Cryptosporidium

naturhistorie og udvikling af Drikkevandsregulering

Cryptosporidium blev oprindeligt beskrevet og navngivet af E. E. Tyser, der i 1907 offentliggjorde de aseksuelle, seksuelle og oocyststadier af en parasit, han ofte fandt i mavekirtlerne og fæces hos laboratoriemus (Tyser, 1907). Han foreslog det murine gastriske isolat Cryptosporidium muris som typestammen (tysker, 1910) og offentliggjorde i 1912 en beskrivelse af en ny, mindre art, der findes i tyndtarmen hos laboratoriemus og kaniner, som han kaldte C. parvum (tysker, 1912). Tysers bemærkelsesværdige observationer af de endogene stadier, herunder forslaget om autoinfektion inden for værten, etablerede stort set parasitens livscyklus. Dette blev bekræftet ved elektronmikroskopi med yderligere observation af de ekstracellulære udviklingsstadier, merosoitter og mikrogameter (Current and Reese, 1986). I 1929 beskrev han også endogene stadier af Cryptosporidium i kylling caecal epitel (Tyser, 1929). Selv om den nøjagtige identitet af isolaterne i Tysermus ikke er kendt, og de tarmarter, der oftest inficerer vilde mus, nu er blevet navngivet C. tyseri til hans ære, er den genetisk forskellig fra C. parvum, som er det navn, der nu anvendes på de dyrearter, der oftest inficerer unge drøvtyggere (Ren, 2012) (tabel 16.1).

i 1955 blev der rapporteret om en ny art, Cryptosporidium meleagridis, der forårsagede sygdom og død hos unge kalkuner (Slavin, 1955). I 1971 blev der offentliggjort en rapport, hvor Cryptosporidium var forbundet med bovin diarre (Panciera et al., 1971); mens dette stimulerede veterinærundersøgelse for parasitten, blev human cryptosporidiosis først identificeret i 1976, da to rapporter blev offentliggjort, begge beskriver patienter, der boede på kvægbrug. Den ene var en ellers sund 3-årig pige med symptomer på opkastning, vandig diarre og mavesmerter (Nime et al., 1976). Diagnosen blev lavet ved histologisk undersøgelse af rektal biopsi, og patienten blev genoprettet efter 2 ugers sygdom. I modsætning hertil beskrev den anden rapport en alvorligt dehydreret immunsupprimeret patient med kronisk vandig diarre (Meisel et al., 1976). Diagnosen var ved histologisk undersøgelse af jejunal biopsi. Patienten kom sig efter symptomerne på kryptosporidiose efter seponering af immunsuppressiv behandling og efterfølgende genoprettelse af T-cellefunktion.

det var først i 1980 ‘erne, at Cryptosporidium’ s rolle i menneskers sygdom og dens indvirkning på menneskers sundhed virkelig begyndte at blive anerkendt. At bidrage til fremkomsten af Cryptosporidium og dets anerkendelse som et humant patogen var AIDS-epidemien og den deraf følgende stigning i antallet af immunkompromitterede individer, der var modtagelige for svær og undertiden dødelig kryptosporidiose. Auto-infektion (genbrug af oocyster inden for samme vært) muliggør vedvarende sygdom hos immunkompromitterede værter, der øger deres sårbarhed over for infektion. Derudover opstod der en række vandbårne udbrud, der påvirker immunologisk normale mennesker i alle aldre i både landdistrikter og bysamfund. Disse fremhævede, at der var en risiko for kryptosporidiose i drikkevand, der opfyldte hvem drikkevandskvalitetsstandarder (baseret på E. coli). Forbedrede laboratoriemetoder udviklet af veterinærarbejdere til påvisning af oocyster i animalsk fæces blev vedtaget i kliniske diagnostiske laboratorier og førte til øget konstatering og anerkendelse af parasitten hos mennesker. Vigtige epidemiologiske undersøgelser i begyndelsen af 1980 ‘ erne viste, at kryptosporidiose også forekom hos ellers raske forsøgspersoner, især børn (Casemore et al., 1985). Der var tydeligvis en inkonsekvens i opfattelsen af denne parasit af veterinær betydning som en opportunistisk infektion hos primært urbane, mandlige AIDS-patienter (Casemore og Jackson, 1984). Udbredt rapportering af mikrobiologiske resultater til sygdomsovervågningsordninger bidrog til anerkendelsen af Cryptosporidium som en årsag til akut, selvbegrænsende gastroenteritis i den generelle befolkning (Palmer et al., 1990). Et stort udbrud i 1993, der ramte anslået 403 000 individer, hævede profilen af vandbåren kryptosporidiose og bidrog til en ny fokusering af lovkrav under overfladevandbehandlingsreglerne mod Cryptosporidium og forskning for at forstå kilderne, transmissionsveje, påvisning og forebyggelse af spredning af parasitten.

mange Cryptosporidium-arter er nu blevet bekræftet ved genetiske analyser, og nogle inficerer en lang række værter, mens andre viser en vis værtstilpasning (tabel 16.1). Alt kan findes i kildevand. Størstedelen af menneskers sygdom er forårsaget af Cryptosporidium hominis (syn. C. parvum genotype 1) eller Cryptosporidium parvum (syn. C. parvum genotype 2) (Fayer et al., 2000, Morgan-Ryan et al., 2002, Feng, 2008); andre Cryptosporidium-arter er lejlighedsvis forbundet med menneskelig sygdom og nogle slet ikke (Tabel 16.1). Der er gode beviser for, at C. meleagridis og C. cuniculus er humane patogener, og der er nogle tegn på sygdom forårsaget af C. felis og C. canis i specifikke indstillinger (tabel 16.1). C. hominis er den antroponotiske art, der stort set er begrænset til mennesker, og C. parvum er den dyreart, der forårsager både menneskers og dyrs sygdom, især hos unge drøvtyggere (Fayer et al., 2000; Morgan-Ryan et al., 2002). Påvisningen af C. hominis er således tegn på en menneskelig kilde til infektion eller kontaminering og C. parvum af enten et dyr eller en menneskelig kilde. Værtssegregering inden for C. parvum er blevet identificeret, som mindst en genotype, identificeret ved sekventering af gp60-genet, ser ud til at cirkulere hos mennesker uden dyreinddragelse., 2010; Sullivan, 2012). Der kræves dog mere forskning i forholdet mellem genotype og fænotype. Sekventeringen af C. parvum og C. hominis genomer har leveret data til store fremskridt i vores forståelse af molekylærbiologi af Cryptosporidium spp., og bekræfter deres tætte genetiske forhold med 96-97% sekvensidentitet og indhold (ren 4000 gener blandt 8 kromosomer) inden for 9,1–9,2 Mb (Abrahamsen et al., 2004; et al., 2004). Imidlertid har kun et isolat af hver en sekvens offentliggjort indtil videre. Cryptosporidiumgenomsekvenser er tilgængelige fra http://CryptoDB.org hvor en C. muris stilladssekvens også kan findes.

i Australien, efter vandkrisen i Sydney, hvor der blev påvist et øget antal oocyster i vandforsyningen, men der blev ikke påvist nogen stigning i antallet af tilfælde af kryptosporidiose i samfundet, blev der udviklet en risikobaseret ramme, der vurderede de systemer, der var på plads fra afvandingsområde til tap (Fairley et al., 1999). Afledt af den kritiske Kontrolpunktsproces for Fareanalyse, der først blev brugt i fødevareindustrien, er denne tilgang nu blevet vedtaget i hvem ‘ s Vandsikkerhedsplaner (hvem, 2005). Der kræves således en systematisk oversigt over alle farer (herunder Cryptosporidium), en vurdering af betydningen af disse farer og af effektiviteten af de trufne kontrolforanstaltninger, der spænder over kildevandafvandingsområde, behandling og distribution af vandforsyninger. Afvandingskendskab bruges til at supplere mikrobiologiske data og præstationsovervågning, så risikovurderingen understøttes af test og håndhævelse (Medema et al., 2009). Imidlertid, detaljerede og specifikke lovgivninger til at klare Cryptosporidium i drikkevand er blevet vedtaget i nogle lande, som de to forskellige tilgange fra USA og Storbritannien skitseret nedenfor illustrerer.USA ‘ s Lov om sikkert drikkevand er paraplylovgivningen, der dækker overvågning af vandforsyning til alle forurenende stoffer i drikkevand. Fra 2002 krævede systemer, der bruger overfladevand eller grundvand under direkte indflydelse af overfladevand, desinfektion eller filtrering for at opfylde kriteriet om 99% fjernelse/inaktivering i henhold til de nationale primære Drikkevandsbestemmelser langsigtet forbedret overfladevandbehandlingsregel. Siden 2006 har den langsigtede Overfladevandbehandling regel 2 brugt en behandlingsteknik tilgang tildele log kreditter til processer baseret på deres effektivitet til at fjerne eller inaktivere Cryptosporidium (tabel 16.2). Disse processer omfatter forvaltning af vandskel, alternative kilder / indtag, bankfiltrering, præ-sedimentering, kalkblødgøring, kombineret og individuel filterydelse, taske-og patronfiltre, filtrerings-og desinfektionsmuligheder i anden fase. Dette understøttes af overvågning af kildevand for at bestemme det behandlingsniveau, der kræves til reduktion af Cryptosporidium ved fjernelse eller desinfektion. Gennemsnitlige oocysttællinger over et 2-årigt månedligt prøveudtagningsprogram klassificerer (‘bin’) forsyninger i en af fire kategorier og bestemmer omfanget af den krævede behandling, hvis nogen, over konventionel fuld behandling (EPA, 2010). Passende fjernelse sker gennem filtrering leveret af granulære medier, patronfiltre eller membraner; og godkendte desinfektionsmidler, der er effektive mod Cryptosporidium, er klor, UV-lys og UV-lys.

drikkevandshændelser og udbrud andre steder kørte også lovgivningsmæssige krav, men i forskellige retninger. I Det Forenede Kongerige var dette f.eks. mellem 2000 og 2007 rettet mod kontinuerlig overvågning af behandlet vand fra kilder og værker, der anses for at være i fare for forurening, men behandlingsstandarden for et gennemsnit på mindre end 1 oocyst i 10 liter behandlet vand leveret, målt ved kontinuerlig prøveudtagning af mindst 40 liter vand pr. time, der er indarbejdet i Vandforsyningsreglerne (vandkvalitet) 2000 er nu ophævet. Mens omkostningerne ved kontinuerlig overvågning blev stillet spørgsmålstegn ved (Fairley et al., 1999), er der nogle beviser for, at lovgivningen kombineret med industriinvesteringer bidrog til forbedringer i vandkvalitetsstandarder generelt (Lloyd og Drury, 2002) og reduktion i Cryptosporidium sygdomsbyrde og udbrud (Lake et al., 2007b). Overvågningsdataene bidrager også til det historiske billede for, at vandforsyningen og tendenser i oocysttællinger sandsynligvis er vigtigere end individuelle tal. Efter udbrud, hvor de kontinuerlige overvågningsprøver aldrig overskred behandlingsstandarden, blev lovgivningen imidlertid erstattet af Vandforsyningsreglerne (vandkvalitet) 2000 (ændring) Regulations 2007, som ikke kun tilbagekaldte standarden, men også tillod anvendelse af desinfektion såsom UV til kontrol af Cryptosporidium.vandsikkerhedsplanlægning er nu indarbejdet i yderligere ændringer af reglerne i 2010 i England som omfattende risikovurderinger, understøttet af test og håndhævelse.