G C G A G G110

A C T A G G G T A A120

T G A T T A A T A G130

G G A T A G T

divulgazione di regole comportamentali e princìpi educativi

- uso delle docce prima e dopo l’attività in vasca

- passaggio nella vaschetta disinfettante netta-piedi

- impiego della cuffia e di scarpe idonee

- accurata detersione del corpo con disinfettanti per uso topico

- accurato tamponamento di ogni parte del corpo con asciugamano per eliminare l’umidità

- detersione degli indumenti usati in piscina

Riduzione del rischio infettivo

Grazie per l’attenzione!