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317© 2014. Elsevier España, S.L. Reservados todos los derechos 34 Legionella En el verano de 1976, la atención pública se centró en un brote de neumonía grave que causó un gran número de muertes entre los miembros de la American Legion que asis- tieron a una reunión en Filadelfia. Después de varios meses de investigaciones exhaustivas se aisló un bacilo gramnegativo previamente desconocido. Los trabajos posteriores pusieron de manifiesto que este microorganismo, llamado Legione- lla pneumophila, era responsable de diversas epidemias e infecciones esporádicas. Este microorganismo no se había identificado anteriormente debido a que se tiñe mal con los colorantes convencionales y no crece en los medios de cultivo empleados habitualmente. A pesar de los problemas iniciales que supuso el aislamiento de la bacteria, en la actualidad se sabe que constituye un saprofito acuático ubicuo. legionellAceAe La familia Legionellaceae se compone de cuatro géneros: Legionella, Fluoribacter, Tatlockia y Sarcobium. El género más importante es Legionella que incluye 53 especies y 3 subespecies. Aproximadamente la mitad de estas especies se ha implicado en la enfermedad humana, mientras que las res- tantes se encuentran en el medio ambiente. L. pneumophila es responsable del 90% de todas las infecciones; los serotipos 1 a 6 son los aislados más a menudo (fig. 34-1). Fluoribacter consta de 3 especies, Tatlockia contiene 2 especies y Sarco bium tiene 1 especie. Fluoribacter bozemanae y Tatlockia micdadei, anteriormente miembros del género Legionella, causan una enfermedad similar a la de L. pneumophila y en la literatura frecuentemente se les mencionan por sus nom- bres históricos. En este capítulo se hará hincapié sobre L. pneumophila. Fisiología y estructura Los miembros del género Legionella son bacilos gramnega- tivos finos y pleomorfos que tienen un tamaño de entre 0,3 y 0,9 × 2 mm (cuadro 34-1). Los microorganismos aparecen generalmente como cocobacilos cortos en los tejidos, aunque son muy pleomorfos (hasta 20 mm de largo) en los medios artificiales (fig. 34-2). Las legionelas presentes en mues- tras clínicas no se tiñen con los reactivos habituales, si bien la tinción de plata de Dieterle permite su visualización en los tejidos. Una especie, T. micdadei, también se tiñe con colorantes ácido-alcohol resistentes, aunque el microorganis- mo pierde esta propiedad al ser cultivado in vitro. Las legionelas son bacterias aerobias obligadas y presentan unas necesidades nutricionales exigentes. Requieren medios de cultivo suplementados con l-cisteína y su crecimiento se estimula por el hierro. El crecimiento de estas bacterias en medios suplementados, pero no en medio de agar sangre con- vencional, se ha aprovechado para la identificación preliminar de las cepas clínicas. Las bacterias han desarrollado diversas estrategias de adquisición de hierro a partir de las células hospedadoras o los medios de cultivo in vitro, y la pérdida de esta capacidad se asocia a la desaparición de la virulencia. Los microorganismos obtienen la energía del metabolismo de los aminoácidos pero no de los carbohidratos. Patogenia e inmunidad La enfermedad del tracto respiratorio causada por las especies de Legionella se desarrolla en sujetos vulnerables que inhalan partículas infecciosas. Las legionelas son bacterias intracelulares facultativas que en la naturaleza se pueden multiplicar en ame- bas de vida libre y en los macrófagos alveolares, los monocitos y las células epiteliales alveolares de los hospedadores infectados. La capacidad de infectar a los macrófagos y replicarse en su inte- rior resulta fundamental en la patogenia. El ciclo de replicación comienza con la unión del componente C3 del complemento a una proteína porina de la membrana externa en la superficie bacteriana. Esto permite que la bacteria se una entonces a los re- ceptores CR3 del complemento de los fagocitos mononucleares, después de lo cual los microorganismos entran en los mismos mediante un proceso de endocitosis. Las bacterias no mueren en las células por exposición al superóxido tóxico, al peróxido de hidrógeno o a los radicales hidroxilo como consecuencia de la inhibición de la unión de los fagolisosomas. Los macrófagos infectados liberan quimiocinas y citocinas, que estimulan una respuesta inflamatoria importante que es característica de las infecciones por Legionella. Los microorganismos proliferan en su vacuola intracelular y producen enzimas proteolíticas (fos- fatasas, lipasas y nucleasas) que matan la célula hospedadora cuando se lisa la vacuola. La inmunidad a la enfermedad es fundamentalmente de tipo celular, por lo que la relevancia de la inmunidad humoral es escasa. Las bacterias no son eliminadas hasta que los linfocitos T cooperadores (linfocitos TH1) sen- sibilizados activan los macrófagos parasitados. La producción de interferón g resulta clave para la eliminación de Legionella. El brote de neumonía grave de 1976 causado por un bacilo gramnegativo previamente desconocido ilustró el valor de las observaciones clínicas meticulosa cuando se combinan con investigaciones epidemiológicas y de laboratorio detalladas. 1. ¿Por qué Legionella no fue reconocida antes del brote de 1976? 2. Describa las dos formas clínicas de la legionelosis. 3. ¿Qué prueba o pruebas se deben realizar para confirmar el diagnóstico clínico de legionelosis? Las respuestas a estas preguntas están disponibles en www.StudentConsult.es 318 MICROBIOLOGÍA MÉDICA Epidemiología Las legionelosis esporádica y epidémica tienen una distri- bución universal. Las bacterias suelen estar presentes en reservas naturales de agua, como lagos y corrientes, así como en las torres de refrigeración y los condensadores del aire acondicionado y en las conducciones de agua (p. ej., duchas, bañeras calientes). Las infecciones humanas se suelen asociar a la exposición a aerosoles contaminados (p. ej., torres de refrigeración de aire acondicionado, saunas de hidromasajes, duchas o vaporizadores). Los microorganismos pueden so- brevivir en ambientes húmedos durante períodos prolon- gados, a temperaturas relativamente altas y en presencia de desinfectantes como el cloro. Una razón para su supervivencia es que las bacterias parasitan a las amebas del agua y se re- plican en este entorno protegido (de forma semejante a su replicación en los macrófagos humanos). También son capaces de sobrevivir en biopelículas formadas en las cañerías de las conducciones de agua. Se ignora cuál es la incidencia de las infecciones por las especies de Legionella debido a la dificultad de documentar la enfermedad. El número de casos comunicados ha aumen- tado de forma constante desde el 2000, con casi 3.500 casos comunicados en 2010. Sin embargo, los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades (CDC) estiman que se producen entre 10.000 y 20.000 casos anuales de la enfermedad de los legionarios en Estados Unidos. Los estudios serológicos también han revelado que una propor- ción significativa de la población presenta una inmunidad adquirida a estos microorganismos. Parece razonable concluir que el contacto con el microorganismo y la adquisición de inmunidad con posterioridad a una infección asintomática son frecuentes. Aunque a lo largo del año se registran brotes esporádicos de la enfermedad, la mayoría de las epidemias tiene lugar al final del verano y durante el otoño, como consecuencia de la proliferación del microorganismo en los embalses durante los meses cálidos. Más del 80% de las infecciones confirmadas en Estados Unidos han afectado a personas de 40 años en adelante, posiblemente porque tienen más riesgo de tener disminuida la inmunidad celular y compromiso de la función pulmonar. Una proporción significativa de los casos des- critos se contrae en un centro hospitalario, supuestamente debido al predominio de pacientes de alto riesgo. No se ha demostrado la diseminación horizontal ni la existenciade un reservorio animal. CUADRO 34-1 Resumen de Legionella Biología, virulencia y enfermedad Bacilos gramnegativos finos, pleomorfos y no fermentadores Se tiñe débilmente con los reactivos habituales Exigente desde el punto de vista nutricional, necesita l-cisteína y su crecimiento se favorece con sales de hierro Capaz de replicarse en los macrófagos alveolares (y en las amebas en la naturaleza) Evita la fusión del fagosoma Responsable de la enfermedad de los legionarios y la fiebre de Pontiac Epidemiología Produce infecciones esporádicas, epidémicas y nosocomiales Se encuentra con frecuencia en las reservas naturales de agua, torres de refrigeración, condensadores y conducciones de agua (incluidas las hospitalarias) Se calcula que cada año se producen entre 10.000 y 20.000 casos de infecciones en Estados Unidos Los pacientes con alto riesgo de padecer la enfermedad sintomática son aquéllos con afectación de la función pulmonar o con una disminución de la inmunidad celular (especialmente, los receptores de un trasplante) Diagnóstico La microscopia carece de sensibilidad Las pruebas antigénicas son sensibles para detectar el serogrupo 1 de L. pneumophila, pero su sensibilidad es escasa con relación a otros serogrupos y especies El cultivo en agar tamponado con carbón activado y extracto de levadura es la prueba diagnóstica de elección Se debe demostrar la seroconversión, que puede necesitar hasta 6 meses; los resultados serológicos positivos pueden mantenerse durante varios meses Las pruebas de amplificación de ácidos nucleicos disponen de una sensibilidad y una especificidad cercanas a las de los cultivos Tratamiento, control y prevención Los macrólidos (p. ej., azitromicina, claritromicina) o las fluoroquinolonas (p. ej., ciprofloxacino, levofloxacino) constituyen el tratamiento de elección La disminución de la exposición ambiental comporta una reducción del riesgo de infección El tratamiento de los focos ambientales asociados a la enfermedad debe consistir en hipercloración, supercalentamiento o ionización con cobre-plata Figura 34-1 Especies de Legionella asociadas a enfermedad en el ser humano. LEGIONELLA 319 © E ls ev ie r. Fo to co pi ar s in a ut or iz ac ió n es u n de lit o. Enfermedades clínicas Las infecciones asintomáticas por Legionella son relativamen- te frecuentes. Las infecciones sintomáticas afectan principal- mente a los pulmones y se presentan en una de las siguientes formas (tabla 34-1): 1) una enfermedad semejante a la gripe (conocida como fiebre de Pontiac) y 2) una forma grave de neumonía (es decir, enfermedad de los legionarios). Fiebre de Pontiac L. pneumophila originó un cuadro febril de resolución es- pontánea en un grupo de personas que trabajaban en el Public Health Department de Pontiac, Michigan (Estados Unidos), en 1968. La enfermedad se caracterizaba por fiebre, es- calofríos, mialgias, malestar general y cefalea, pero no cursó con ninguna evidencia clínica de neumonía. Los síntomas se desarrollaron a lo largo de un período de 12 horas, se mantuvieron entre 2 y 5 días, y remitieron espontáneamente con una morbilidad mínima sin causar ninguna muerte. Se han publicado otros brotes de fiebre de Pontiac, asociados o no a neumonía por Legionella. Se ignora la patogenia exacta de este síndrome, aunque se cree que la enfermedad se pro- duce por una reacción de hipersensibilidad frente a la toxina bacteriana (p. ej., endotoxina). Enfermedad de los legionarios (caso clínico 34-1) La enfermedad de los legionarios (legionelosis) es caracterís- ticamente más grave y, sin tratamiento, es responsable de una notable morbilidad, que con frecuencia culmina en la muerte del 15% de los individuos sanos y hasta el 75% de los pacientes inmunodeprimidos. Los signos sistémicos de una enfermedad aguda (como fiebres y escalofríos, tos seca no productiva, cefalea) se inician después de un período de incubación de 2 a 10 días. Es frecuente la enfermedad multiorgánica con afectación del tubo digestivo, el sistema nervioso central, el hígado y los riñones. La manifestación principal es la neu- monía, con consolidación de varios lóbulos y presencia de inflamación y microabscesos en el tejido pulmonar observados en los estudios anatomopatológicos. La función pulmonar se deteriora rápidamente en los pacientes vulnerables que no reciben tratamiento. La presentación clínica de la neumonía por Legionella no es característica, de forma que son nece- sarias pruebas de laboratorio para confirmar el diagnóstico. Diagnóstico de laboratorio El diagnóstico de laboratorio de las infecciones causadas por Legionella ha sufrido una notable transformación desde el aislamiento inicial de este microorganismo. Las pruebas ini- ciales se basaban en la microscopia, los cultivos y la serología. Aunque los cultivos continúan constituyendo el elemento clave del diagnóstico, los inmunoensayos de detección de antígenos específicos de Legionella en la orina y las pruebas de amplificación de ácidos nucleicos han sustituido a la mi- croscopia y la serología. Microscopia Las legionelas se tiñen mal con la tinción de Gram en las mues- tras clínicas y es raro reconocer las bacterias intracelulares Figura 34-2 tinción de Gram de Legionella pneumophila que crece en agar tamponado con carbón activado y extracto de levadura. Obsérvense las formas pleomorfas características de esta bacteria. (Cortesía de la Dra. Janet Stout; Pittsburgh, Pennsylvania.) Tabla 34-1 Comparación de las enfermedades producidas por Legionella Enfermedad de los legionarios Fiebre de Pontiac Epidemiología Presentación Epidémica, esporádica Epidémica tasa de ataque (%) <5 >90 transmisión de persona a persona No No Enfermedad pulmonar de base Sí No Momento de inicio Enfermedad epidémica a finales del verano o en otoño; enfermedad endémica durante todo el año todo el año Manifestaciones clínicas Período de incubación (días) 2-10 1-2 Neumonía Sí No Evolución Necesita tratamiento antibiótico Resolución espontánea Mortalidad (%) 15-20; más elevada cuando existe retraso diagnóstico <1 CASO CLÍNICO 34-1 Brote de enfermedad de los legionarios Kirrage y cols. (Respir Med 101:1639-1644, 2007) describieron un brote de enfermedad de los legionarios (EL) ocurrido en Hereford, Inglaterra. El 24 de octubre de 2003 la agencia de salud pública fue avisada del fallecimiento de un anciano por EL. A los 3 días la agencia recibió la notificación de otro fallecimiento, en este caso una mujer anciana. Como parte del proceso de investigación activa se encontraron otros dos pacientes con pruebas de detección de antígeno de Legionella en orina positivas en un hospital local. Los estudios complementarios encontraron otros 28 pacientes relacionados desde una perspectiva epidemiológica y que desarrollaron enfermedad entre el 8 de octubre y el 20 de noviembre. Todos ellos tenían antígeno positivo en orina, 4 tenían títulos de anticuerpos elevados y en 2 hubo cultivo positivo. La fuente implicada en el brote fue una torre de refrigeración que había empezado a funcionar tras un período de inactividad. Tras cerrarla y limpiarla de nuevo, se consiguió interrumpir la epidemia. Este brote ilustra las dificultades para reconocer el problema cuando los individuos afectados consultan en hospitales distintos, algo que plantea especiales dificultades cuando la fuente se localiza en un hotel o centro de vacaciones. 320 MICROBIOLOGÍA MÉDICA pequeñas. Este microorganismo se tiñe con técnicas ines- pecíficas, como la tinción de plata de Dieterle, pero esta tinción se usa en muestras de tejido, no en esputo. La for- ma más sensible de identificar las legionelas al microscopio en muestras clínicas es mediante la prueba de anticuerpos fluorescentes directos (AFD). En esta prueba se emplean anticuerpos monoclonales o policlonales marcados con fluo- resceína frente a especies de Legionella. Las pruebas que utilizan reactivosmonoclonales son específicas, pero cuando se utilizan anticuerpos policlonales son frecuentes las re- acciones falsamente positivas. Por desgracia, la sensibilidad de los estudios con AFD es baja (descrita entre el 25-75%) porque 1) los preparados de anticuerpos son específicos para el serotipo o la especie y 2) deben estar presentes muchos microorganismos para poder detectarlos. Este problema es consecuencia del tamaño relativamente pequeño y la loca- lización principalmente intracelular de la bacteria. Dados estos problemas con las pruebas de AFD, la mayor parte de los laboratorios actuales han reemplazado la microcopia por las pruebas de detección de antígenos. Prueba de antígeno urinario Los inmunoanálisis se emplean para detectar antígenos li- popolisacáridos específicos de Legionella serogrupo 1 ex- cretados en la orina de los pacientes afectados. La sensibilidad de estas pruebas para el serogrupo 1 de L. pneumophila es relativamente elevada (intervalo, del 60% al 90%), en es- pecial en la orina concentrada, si bien no detectan de forma fiable otros serogrupos de la especie Legionella. Se trata de una distinción importante porque L. pneumophila serogrupo 1 es responsable del 80-90% de las infecciones adquiridas en la comunidad, pero de menos del 50% de las infecciones hospitalarias. Los antígenos se mantienen en la orina de los pacientes tratados y casi un 50% de ellos siguen siendo positi- vos tras 1 mes y un 25% después de 2 meses. La persistencia es especialmente frecuente en los inmunodeprimidos, en los que los antígenos llegan a mantenerse hasta 1 año. Pruebas de amplificación de ácidos nucleicos Las pruebas de amplificación de ácidos nucleicos (AAN) son muy específicas y poseen una sensibilidad cercana a la de los cultivos para la detección de especies de Legionella en secre- ciones respiratorias (p. ej., líquido de lavado broncoalveolar). Aunque su utilización no se ha generalizado, se espera que es- tas pruebas se conviertan en el método diagnóstico de elección en el futuro. La presencia de inhibidores en las secreciones respiratorias podría arrojar resultados falsos negativos, de mo- do que aún es necesario cultivar todas las muestras. Además, se ha demostrado que el cultivo dispone de una sensibilidad mayor que las pruebas AAN en las muestras de tejidos. Cultivo Aunque inicialmente resultó difícil hacer crecer a las legione- las, los medios disponibles en la actualidad han facilitado su cultivo (prueba de sensibilidad, 80% a >90%). Como se ha comentado anteriormente, estas bacterias necesitan l-cisteína y su aislamiento se incrementa en presencia de sales de hierro (proporcionadas por la hemoglobina o el pirofosfato férrico). El medio que se usa más a menudo para el aislamiento de las legionelas es el agar BCYE (agar tamponado con carbón activado y extracto de levadura), aunque también se han empleado otros medios suplementados. Se pueden añadir antibióticos para suprimir el crecimiento de las bacterias contaminantes que crecen con rapidez. Las legionelas crecen en aire o dióxido de carbono al 3% o 5% a 35 °C después de 3 a 5 días de incubación. Sus pequeñas colonias (1 a 3 mm) poseen un aspecto característico de cristal molido. Identificación Resulta sencillo identificar una cepa como Legionella por su morfología típica y sus necesidades específicas de creci- miento. Las legionelas aparecen como bacilos gramnegativos finos y pleomorfos teñidos de forma débil. Su crecimiento en agar BCYE, pero no en medios carentes de l-cisteína, es un indicio de sospecha de la presencia de Legionella. La tinción específica con anticuerpos marcados con fluoresceína confirma la identidad de los microorganismos. Al contrario de lo que ocurre con la identificación del género, la clasificación de la especie es problemática y generalmente se encomienda a los laboratorios de referencia. A pesar de que los análisis bioquímicos resultan de utilidad para diferenciar las dis- tintas especies, éstas tan sólo se pueden identificar de manera definitiva mediante la secuenciación de las dianas génicas específicas de cada especie o la determinación de los perfiles proteicos utilizando la espectrometría de masas. Detección de anticuerpos La legionelosis causada por el serogrupo 1 de L. pneumophila se diagnostica habitualmente mediante el empleo de inmu- noensayos enzimáticos o pruebas de anticuerpos fluores- centes indirectos para medir una respuesta serológica a la infección. Se considera diagnóstico un incremento del título de anticuerpos de, al menos, cuatro veces (a un valor de 1:128 o superior). Sin embargo, estas pruebas son relativamente inespecíficas e insensibles, sobre todo cuando se emplean reactivos policlonales. La respuesta puede demorarse. Se puede detectar un aumento significativo del título en un 25% a un 40% de los pacientes durante la primera semana de evolución de la enfermedad; sin embargo, en los casos restantes han de transcurrir hasta 6 meses para demostrar la seroconversión. Puesto que los títulos elevados pueden persistir durante períodos prolongados, no se puede utilizar un único aumento del título para definir la enfermedad activa. Tratamiento, prevención y control No se efectúan de forma habitual pruebas de sensibilidad in vitro con las legionelas, ya que estos microorganismos crecen mal en los medios de cultivo empleados habitual- mente para estas pruebas. Además, algunos antibióticos que parecen disponer de actividad in vitro no son eficaces en el tratamiento de las infecciones. Ello podría deberse a que los antibióticos no logran penetrar en los macrófagos, en el interior de los cuales sobreviven y se multiplican los pató- genos. La experiencia clínica acumulada indica que deben utilizarse macrólidos (como azitromicina y claritromicina) o fluoroquinolonas (como ciprofloxacino y levofloxacino) para tratar las infecciones causadas por Legionella. Los antibióticos b-lactámicos carecen de eficacia debido a que la mayoría de las cepas produce b-lactamasas y estos antimicrobióticos no pueden pasar al interior de los macrófagos. No suele ser necesario un tratamiento específico para la fiebre de Pontiac dado que se trata de un cuadro de resolución espontánea. La prevención de la legionelosis exige la identificación del foco ambiental del microorganismo y la reducción de la carga microbiana. La hipercloración de las reservas de agua y el mantenimiento de una temperatura elevada del agua han obtenido resultados moderadamente satisfactorios. Sin em- bargo, la erradicación de las legionelas de un depósito de agua resulta a menudo difícil o incluso imposible. Debido a que el microorganismo tiene un bajo potencial para producir LEGIONELLA 321 © E ls ev ie r. Fo to co pi ar s in a ut or iz ac ió n es u n de lit o. enfermedad, la reducción del número de microorganismos de las reservas de agua suele constituir una medida de con- trol adecuada. Los hospitales con pacientes de alto riesgo de enfermedad deben vigilar sus reservas de agua de manera regular para determinar la presencia de Legionella, así como controlar a la población hospitalaria con respecto a la enfer- medad. Cuando la hipercloración o el supercalentamiento del agua no logren erradicar los microorganismos presentes en el agua (es probable que no sea posible eliminarlos por completo), puede ser necesaria una ionización continua de cobre-plata de las reservas de agua. EStUDIO DE UN CASO y PREGUNtAS Un hombre de 73 años fue ingresado en el hospital por presentar dificultad respiratoria, dolor torácico, escalofríos y fiebre de varios días de duración. Se había encontrado bien hasta 1 semana antes de su ingreso, cuando observó el inicio de una cefalea persistente y tos productiva. El paciente fumaba dos paquetes de cigarrillos al día desde hacía más de 50 años y bebía seis botellines de cerveza al día; también tenía antecedentes de bronquitis. Los resultados de la exploración física mostraronun hombre mayor con una importante dificultad respiratoria, una temperatura de 39 °C, un pulso de 120 latidos/min, una frecuencia respiratoria de 36 respiraciones/min y una presión arterial de 145/95 mmHg. Una radiografía torácica reveló un infiltrado en los lóbulos medio e inferior del pulmón derecho. El recuento leucocitario era de 14.000 células/mm3 (80% de neutrófilos polimorfonucleares). La tinción de Gram del esputo mostraba la presencia de neutrófilos, pero no de bacterias, y los cultivos bacterianos rutinarios del esputo y la sangre fueron negativos para microorganismos. Se sospechó una infección por Legionella pneumophila. 1. ¿Qué pruebas de laboratorio se pueden emplear para confirmar este diagnóstico? ¿Por qué fueron negativos los cultivos habituales y las muestras teñidas con Gram para Legionella? 2. ¿Cómo son capaces las especies de Legionella de sobrevivir a la fagocitosis de los macrófagos alveolares? 3. ¿Qué factores ambientales participan en la diseminación de las infecciones por Legionella? ¿Cómo se puede eliminar o reducir este riesgo? Las respuestas a estas preguntas están disponibles en www.StudentConsult.es BIBLIOGRAFÍA Edelstein P: Antimicrobial chemotherapy for Legionnaires disease: time for a change, Ann Intern Med 129:328-330, 1998. Edelstein P: Urine antigen tests positive for Pontiac fever: implications for diagnosis and pathogenesis, Clin Infect Dis 44:229-231, 2007. Fields BS, Benson RF, Besser RE: Legionella and Legionnaires’ disease: 25 years of investigation, Clin Microbiol Rev 15:506-526, 2002. 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