• No results found

The effect of LifeCleanTM on different Clostridium difficile ribotype spores A pilot laboratory study

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "The effect of LifeCleanTM on different Clostridium difficile ribotype spores A pilot laboratory study"

Copied!
19
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

Örebro  University

School  of  Medicine  

Medicine,  Advanced  course   Degree  project,  15  ECTS   January  2015            

 

 

The  effect  of  LifeClean

TM  

on  different  Clostridium  difficile  ribotype  spores

 

A  pilot  laboratory  study  

_____________________________________________________________________________________________________   Version  2                      

Author:  Anna  Rosengren,  Student   Supervisor:  Hans  Fredlund,  MD,  PhD   Laboratory  technician  supervisor:  Karin            Johansson,  Medical  laboratory  scientist   School  of  health  and  medicine,  

Örebro  University,   Örebro,  Sweden  

(2)

Abstract  

 

Introduction:  Clostridium  difficile  (CD)  is  a  spore  forming  anaerobic  rod.  It  is  the  major   cause  of  Clostridium  difficile  infection  (CDI),  ranging  from  mild  to  severe  diarrhea  with   lethal  complications.  Over  the  last  10  years  hospital  CDI  outbreaks  have  increased.  This   is  associated  with  spread  of  more  virulent  CD  strains.  Since  CD  sporulates,  it  is  difficult   to  decontaminate  which  makes  the  search  for  effective  sporicidal  properties  important.   Objective:  This  pilot  laboratory  study  explores  the  sporicidal  effect  of  LifeCleanTM  on   five  different  epidemic  CD  spores,  ribotypes  012,  017,  027,  046  and  078.  

Method:  The  five  CD  ribotypes  were  cultured  and  spore  suspensions  were  made.  The   viability  of  the  spores  was  tested  by  10  min  exposure  to  LifeCleanTM  and  ethanol  (70%).   Saline  was  used  as  control.  The  samples  were  cultured  on  blood-­‐agar  plates  and  the   colonies  counted.  

Results:  The  data  shows  a  significant  reduction  of  all  ribotype  spores  after  treatment   with  both  LifeClean  (p≤0.001)  and  ethanol  (p≤0.001)  using  water  at  control.  Also  the   difference  between  ethanol  and  LifeCleanTM  was  significant  (p≤0.005).  No  significant   difference  in  spore  reduction  (p=0.079)  could  be  observed  between  the  various  ribotype   spores.  

Conclusion:  The  study  shows  that  LifeCleanTM  is  an  effective  decontaminant  with   sporicidal  effects  on  all  CD  ribotype  spores  tested.  No  differential  sporicidal  effect  could   be  observed  against  the  various  subtype  spores.  Thus,  LifeCleanTM  is  probably  well   suited  to  be  used  as  a  disinfectant  in  the  clinical  setting.    

                             

(3)

Abbreviations    

 

CD  –  Clostridium  difficile  

CDI  –  Clostridium  difficile  infection     tcdA  –  Toxin  A      

tcdB  –  Toxin  B  

PaLoc  –  CD  pathogenicity  locus   tcdC  –  regulatory  gene  

CDT  –  binary  toxin    

ECDC–  European  Centre  for  Disease  Prevention  and  Control     FAAAP  –  Fastidious  Anaerobe  Agar  Plates  

CDAGP  –  Clostridium  Difficile  Agar  Plates      

 

(4)

CONTENTS    

 

1.  INTRODUCTION         5  

  1.1  Clostridium  difficile       5  

1.2  Clostridium  difficile  Infection       5  

1.3  Virulence  factors         5  

1.4  Sporulation  and  spores       6    

1.5  Clostridium  difficile  strains       6     1.6  Clostridium  difficile  disinfectants     7  

2.  OBJECTIVE           7  

2.1  Aim           7  

2.2  Hypothesis         7  

3.  METHOD  AND  MATERIAL       7  

  3.1  Clostridium  difficile  strains       7  

  3.2  Test  solution         8  

  3.3  Agar  plates         8  

3.4  Filter           8    

  3.5  Spore  suspension  preparation       8  

  3.6  Spore  concentration  determination     9  

3.7  Spore  viability       9  

3.8  Ethics           10    

3.9  Calculations  and  Statistics       10  

4.  RESULTS             11   5.  DISCUSSION           13   6.  CONCLUSION           15   7.  ACKNOWLEDGEMENTS         15   8.  REFERENCES           16    

 

         

(5)

1.  INTRODUCTION   1.1  Clostridium  difficile  

Clostridium  difficile  (CD)  is  an  anaerobic  Gram-­‐positive  rod  that  tends  to  sporulate   when  environment  is  unfavourable.  It  is  one  of  the  most  common  hospital-­‐associated   pathogens  [1].  CD  strains  have  different  characteristics  and  only  some  of  them  produce   toxins  causing  “Clostridium  difficile-­‐associated  diarrhea”  or  Clostridium  difficile  

infection  (CDI)  [2].  CD  is  known  to  spread  nosocomially  via  the  oral-­‐fecal  route  and  can   cause  hospital  outbreaks  [3].  CD  may  also  spread  among  healthy  individuals  in  a  

community  setting  [4].  When  a  CD  spore  is  ingested  the  environment  is  once  again   favourable  and  the  spore  germinates.  CD  is  present  in  the  stools  of  about  4-­‐15%  of  the   general  population  [4].  Vegetative  CD  cell  can  colonise  the  colon,  but  in  individuals  with   normal  gut-­‐microflora  the  consequences  are  usually  few,  if  any.  This  is  probably  due  to   other  normal  flora  inhibiting  the  CD  growth.  However,  if  the  gut  flora  balance  is  

disturbed  CD  can  grow  dominant  and  cause  CDI.      

1.2  Clostridium  difficile  infection  

Various  types  of  antibiotics  are  the  main  cause  of  disturbed  the  gut  flora  causing  CDI,  but   clindamycin,  cephalosporins  and  fluoroquinolones  are  considered  the  major  risk  

factors  [5].  Other  main  risk  factors  are  old  age  (>65  years),  hospitalization  and  

comorbidities  [6].  Of  all  hospital  patients  with  antibiotic  associated  diarrhea  CD  causes   approximately  25%  [7].  CDI  symptoms  can  range  from  mild  to  severe  diarrhea,  with   lethal  complications  as  pseudomembranous  colitis,  toxic  megacolon  and  possible   intestinal  perforation  [8].  Over  the  last  10  years  hospital  CDI  severity  and  outbreaks   have  increased.  This  epidemiological  change  is  considered  to  be  associated  with  the   occurrence  and  spread  of  more  virulent  CD  strains,  especially  PCR  ribotype  027  [9].     Also,  in  recent  years  more  CD  strains  have  developed  resistance  to  various  types  of   antibiotics  [10].    

 

1.3  Virulence  factors  

The  major  CD  virulence  factors  are  two  polypeptide  toxins,  toxin  A  and  toxin  B.  The   genes  encoding  these  toxins  (tcdA  and  tcdB)  are  on  the  CD  pathogenicity  locus  (PaLoc),   together  with  two  regulatory  genes  (tcdC  and  tcdR)  and  a  gene  (tcdE)  proposed  to  take   part  in  the  toxins  release  [11].  Toxin  A  and  B  have  a  similar  structures  and  both  damage  

(6)

cytoskeletal  structure,  cause  cell  death,  disruption  of  tight  junctions,  followed  by  altered   epithelial  permeability,  fluid  secretion  and  inflammatory  response  [12].  There  are  other   virulence  factors  encoded  outside  the  PaLoc,  as  a  binary  toxin  (CDT)  and  S-­‐layer  

proteins  surrounding  the  CD  (cell  wall-­‐associated  proteins),  which  vary  among  strains   and  contributes  to  the  CD  pathogenicity  in  different  degrees  [13].    

 

1.4  Sporulation  and  spores    

The  signals  triggering  CD  sporulation  are  not  fully  understood,  but  are  presumably   related  to  environmental  stimuli.  The  CD  spore  structure  and  morphology  can  be  

compared  to  that  of  spores  from  other  endospore-­‐forming  bacteria  [14].  The  first  step  in   creating  an  endospore  is  the  formation  of  a  polar  septum,  which  produces  a  small  

forespore  and  a  large  mother  cell.  The  mother  cell  engulfs  the  forespore  and  produces   the  cortex,  coat  and  exosporium  around  the  spore.  During  the  mother  cell  lysis  the  spore   is  released.  An  endospore  is  dormant  and  resistant  to  harsh  environments.  This  allows   the  CD  spore  to  survive  on  different  environmental  surfaces  up  to  5  months.  As  a  result   there  is  a  greater  risk  for  patients  to  be  infected  if  placed  in  a  room  of  a  prior  CD  infected   occupant  [15].  

 

1.5  Clostridium  difficile  strains    

Across  Europe  there  is  a  great  diversity  among  CD  strains.  In  total,  the  prevalence  of   ribotype  027  more  than  tripled  during  the  recent  five-­‐year  period  2008-­‐2013  [16].  The   increased  virulence  of  ribotype  027  may  be  caused  by  a  frameshift  mutation  in  tcdC,   yielding  high  toxin  levels,  but  other  factors  may  additionally  affect  toxin  production  and   virulence  [17,18].  In  a  European  survey  ribotype  078  appeared  as  the  third  most  

prevalent  in  Europe  (2008).  Ribotype  078  has  been  described  to  have  similar  increased   virulence  as  027,  but  data  are  conflicting  [19].  In  a  Swedish  national  survey  (2008)  the   majority  of  the  isolates  (78  %)  belonged  to  four  ribotypes,  among  them,  012,  017  and   046,  were  epidemic  strains  with  decreased  antibiotic  susceptibility,  hence  prone  to   nosocomial  disease  spread  [20].  The  same  study  showed  that  ribotype  027  was  

uncommon  in  Sweden.  Ribotype  046  and  078  are  also  associated  with  animal  infections   which  are  possible  routs  of  transmissions  needed  to  be  further  studied  [21,22].  These   five  ribotypes  are  not  only  found  in  Sweden  and  Europe  but  probably  also  in  many  other   countries  worldwide.  They  are  epidemic  and  considered  problematic  because  of  their  

(7)

more  virulent  spread.  The  five  ribotypes  were  thus  chosen  to  analyse  in  the  present   study.            

 

Clostridium  difficile  disinfectants    

Because  of  the  endurance  of  CD  spores  many  common  cleaning  agents  such  as  ethanol   are  ineffective  since  they  lack  sporicidal  capacity  [23].  It  is  known  that  contaminated   hands  of  healthcare  personal  and  surfaces  are  sources  of  CD  transmission  in  hospitals   [24].  Hence,  there  is  an  urgent  need  of  sporicidal  detergents.  Chlorine  releasing  

substances  such  as  hypochlorite  are  known  to  be  very  effective  against  spores,  but  are   disliked  due  to  unpleasant  odour,  corrosive  and  irritant  properties  [24].  The  commercial   agent  LifeCleanTM  (LifeClean  International  AB,  Uddevalla,  Sweden)  is  a  chlorine  dioxide   containing  solution  that  is  less  corrosive  and  irritant  and  claim  sporicidal  properties.   The  present  pilot  laboratory  study  will  further  explore  this  sporicidal  effect  on  different   ribotype  spores,  which  no  previously  study  that  could  be  found  has  done.    

   

2.  OBJECTIVE   2.1  Aim  

The  objective  of  this  pilot  laboratory  study  is  to  explore  the  sporicidal  effect  of  

LifeCleanTM  on  five  different  spores  of  epidemic  CD  ribotypes  (012,  017,  027,  046  and   078).    

 

2.2  Hypothesis  

LifeCleaneTM  has  a  differential  sporicidal  capacity  on  CD  ribotype  spores.    

3.  METHOD  AND  MATERIAL   3.1  Clostridium  difficile  strains    

Five  strains  were  selected  for  this  study:  012,  017,  027,  046  and  078.  All  strains  are   named  according  to  the  Cardiff  ECDC  collection  [25].  The  CD  ribotypes  used  were   received  from  the  European  Centre  for  Disease  Prevention  and  Control  (ECDC).  All   isolates  were  taken  from  patients  with  diarrheal  disease.  The  samples  were  stored     in  -­‐70  °C  until  analysed.    

   

(8)

 

3.2  Test  solution    

In  the  present  study,  undiluted  LifeCleanTM  (1600  ppm)  and  ethanol  (70%)  were  used  as   test  solutions.  Saline  (aqueous  solution  of  0.85  %  NaCl)  was  used  as  control.  

 

3.3  Agar  plates    

In  this  study  Fastidious  Anaerobe  Agar  Plates  (FAAAP)  (5  %  Horse  Blood,  defibrinated   (SVA,  Uppsala,  Sweden),  4.6  %  Fastidious  Anaerobe  Agar  [50  %  Peptone  mixture,  11  %   Sodium  Chloride,  2  %  Soluble  Starch,  0.8  %  Sodium  Bicarbonate,  2  %  Glucose,  2  %   Sodium  Pyruvate,  1  %  L-­‐Cysteine,  0.5  %  Sodium  Pyrophosphate,  2  %  L-­‐Arginine,  1%   Sodium  Succinate,  0.02  %  Hemin,  0.002  %  Vitamin  K,  26%  Agar]  (Acumedia,  Neogen   Corp.,  Lansing,  USA)  and  0.1  %  Taurocholate  in  100  ml  RO-­‐filtered  H2O  were  used.  As   control  plates,  selective  Clostridium  Difficile  Agar  Plates  (4,57  %  Fastidious  Anaerobe   Agar  (Acumedia,  Neogen  Corp.,  Lansing,  USA),  5  %  Horse  Blood,  defibrinated  (SVA,   Sweden)  and  Clostridium  Difficile  Supplement  (CDAGP)  [500  mg/L  D-­‐  Cycloserine,  16   mg/L  Cefoxitin]  (Bergman  Labora  AB,  Danderyd,  Sverige)  in  100  mL  H2O)  were  used.      

3.4  Filter    

S-­‐Pak  filters  were  used  (47  mm  diameter,  0.45  μl  pore  size,  white  gridded;  Merc   Millipore;  Billerica,  MA,  USA).  

 

3.5  Spore  suspension  preparation    

Each  strain  was  applied  on  two  FAAAPs.  The  plates  were  kept  in  an  anaerobic  incubator   for  2  days  at  36°C  and  then  at  room  temperature  for  one  week.  A  cotton  swab  was  used   to  lift  colonies  from  the  two  FAAAP  surfaces  and  the  colonies  were  submerged  into  1.5  

ml  RO-­‐filtered  H2O.  To  eliminate  remaining  vegetative  cells,  99.5  %  ethanol  was  added  

to  a  final  concentration  of  70  %  and  the  samples  were  then  thoroughly  mixed  and  placed   in  a  refrigerator  (+4°C)  for  1-­‐2  h.  Subsequently,  the  samples  were  centrifuged  (+4°C)  for   20  min  at  3000  rpm.  The  supernatants  were  discarded  and  the  pellets  were  mixed  in  1  

ml  H2O.  The  two  last  steps  were  repeated  four  times  resulting  in  final  suspensions  of  

spores  of  the  various  strains.    

   

(9)

 

3.6  Spore  concentration  determination  

To  determine  spore  concentrations  in  the  various  suspensions  a  0.05  mm  Bürker   chamber  was  filled  with  1/10  dilutions  of  the  suspensions.  Using  a  microscope  (Eclips   50i,  Nikon  Instruments  Europe  BV,  Amsterdam,  Netherlands)  the  number  of  spores   were  counted  and  the  concentrations  calculated.  

 

3.7  Spore  viability  

The  viability  of  the  five  ribotype  spores  (012,  017,  027,  046  and  078)  was  tested  by   exposure  to  the  disinfectant  LifeCleanTM,  to  ethanol  (70%)  and  as  control  to  saline.   0.1  ml  of  each  spore  suspension  was  applied  to  a  microscope  slide.  When  dried,  0.2  ml  of   the  test  solution  or  controls  were  added  for  10  min.  Then  the  glass  slide  was  placed  in  a   sterile  500  ml  glass  bottle  with  250  ml  saline  and  put  on  a  gyratory  shaker  (Gyrotory   shaker  model  G2;  New  Brunswick  scientific  co.  Inc.,  Edison,  New  Jersey,  USA)  at  200  rpm   for  20  min.  The  resulting  solution  was  treated  in  the  following  two  ways:    

Procedure  I.  Three  samples  (0.1  ml)  of  the  solution,  undiluted,  diluted  1/10  and  1/100   were  taken  and spread  across  the  surface  of  the  FAAPs.    

Procedure  II.  Two  samples  (1  ml  and  the  remaining  volume)  of  the  solution  were   filtered.  The  filters  were  rinsed  with  100  ml  Peton-­‐H2O  (0.35  %  KH2PO4,  0.71  %  

Na2HPO42H2O,  0.42  %  NaCl,  0.14  %  Peptone  Bacto).  The  filters  were  then  applied  to  the   surface  of  FAAAPs.  

The  resulting  filtrates  were  treated  in  the  following  way:  Samples  of  40  ml  were   centrifuged,  the  supernatants  discarded  and  the  pellets  resuspended  in  0.1  ml  saline.   The  suspensions  were  spread  across  the  surface  of  CDAGPs.  

To  measure  the  remaining  viable  spores  on  the  glass  slides  they  were  wiped  off  with  a   humidified  cotton  swab,  which  subsequently  was  inoculated  in  2  ml  saline.  Three   samples  (0.1  ml)  of  the  solution,  undiluted,  diluted  1/100  and  1/10.000  were  taken  and

spread  across  the  surface  of  the  FAAPs  (Procedure  III).    

All  the  ager  plates  were  incubated  in  anaerobic  conditions  for  2  days  at  36°C  and  then  

the  growing  colonies  were  counted,  assuming  that  each  colony  represented  one  viable  

spore.      

(10)

 

3.8  Ethics    

The  CD  strains  were  taken  from  infected  patients,  but  since  the  patient's  identity  was   not  known  it  does  not  intrude  on  their  privacy.  There  was  a  potential  risk  that  the   investigator  or  other  personnel  incurred  infection,  but  carful  hygiene  procedures  were   used  and  the  risk  of  infection  was  regarded  as  minimal  and  therefore  acceptable.      

3.9  Calculations  and  Statistics  

The  colonies  were  counted  and  recalculated  to  Colony-­‐forming  unit  per  ml  (CFU/ml).   From  each  of  the  three  methods  the  most  representative  dilution  from  the  dilution   series  was  chosen.  If  a  sample  value  was  lacking  due  to  overgrowth  the  next  value  of  the   following  dilution  was  used,  or  if  missing  the  value  representing  overgrowth  (300  CFU)   was  chosen  (see  table  1,  panel  a).    

The  ratio  between  the  water  treated  samples  (mean  value)  and  the  original  spore  

solution  was  used  to  calculate  the  recoveries  of  the  three  methods.  Since  the  recovery  of   the  three  methods  varied,  to  be  able  to  compare  the  different  spore  counts,  the  water   treated  samples  were  used  as  a  reference  resulting  in  a  ratio  between  the  LifeCleanTM   treated  and  the  water  treated  sample  (see  table  1,  panel  b).  The  adjusted  values  were   used  to  calculate  poled  mean  and  median  value  (see  table  1,  panel  c).    

To  calculate  the  significance  of  the  differences  between  water,  ethanol  and  LifeClean   treated  samples,  Wilcoxon  signed  rank  test  was  used.  To  analyse  the  significance  of   LifeCleans  effects  on  the  different  ribotype  spores,  the  Kruskal-­‐Wallis  test  was  used.   Statistical  analysis  was  performed  using  the  IBM  SPSS  software  package  (version  22).                      

(11)

4.  RESULTS    

The  results  are  shown  in  table  1.  The  recoveries  of  the  three  procedure  were:  8.9,  1.2   and  5.2  %,  respectively.  The  CDAGP  controls  were  all  negative.        

 

Table  1:  This  table  shows  the  overall  results.  

Table  1.    

Panel  a    Panel  b    Panel  c  

Ribotype   Sample     P1  (CFU/ml)   P2  (CFU/ml)   P3  (CFU/ml)   P1  ratio   P2  ratio   P3  ratio   Mean  ratio   Median  ratio   O12   LC   0   5  000   13  000   0,0   0,0067   0,015   0,0072   0,0067     eth   0   30  000   850  000   0,0   0,040   1,0   0,35   0,040     H2O   4  400  000   750  000   850  000   1,0   1,0   1,0   1,0   1,0   O17   LC   13  000   0   3  000   0,0019   0,0   0,001   0,001   0,001     eth   380  000   160  000   1  300  000   0,056   0,21   0,38   0,21   0,21     H2O   6  700  000   750  000   3  300  000   1,0   1,0   1,0   1,0   1,0   O27   LC   25  000   14  000   30  000   0,0033   0,018   0,026   0,016   0,018     eth   300  000   370  000   2  600  000   0,040   0,50   2,3   0,93   0,50     H2O   7  500  000   750  000   1  200  000   1,0   1,0   1,0   1,0   1,0   O46   LC   0   0   4  300   0,0   0,0   0,002   0,001   0,0     eth   130  000   90  000   1  000  000   0,19   0,12   0,40   0,23   0,19     H2O   660  000   750  000   2  600  000   1,0   1,0   1,0   1,0   1,0   O78   LC   0   5  000   1  000   0,0   0,007   0,0014   0,003   0,001     eth   0   25  000   7  600  000   0,0   0,033   1,0   0,4   0,033     H2O   10  000  000   750  000   7  400  000   1,0   1,0   1,0   1,0   1,0    

P1:  Procedure  I,  P2:  Procedure  II  and  P3:  Procedure  III.  CFU:  Colonising  forming  units.   LC:  LifeCleanTM,  eth:  Ethanol  70%.  H2O:  Water  control.  Ratio:  ratio  between  tests  and   water  controls.    

     

(12)

                                                                                                                         

Fig  1.  This  figure  shows  the  median  ratios  (a)  and  the  log10  of  the  median  ratios  (b)  of   the  samples  in  the  various  groups.  The  water  sample  (H2O)  is  used  as  reference  (value   1).  The  difference  between  LifeClean  treated  samples  and  water  controls  were  

significant;  *:  p≤0.001  (Wilcoxon  signed  rank  test).  Similarly,  the  difference  between   ethanol  and  water  was  significant;  †:  p≤0.001.  Also  the  difference  between  ethanol  and   LifeCleanTM  was  significant;  ‡:  p≤0.005.  

 

   

Fig  2:  The  mean  ratio  of  LifeCleanTM    treated  samples  (i.e.  mean  fractions)  as  well  as   standard  deviations  are  shown  in  this  figure.  The  distribution  of  the  mean  fractions  is   not  significantly  affected  by  LifeClean  (p=0.079;  Kruskal-­‐Wallis  test).    

      -­‐4   -­‐3,5   -­‐3   -­‐2,5   -­‐2   -­‐1,5   -­‐1   -­‐0,5   0   Fig  1b                                                                      log10  median  ratio  

0   0,005   0,01   0,015   0,02   0,025   0,03   0,035   0,04  

O12   O17   O27   O46   O78   Fig  2                                        Mean  fraction  

0   0,2   0,4   0,6   0,8   1   1,2   Fig  1a                                  median  ratio  

*

† ‡      

(13)

5.  DISCUSSION    

The  present  study  set  out  to  explore  the  sporicidal  effect  of  LifeCleanTM  on  different  CD   ribotype  spores  (012,  017,  027,  046  and  078).  The  resulting  data  showed  that  there  was   a  significant  difference  in  spore  reduction  between  the  water  treated  and  LifeCleanTM   treated  samples  of  all  ribotype  spores.  Also,  LifeCleanTM  was  much  more  efficient  than   ethanol.  However,  no  significant  deferential  effect  of  LifeCleanTM  on  the  various  spores   could  be  shown.  Thus,  LifeCleanTM  is  sporicidal  and  possibly  well  suited  to  

decontaminate  these  spores  from  CDI  patients,  but  according  to  this  study  without  any   certain  differential  effect  on  the  various  ribotypes  tested.    

 

The  method  used  was  a  CD  spore  carrier  test  designed  at  Örebro  University  Hospital   modified  according  to  AOAC  (association  of  official  agricultural  chemists)  [26].  This  test   was  developed  due  to  the  absence  of  Clostridium  difficile  sporicidal  standards  and   makes  comparison  between  different  studies  possible  [27].  The  numbers  of  dilutions  in   the  dilution  series  were  few  (2  or  3),  and  since  one  dilution  generally  was  missing  due  to   overgrowth  or  lack  of  sensitivity  only  one  or  two  remained.  Thus,  it  was  not  possible  to   fit  any  equations  to  the  resulting  values  of  the  dilutions.  Consequently,  it  is  not  known  if   the  curves  describing  the  dilution  series  were  linear  (y=ax  +  b),  polynomial  (y=ax2  +  bx  +   c),  exponential  (y=ex)  or  other,  making  comparisons  with  studies  by  others  difficult.  In   this  study,  a  linear  relation  was  presumed  which  however  may  be  false  and  might  cause   the  ratios  between  levels  in  LifeClean  and  water  treated  samples  to  be  underestimated.   Since  the  resulting  data  cannot  be  considered  continuous  but  rather  ordinal,  non-­‐ parametric  statistical  testing  was  used  ensuring  statistical  calculations  to  be  correct.    

Locking  at  individual  values  it  is  obvious  that  one  of  the  readings  concerning  the  ethanol   ribotype  027  sample  is  an  outlier  as  is  observed  in  table  1.  However,  this  does  not  affect   the  statistical  testing  between  water  and  LifeClean  treated  samples.  This  outlier  could  be   due  to  coincidence  or  experimental  failure  such  as  improper  sample  dilution.    

 

Although  the  statistical  testing  could  not  show  any  significant  differences  between  the   effects  on  the  various  ribotype  spores,  it  should  be  noted  that  there  was  a  trend  towards   difference  that  just  fell  short  from  significance  (p=0.079;  Kruskal-­‐Wallis  test).  Thus,  it  is   possible  that  the  effect  of  LifeCleanTM  on  the  various  spores  could  differ.  The  data   depicted  in  figure  2  might  suggest  that  ribotype  spores  017  and  046  are  more  sensitive  

(14)

to  LifeClean.  To  further  examine  this  question  new  tests  with  a  few  modifications  in  the   procedure  could  be  performed:  Particularly,  for  each  ribotype  spore  the  number  of   samples  should  be  increased,  and  changing  the  dilution  series  would  give  more  accurate   results,  both  which  would  allow  better  statistical  comparisons.    

 

Furthermore,  LifeCleanTM  1600  ppm  was  tested  at  one  concentration  only  and  results   may  differ  at  other  concentrations.  It  was  found  by  Goldenberg  et  al.  that  chlorine   dioxide  concentration  at  1000  ppm  was  ineffective  to  decontaminate  CD  spores  [28],   whereas  the  present  study  showed  significant  CD  spore  reduction  at  1600ppm   concentration.  This  discrepancy  emphasises  the  importance  of  the  chlorine  dioxide   concentration  used  in  relation  sporicidal  capacity.  Also,  higher  chlorine  dioxide   concentration  has  been  shown  to  be  more  effective  on  non-­‐CD  spores  [29].    

Dawson  et  al.  found  that  other,  non-­‐chlorine  dioxide  based,  disinfectants  showed  diverse   effects  on  the  ribotype  spores  012,  017  and  027.  The  disinfectants  properties  fell  in   three  categories;  those  dependent  on  only  concentration,  those  dependent  on  only  spore   ribotype  and  those  dependent  on  both  spore  ribotype  and  concentration  [30].  In  

accordance  with  Dawson’s  finding  it  could  be  argued,  that  disinfectants  also  may  affect   the  ribotype  spores  046  and  078  differently.  This  would  seem  to  strengthen  the  notion   that  the  sporicidal  effect  of  LifeCleaneTM  may  differ  on  the  five  ribotypes  spores  used  in   this  study.    

 

CD  spores  have  commonly  been  found  in  CDI  patients’  rooms.  Most  frequently  on  the   patient’s  bedside  table,  bedrail,  patient-­‐helper  trapeze,  patient’s  call  button  and  in  the   patient’s  bathroom  as  well  as  toilet  seat  [28,31].  A  European  estimate  year  2010  showed   that  hospitals  additional  costs  per  CDI  related  case  ranged  from  50,000  to  100,000  SEK   causing  society  a  substantial  burden  [32].  This  emphasizes  the  urgent  need  of  effective   decontaminants  to  minimise  CD  spore  transmission  in  hospitals.  Speight  et  al.  showed   that  eight  of  19  different  products  with  chlorine  dioxide  base  was  effective  

decontaminators,  achieving  reduction  in  CD  spore  viability  >103-­‐fold  using  a  contact   time  of  1  min.  The  remaining  ten  products  were  effective  at  60  min.  Five  of  these  latter   products  were  diluted  more  than  the  others  possibly  explaining  the  difference  [33].   Thus,  in  agreement  with  the  present  study,  these  data  from  Speight  et  al.  shows  that   products  with  chlorine  dioxide  base  have  a  clinical  relevance  as  decontaminants.    

(15)

 

Since  epidemic  CD  strains  are  nosocomially  spread  and  can  cause  hospital  outbreaks,  it   is  important  to  know  which  detergents  actually  work  on  the  various  ribotypes.  In  the   year  2011  an  outbreak  caused  by  ribotype  046  occurred  at  the  hospital  

Höglandssjukhuset  and  the  adjacent  area  in  the  county  of  Jönköping  (Sweden).  In  order   to  decontaminate  wards  and  contaminated  surfaces  a  non-­‐sporicidal  agent  was  used.   Contrary  to  what  was  expected,  infection  rates  increased.  It  was  first  in  2012  when   hypochlorite  was  used  that  a  50  %  reduction  in  infection  rate  could  be  observed  [34].   Thus,  detergents  that  eliminate  all  ribotypes,  particularly  epidemic  strains,  will  decrease   infection  rates  efficiently.  Since  hypochlorite  is  user  and  environmental  unfriendly  a   disinfecting  product  such  as  LifeCleanTM  would  be  preferable.  Particularly  if  it  could  be   shown  that  LifeCleanTM  has  a  substantial  effect  on  epidemic  ribotypes.    

 

Future  studies  are  needed  to  further  explore  the  sporicidal  capacity  of  LifeCleanTM  on   different  CD  ribotype  spores.  In  the  present  pilot  study  the  results  essentially  are   expressed  as  ordinal  data  and  not  continuous  data  due  to  insufficient  number  of  

dilutions  in  the  dilution  series  and  thus  not  allowing  proper  ratio  calculations.  A  future   study  in  the  hands  of  this  author  should  include  more  extensive  dilutions  series  or  even   better  standard  curves  based  on  dilutions  of  the  original  CD  spore  solutions,  in  order  to   obtain  results  as  continuous  variables.  Also,  an  increase  number  of  samples  would  be   necessary  to  increase  the  power  of  the  statistical  testing.  

 

6.  CONCLUSION  

The  results  show  that  LifeCleanTM  is  an  effective  decontaminant  with  sporicidal  effects   on  all  CD  ribotype  spores  tested.  No  differential  sporicidal  effect  could  be  observed   against  the  various  subtype  spores  but  possibly  future  studies  will  be  able  to  do  this.   Thus,  LifeCleanTM  is  probably  well  suited  to  be  used  as  a  disinfectant  in  the  clinical   setting.    

 

7.  ACKNOWLEDGEMENTS  

I  would  like  to  thank  my  two  supervisors  Hans  Fredlund  and  Karin  Johansson  for  giving   me  the  opportunity  and  help  to  perform  this  study.  I  would  also  like  to  thank  Lars   Rosengren,  whose  assistance  with  the  statistics  was  most  helpful,  and  to  Linnea   Hartman  whose  company  I  could  not  have  been  without  the  days  at  the  laboratory.  

(16)

8.  REFERENCES  

                                                                                                               

1.  Miller  BA,  Chen  LF,  Sexton  DJ,  Anderson  DJ.  Comparison  of  the  burdens  of  hospital-­‐ onset,  healthcare  facility-­‐associated  Clostridium  difficile  Infection  and  of  healthcare-­‐ associated  infection  due  to  methicillin-­‐resistant  Staphylococcus  aureus  in  community   hospitals.  Infect  Control  Hosp  Epidemiol  2011  Apr;  32(4):387-­‐390  

 

2.  Kuwata  Y,  Tanimoto  S,  Sawabe  E,  Shima  M,  Takahashi  Y,  Ushizawa  H,  et  al.  Molecular   epidemiology  and  antimicrobial  susceptibility  of  Clostridium  difficile  isolated  from  a   university  teaching  hospital  in  Japan.  Eur  J  Clin  Microbiol  Infect  Dis  2014  Dec  4    

3.  Gerding  DN,  Johnson  S.  Chapter  129.  Clostridium  Difficile  Infection,  Including   Pseudomembranous  Colitis.  In:  Longo  DL,  Fauci  AS,  Kasper  DL,  Hauser  SL,  Jameson  J,   Loscalzo  J.  eds.  Harrison's  Principles  of  Internal  Medicine,  18e.  New  York,  NY:  McGraw-­‐ Hill;  2012.  

http://accessmedicine.mhmedical.com.db.ub.oru.se/content.aspx?bookid=331&Sectioni d=40726873.  Accessed  January  08,  2015.  

 

4.  Kato  H,  Kita  H,  Karasawa  T,  Maegawa  T,  Koino  Y,  Takakuwa  H,  et  al.  Colonisation  and   transmission  of  Clostridium  difficile  in  healthy  individuals  examined  by  PCR  ribotyping   and  pulsed-­‐field  gel  electrophoresis.  J  Med  Microbiol  2001  Aug;  50(8):720-­‐727  

 

5.  Owens  RC,Jr,  Donskey  CJ,  Gaynes  RP,  Loo  VG,  Muto  CA.  Antimicrobial-­‐associated  risk   factors  for  Clostridium  difficile  infection.  Clin  Infect  Dis  2008  Jan  15;  46  Suppl  1:S19-­‐31    

6.  McDonald  LC,  Owings  M,  Jernigan  DB.  Clostridium  difficile  infection  in  patients   discharged  from  US  short-­‐stay  hospitals,  1996-­‐2003.  Emerg  Infect  Dis  2006  Mar;   12(3):409-­‐415  

 

7.  Paredes-­‐Sabja  D,  Shen  A,  Sorg  JA.  Clostridium  difficile  spore  biology:  sporulation,   germination,  and  spore  structural  proteins.  Trends  Microbiol  2014  Jul;  22(7):406-­‐416    

8.  Dallal  RM,  Harbrecht  BG,  Boujoukas  AJ,  Sirio  CA,  Farkas  LM,  Lee  KK,  et  al.  Fulminant   Clostridium  difficile:  an  underappreciated  and  increasing  cause  of  death  and  

complications.  Ann  Surg  2002  Mar;  235(3):363-­‐372    

(17)

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          9.  Freeman  J,  Bauer  MP,  Baines  SD,  Corver  J,  Fawley  WN,  Goorhuis  B,  et  al.  The  changing   epidemiology  of  Clostridium  difficile  infections.  Clin  Microbiol  Rev  2010  Jul;  23(3):529-­‐ 549  

 

10.  Kuijper  EJ,  Wilcox  MH.  Decreased  effectiveness  of  metronidazole  for  the  treatment  of   Clostridium  difficile  infection?  Clin  Infect  Dis  2008  Jul  1;  47(1):63-­‐65  

 

11.  Bouillaut  L,  Dubois  T,  Sonenshein  AL,  Dupuy  B.  Integration  of  metabolism  and   virulence  in  Clostridium  difficile.  Res  Microbiol  2014  Oct  15  

 

12.  Pruitt  RN,  Lacy  DB.  Toward  a  structural  understanding  of  Clostridium  difficile  toxins   A  and  B.  Front  Cell  Infect  Microbiol  2012  Mar  16;  2:28  

 

13.  Hunt  JJ,  Ballard  JD.  Variations  in  virulence  and  molecular  biology  among  emerging   strains  of  Clostridium  difficile.  Microbiol  Mol  Biol  Rev  2013  Dec;  77(4):567-­‐581    

14.  Edwards  AN,  McBride  SM.  Initiation  of  sporulation  in  Clostridium  difficile:  a  twist  on   the  classic  model.  FEMS  Microbiol  Lett  2014  Sep;  358(2):110-­‐118  

 

15.  Shaughnessy  MK,  Micielli  RL,  DePestel  DD,  Arndt  J,  Strachan  CL,  Welch  KB,  et  al.   Evaluation  of  hospital  room  assignment  and  acquisition  of  Clostridium  difficile  infection.   Infect  Control  Hosp  Epidemiol  2011  Mar;  32(3):201-­‐206  

 

16.  Davies  KA,  Longshaw  CM,  Davis  GL,  Bouza  E,  Barbut  F,  Barna  Z,  et  al.  Underdiagnosis   of  Clostridium  difficile  across  Europe:  the  European,  multicentre,  prospective,  biannual,   point-­‐prevalence  study  of  Clostridium  difficile  infection  in  hospitalised  patients  with   diarrhoea  (EUCLID).  Lancet  Infect  Dis  2014  Dec;  14(12):1208-­‐1219  

 

17.  Curry  SR,  Marsh  JW,  Muto  CA,  O'Leary  MM,  Pasculle  AW,  Harrison  LH.  tcdC   genotypes  associated  with  severe  TcdC  truncation  in  an  epidemic  clone  and  other   strains  of  Clostridium  difficile.  J  Clin  Microbiol  2007  Jan;  45(1):215-­‐221  

 

18.  Akerlund  T,  Persson  I,  Unemo  M,  Noren  T,  Svenungsson  B,  Wullt  M,  et  al.  Increased   sporulation  rate  of  epidemic  Clostridium  difficile  Type  027/NAP1.  J  Clin  Microbiol  2008   Apr;  46(4):1530-­‐1533  

(18)

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          19.  Bauer  MP,  Notermans  DW,  van  Benthem  BH,  Brazier  JS,  Wilcox  MH,  Rupnik  M,  et  al.   Clostridium  difficile  infection  in  Europe:  a  hospital-­‐based  survey.  The  Lancet  2011;   377(9759):63  <last_page>  73  

 

20.  Akerlund  T,  Alefjord  I,  Dohnhammar  U,  Struwe  J,  Noren  T,  Tegmark-­‐Wisell  K,  et  al.   Geographical  clustering  of  cases  of  infection  with  moxifloxacin-­‐resistant  Clostridium   difficile  PCR-­‐ribotypes  012,  017  and  046  in  Sweden,  2008  and  2009.  Euro  Surveill  2011   Mar  10;  16(10):19813  

 

21.  Squire  MM,  Carter  GP,  Mackin  KE,  Chakravorty  A,  Noren  T,  Elliott  B,  et  al.  Novel   molecular  type  of  Clostridium  difficile  in  neonatal  pigs,  Western  Australia.  Emerg  Infect   Dis  2013  May;  19(5):790-­‐792  

 

22.  Noren  T,  Johansson  K,  Unemo  M.  Clostridium  difficile  PCR  ribotype  046  is  common   among  neonatal  pigs  and  humans  in  Sweden.  Clin  Microbiol  Infect  2014  Jan;  20(1):O2-­‐6    

23.  Gordin  FM,  Schultz  ME,  Huber  RA,  Gill  JA.  Reduction  in  nosocomial  transmission  of   drug-­‐resistant  bacteria  after  introduction  of  an  alcohol-­‐based  handrub.  Infect  Control   Hosp  Epidemiol  2005  Jul;  26(7):650-­‐653  

 

24.  Wilcox  MH,  Fawley  WN,  Wigglesworth  N,  Parnell  P,  Verity  P,  Freeman  J.  Comparison   of  the  effect  of  detergent  versus  hypochlorite  cleaning  on  environmental  contamination   and  incidence  of  Clostridium  difficile  infection.  J  Hosp  Infect  2003  Jun;  54(2):109-­‐114    

25.  Karin  Johansson.  Personal  communication.  2014.        

26.  Hasan  JA,  Japal  KM,  Christensen  ER,  Samalot-­‐Freire  LC.  In  vitro  production  of   Clostridium  difficile  spores  for  use  in  the  efficacy  evaluation  of  disinfectants:  a   precollaborative  investigation.  J  AOAC  Int  2011  Jan-­‐Feb;  94(1):259-­‐272    

27.  Norén  T.  Personal  communication.  2014.      

28.  Goldenberg  SD,  Patel  A,  Tucker  D,  French  GL.  Lack  of  enhanced  effect  of  a  chlorine   dioxide-­‐based  cleaning  regimen  on  environmental  contamination  with  Clostridium   difficile  spores.  J  Hosp  Infect  2012  Sep;  82(1):64-­‐67  

(19)

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          29.  Jeng  DK,  Woodworth  AG.  Chlorine  Dioxide  Gas  Sterilization  under  Square-­‐Wave   Conditions.  Appl  Environ  Microbiol  1990  Feb;  56(2):514-­‐519  

 

30.  Dawson  LF,  Valiente  E,  Donahue  EH,  Birchenough  G,  Wren  BW.  Hypervirulent   Clostridium  difficile  PCR-­‐ribotypes  exhibit  resistance  to  widely  used  disinfectants.  PLoS   One  2011;  6(10):e25754  

 

31.  Sjoberg  M,  Eriksson  M,  Andersson  J,  Noren  T.  Transmission  of  Clostridium  difficile   spores  in  isolation  room  environments  and  through  hospital  beds.  APMIS  2014  Sep;   122(9):800-­‐803  

 

32.  Wiegand  PN,  Nathwani  D,  Wilcox  MH,  Stephens  J,  Shelbaya  A,  Haider  S.  Clinical  and   economic  burden  of  Clostridium  difficile  infection  in  Europe:  a  systematic  review  of   healthcare-­‐facility-­‐acquired  infection.  J  Hosp  Infect  2012  May;  81(1):1-­‐14  

 

33.  Speight  S,  Moy  A,  Macken  S,  Chitnis  R,  Hoffman  PN,  Davies  A,  et  al.  Evaluation  of  the   sporicidal  activity  of  different  chemical  disinfectants  used  in  hospitals  against  

Clostridium  difficile.  J  Hosp  Infect  2011  Sep;  79(1):18-­‐22    

34.  Toepfer  M,  Magnusson  C,  Noren  T,  Hansen  I,  Iveroth  P,  Offenbartl  K.  Insidious  and   widespread  outbreak  of  Clostridium  difficile.  Changed  cleaning  procedures  and  frequent   evaluations  cut  infection  rates  in  half.  Lakartidningen  2014  Jan  8-­‐14;111(1-­‐2):24-­‐27    

References

Related documents

Syftet med denna studie var att undersöka om medicinering med syrahämmande läkemedel, protonpumpshämmare, ökar risken för utveckling av Clostridium difficile infektion.. Metoden

Det fanns ingen statistiskt signifikant skillnad mellan interventions- och kontrollgruppen avseende utspänd buk i två av studierna (Lönnermark et al., 2010; Allen et al., 2013)

The virtual test component is loaded in longitudinal direction and consequently the center cross- section is in bending. Consequently, the two integration points on the

The objective of the study was to evaluate the effect of veneering zirconia surfaces with feldspar-based ceramics or glass ceramics on bond strength when using a resin

In comparison to the study showing that Virkon TM 1 % had a 10-fold decrease of log 10 reduction with organic soiling [32] it seems as though presence of organic material

There is, however, recent work with measurements on single crystals showing that some MAX phases (V 2 AlC and Cr 2 AlC) have a much higher degree of anisotropy [ 220 ]. Etching

arbetsmarknadssatsningar et cetera. 104 Vidare är det inte givet att Boendebyggarna kan ses som ett uttryck för public-private partnership. Det skulle kunna vara så att andra

Antalet patienter som testats negativt var omkring tio gånger större än det antal som testats positivt, och samtliga dessa ingick inte i kontrollgruppen, utan inkluderades