Cryptosporidium

Natural History and Development of Drinking Water Regulation

Cryptosporidiumin kuvasi ja nimesi alun perin E. E. Tyzzer, joka julkaisi vuonna 1907 laboratoriohiirien maharauhasista ja ulosteista usein löytämänsä loisen suvuttomat, seksuaaliset ja ookystiset vaiheet (Tyzzer, 1907). Hän ehdotti tyyppikannaksi hiiren mahalaukun isolaattia Cryptosporidium murisia (Tyzzer, 1910) ja julkaisi vuonna 1912 kuvauksen uudesta, Pienemmästä laboratoriohiirien ja kanien ohutsuolesta löytyneestä lajista, jonka hän nimesi C. parvumiksi (Tyzzer, 1912). Tyzzerin huomattavat havainnot endogeenisistä vaiheista, mukaan lukien ehdotus isännän autoinfektiosta, vakiinnuttivat suurelta osin loisen elinkaaren. Tämä vahvistettiin elektronimikroskopialla, johon lisättiin solunulkoisten kehitysvaiheiden, merotsoiittien ja mikrogameteettien havainnointi (Current and Reese, 1986). Vuonna 1929 hän kuvasi myös kryptosporidiumin endogeenisia vaiheita kanan umpisuolen epiteelissä (Tyzzer, 1929). Vaikka Tyzzerin hiirissä esiintyvien isolaattien tarkka tunnistus ei ole tiedossa, ja yleisimmin villihiiriä tartuttavat suolilajit on nyt nimetty hänen kunniakseen C. tyzzeriksi, se eroaa geneettisesti C. parvumista, jota nykyisin käytetään zoonoottisista lajeista, jotka tartuttavat yleisimmin nuoria märehtijöitä (Ren, 2012) (taulukko 16.1).

vuonna 1955 raportoitiin uuden lajin, Cryptosporidium meleagridis, aiheuttavan sairauksia ja kuolemaa nuorilla kalkkunoilla (Slavin, 1955). Vuonna 1971 julkaistiin raportti, jossa Cryptosporidium oli yhdistetty naudan ripuliin (Panciera et al., 1971); vaikka tämä kannusti eläinlääketieteellisiä tutkimuksia loisen varalta, ihmisen kryptosporidioosi todettiin vasta vuonna 1976, jolloin julkaistiin kaksi raporttia, joissa molemmissa kuvailtiin karjatiloilla asuneita potilaita. Toinen oli muuten terve 3-vuotias tyttö, jolla oli oireita oksentelusta, vetisestä ripulista ja vatsakivuista (Nime et al., 1976). Diagnoosi tehtiin rektaalibiopsian histologisella tutkimuksella ja potilas toipui 2 viikon sairastumisen jälkeen. Sen sijaan toisessa raportissa kuvailtiin vakavasti kuivunutta immunosuppressiopotilasta, jolla oli krooninen vetinen ripuli (Meisel ym., 1976). Diagnoosi tehtiin jejunal-koepalan histologisella tutkimuksella. Potilas toipui kryptosporidioosin oireista, kun immunosuppressiivinen hoito lopetettiin ja T-solujen toiminta palautui.

vasta 1980-luvulla Cryptosporidiumin rooli ihmisten taudeissa ja sen vaikutus ihmisten terveyteen alkoi toden teolla tajuta. Cryptosporidium-bakteerin syntyä ja sen tunnustamista ihmisen taudinaiheuttajaksi edesauttoi AIDS-epidemia ja sen seurauksena vakavalle ja joskus kuolemaan johtavalle kryptosporidioosille alttiiden immuunipuutteisten yksilöiden määrän kasvu. Automaattinen infektio (ookystien kierrättäminen saman isännän sisällä) mahdollistaa immuunipuutteisilla isännillä jatkuvan sairauden, joka lisää niiden alttiutta infektiolle. Lisäksi esiintyi useita vesiepidemioita, jotka vaikuttivat immunologisesti normaaleihin kaikenikäisiin ihmisiin sekä maaseutu-että kaupunkiyhteisöissä. Niissä korostettiin, että WHO: n juomaveden laatuvaatimukset täyttävässä juomavedessä oli kryptosporidioosin riski (E. coli-bakteerin perusteella). Eläinlääkintätyöntekijöiden kehittämät parannetut laboratoriomenetelmät ookystien havaitsemiseksi eläinten ulosteista otettiin käyttöön kliinisissä diagnostisissa laboratorioissa, ja ne johtivat loisen lisääntyneeseen toteamiseen ja tunnistamiseen ihmisillä. Tärkeät epidemiologiset tutkimukset 1980 – luvun alussa osoittivat, että kryptosporidioosia esiintyi myös muuten terveillä koehenkilöillä, erityisesti lapsilla (Casemore et al., 1985). Tämän eläinlääketieteellisesti tärkeän loisen käsitys opportunistisesta infektiosta oli selvästi epäjohdonmukainen pääasiassa urbaaneilla miespuolisilla AIDS-potilailla (Casemore and Jackson, 1984). Mikrobiologisten tulosten laaja raportointi tautien valvontajärjestelmiin vaikutti siihen, että Cryptosporidium todettiin akuutin, itsestään rajoittuvan gastroenteriitin aiheuttajaksi yleisväestössä (Palmer et al., 1990). Vuonna 1993 Milwaukeessa Yhdysvalloissa sattunut laaja taudinpurkaus, joka vaikutti arviolta 403 000 yksilöön, nosti vesiperäisen kryptosporidioosin profiilia ja edisti pintaveden käsittelyä koskevien sääntöjen mukaisten sääntelyvaatimusten uudelleensuuntaamista Cryptosporidiumin suuntaan sekä tutkimusta loisen lähteiden, leviämisreittien, havaitsemisen ja leviämisen estämisen ymmärtämiseksi.

monet Cryptosporidium-lajit on nyt vahvistettu geneettisillä analyyseillä, ja jotkut tartuttavat monenlaisia isäntiä, kun taas toiset osoittavat jonkin verran isäntäsovitusta (taulukko 16.1). Kaikki voi löytyä lähdevesistä. Suurin osa ihmisen taudeista on Cryptosporidium hominis-bakteerin (syn. C. parvum genotyyppi 1) tai Cryptosporidium parvum (Syn. C. parvum genotyyppi 2) (Fayer et al., 2000, Morgan-Ryan ym., 2002; Xiao ja Feng, 2008); muut Cryptosporidium-lajit liittyvät satunnaisesti ihmisten sairauksiin ja jotkin eivät lainkaan (taulukko 16.1). On olemassa hyviä todisteita siitä, että C. meleagridis ja C. cuniculus ovat ihmisen taudinaiheuttajia, ja on olemassa joitakin todisteita C. felisin ja C. canisin aiheuttamista taudeista erityisissä yhteyksissä (taulukko 16.1). C. hominis on antroponoottinen laji, joka rajoittuu suurelta osin ihmisiin, ja C. parvum on zoonoottinen laji, joka aiheuttaa sekä ihmisten että eläinten sairauksia erityisesti nuorilla märehtijöillä (Fayer et al., 2000; Morgan-Ryan ym., 2002). Näin ollen C. hominis-bakteerin toteaminen viittaa ihmisen tartunnan tai kontaminaation lähteeseen ja C. parvumin joko eläimeen tai ihmiseen. Isäntäerottelu sisällä C. parvum on tunnistettu, koska ainakin yksi genotyyppi erityisesti tunnistettu sekvensoimalla GP60 geeni, näyttää kiertää ihmisillä ilman eläinten osallistumista (Xiao et al., 2010; Widmer ja Sullivan, 2012). Genotyypin ja fenotyypin suhdetta on kuitenkin tutkittava lisää. C. parvumin ja C. hominis-genomien sekvensointi on antanut tietoja merkittävistä edistysaskeleista Cryptosporidium spp: n molekyylibiologian ymmärtämisessä., ja vahvistaa niiden läheinen geneettinen suhde, 96-97% sekvenssin identiteetti ja sisältö (≈4000 geenejä joukossa 8 kromosomia)sisällä 9.1-9.2 Mb (Abrahamsen et al., 2004; Xu ym., 2004). Kuitenkin vain yksi isolaatti kustakin on julkaistu sekvenssi toistaiseksi. Cryptosporidium-genomisekvenssit ovat saatavilla http://CryptoDB.org, josta löytyy myös C. muris-telinejärjestys.

Australiassa kehitettiin riskiperusteinen järjestelmä, jossa arvioitiin käytössä olevia järjestelmiä valuma-alueelta hanaan (Fairley et al., 1999). Tämä lähestymistapa on nyt otettu käyttöön WHO: n Vesiturvallisuussuunnitelmissa (WHO, 2005). Näin ollen tarvitaan systemaattinen luettelo kaikista vaaroista (Cryptosporidium mukaan luettuna), näiden vaarojen merkityksen ja toteutettujen torjuntatoimenpiteiden tehokkuuden arviointi, joka kattaa lähdeveden valuma-alueen, veden käsittelyn ja jakelun. Valuma-alueen tietoa käytetään täydentämään mikrobiologista tietoa ja suorituskyvyn seurantaa, joten riskinarvioinnin tukena on testaus ja täytäntöönpano (Medema et al., 2009). Joissakin maissa on kuitenkin hyväksytty yksityiskohtaisia ja erityisiä lainsäädäntöjä Cryptosporidiumin käsittelemiseksi juomavedessä, kuten seuraavat kaksi erilaista lähestymistapaa Yhdysvalloista ja Yhdistyneestä kuningaskunnasta osoittavat.

juomavesionnettomuudet ja-purkaukset muualla ajoivat myös viranomaisvaatimuksia, mutta eri suuntiin. Esimerkiksi Yhdistyneessä kuningaskunnassa on vuosina 2000-2007 pyritty valvomaan jatkuvasti saastumisriskinä pidettyjen lähteiden ja töiden käsiteltyä vettä, mutta vuoden 2000 Water Supply (Water Quality) Regulations-asetuksiin sisältyvä ”käsittelystandardi”, joka on keskimäärin alle 1 ookystti 10 litrassa tuotettua käsiteltyä vettä mitattuna jatkuvalla näytteenotolla vähintään 40 litrasta vettä tunnissa, on nyt kumottu. Vaikka jatkuvan seurannan kustannukset kyseenalaistettiin (Fairley et al., 1999), on jonkin verran näyttöä siitä, että lainsäädäntö yhdessä teollisuuden investointien kanssa paransi yleisesti veden laatustandardeja (Lloyd and Drury, 2002) ja vähensi Cryptosporidium-tautitaakkaa ja-taudinpurkauksia (Lake et al., 2007b). Seurantatiedot tukevat myös historiallista kuvaa siitä, että vedenjakelu ja ookystimäärien kehitys ovat todennäköisesti tärkeämpiä kuin yksittäiset määrät. Taudinpurkausten jälkeen, joissa jatkuvan seurannan näytteet eivät koskaan ylittäneet käsittelyvaatimuksia, lainsäädäntö korvattiin Water Supply (Water Quality) Regulations 2000 (Amendment) Regulations 2007-säädöksellä, jolla ei ainoastaan kumottu standardia, vaan myös sallittiin UV: n kaltaisen desinfioinnin käyttö Cryptosporidiumin valvonnassa.

Vesiturvallisuussuunnittelu on nyt sisällytetty vuonna 2010 Englannissa ja Walesissa Yhdistyneessä kuningaskunnassa tehtyihin sääntömuutoksiin kattavina riskinarviointeina, joita tuetaan testauksella ja täytäntöönpanolla.