Cryptosporidium

Natural History and Development of Drinking Water Regulation

Cryptosporidium è stato originariamente descritto e nominato da E. E. Tyzzer, che, nel 1907, pubblicò gli stadi asessuati, sessuali e oocisti di un parassita che spesso trovava nelle ghiandole gastriche e nelle feci di topi da laboratorio (Tyzzer, 1907). Propose l’isolato gastrico murino Cryptosporidium muris come ceppo tipo (Tyzzer, 1910) e nel 1912 pubblicò una descrizione di una nuova specie più piccola trovata nell’intestino tenue di topi e conigli da laboratorio, che chiamò C. parvum (Tyzzer, 1912). Le notevoli osservazioni di Tyzzer sugli stadi endogeni, inclusa la proposta di autoinfezione all’interno dell’ospite, stabilirono in gran parte il ciclo vitale del parassita. Ciò è stato confermato dalla microscopia elettronica con ulteriore osservazione degli stadi di sviluppo extracellulari, merozoiti e microgameti (Current e Reese, 1986). Nel 1929 descrisse anche gli stadi endogeni del criptosporidio nell’epitelio cecale di pollo (Tyzzer, 1929). Sebbene l’esatta identità degli isolati nei topi di Tyzzer non sia nota, e la specie intestinale trovata più comunemente che infetta i topi selvatici è stata ora chiamata C. tyzzeri in suo onore, è geneticamente distinta da C. parvum, che è il nome ora applicato alle specie zoonotiche che infettano più comunemente i giovani ruminanti (Ren, 2012) (Tabella 16.1).

Nel 1955 una nuova specie, Cryptosporidium meleagridis, è stata segnalata causando malattia e morte nei giovani tacchini (Slavin, 1955). Nel 1971 fu pubblicato un rapporto in cui il cryptosporidium era associato alla diarrea bovina (Panciera et al., 1971); mentre questo stimolava l’indagine veterinaria per il parassita, la criptosporidiosi umana non fu identificata fino al 1976 quando furono pubblicati due rapporti, entrambi che descrivevano i pazienti che vivevano negli allevamenti di bestiame. Una era una bambina di 3 anni in buona salute con sintomi di vomito, diarrea acquosa e dolori addominali (Nime et al., 1976). La diagnosi è stata fatta mediante esame istologico della biopsia rettale e il paziente si è ripreso dopo 2 settimane di malattia. Al contrario, l’altro rapporto descriveva un paziente immunosoppresso gravemente disidratato con diarrea acquosa cronica (Meisel et al., 1976). La diagnosi era mediante esame istologico della biopsia del digiuno. Il paziente si è ripreso dai sintomi della criptosporidiosi dopo la sospensione del trattamento immunosoppressivo e il successivo ripristino della funzione delle cellule T.

Non è stato fino al 1980 che il ruolo del Cryptosporidium nella malattia umana e il suo impatto sulla salute umana hanno iniziato a essere riconosciuti. A contribuire all’emergere del Cryptosporidium e al suo riconoscimento come agente patogeno umano è stata l’epidemia di AIDS e il conseguente aumento del numero di individui immunocompromessi suscettibili a criptosporidiosi grave e talvolta fatale. L’autoinfezione (riciclaggio delle oocisti all’interno dello stesso ospite) permette alla malattia persistente in ospiti immunocompromessi che aumentano la loro vulnerabilità all’infezione. Inoltre, si è verificato un certo numero di epidemie trasmesse dall’acqua, che hanno colpito persone immunologicamente normali di tutte le età nelle comunità rurali e urbane. Questi hanno evidenziato che c’era un rischio di criptosporidiosi nell’acqua potabile che soddisfaceva gli standard di qualità dell’acqua potabile dell’OMS (basati su E. coli). I migliori metodi di laboratorio sviluppati dai veterinari per l’individuazione delle oocisti nelle feci animali sono stati adottati nei laboratori di diagnostica clinica e hanno portato ad un maggiore accertamento e riconoscimento del parassita nell’uomo. Importanti studi epidemiologici durante i primi anni 1980 hanno dimostrato che la criptosporidiosi si è verificata anche in soggetti altrimenti sani, in particolare nei bambini (Casemore et al., 1985). C’era chiaramente un’incoerenza nella percezione di questo parassita di importanza veterinaria come infezione opportunista in pazienti di AIDS principalmente urbani e maschi (Casemore e Jackson, 1984). La segnalazione diffusa dei risultati microbiologici agli schemi di sorveglianza della malattia ha contribuito al riconoscimento del Cryptosporidium come causa di gastroenterite acuta e autolimitante nella popolazione generale (Palmer et al., 1990). Una grande epidemia nel 1993 a Milwaukee, negli Stati Uniti, che ha colpito circa 403 000 individui, ha aumentato il profilo della criptosporidiosi a base acquosa e ha contribuito a focalizzare nuovamente i requisiti normativi previsti dalle regole di trattamento delle acque superficiali verso il cryptosporidium e la ricerca per comprendere le fonti, le vie di trasmissione, l’individuazione e la prevenzione della diffusione del parassita.

Molte specie di Cryptosporidium sono state ora confermate da analisi genetiche e alcune infettano una vasta gamma di ospiti mentre altre dimostrano un certo adattamento dell’ospite (Tabella 16.1). Tutti possono essere trovati nelle acque di sorgente. La maggior parte delle malattie umane è causata da Cryptosporidium hominis (syn. C. parvum genotipo 1) o Cryptosporidium parvum (syn. C. parvum genotipo 2) (Fayer et al., 2000, Morgan-Ryan et al., 2002; Xiao e Feng, 2008); altre specie di Cryptosporidium sono associate occasionalmente a malattie umane e alcune non del tutto (Tabella 16.1). Ci sono buone prove che C. meleagridis e C. cuniculus sono patogeni umani, e ci sono alcune prove per la malattia causata da C. felis e C. canis in impostazioni specifiche (Tabella 16.1). C. hominis è la specie antroponotica che è in gran parte limitata agli esseri umani, e C. parvum è la specie zoonotica che causa malattie sia umane che animali, specialmente nei giovani ruminanti (Fayer et al., 2000; Morgan-Ryan et al., 2002). Pertanto il rilevamento di C. hominis è indicativo di una fonte umana di infezione o contaminazione e C. parvum di una fonte animale o umana. La segregazione dell’ospite all’interno di C. parvum è stata identificata, poiché almeno un genotipo in particolare, identificato sequenziando il gene gp60, sembra circolare negli esseri umani senza coinvolgimento animale (Xiao et al., 2010; Widmer e Sullivan, 2012). Tuttavia, sono necessarie ulteriori ricerche sulla relazione tra genotipo e fenotipo. Il sequenziamento dei genomi C. parvum e C. hominis ha fornito dati per importanti progressi nella nostra comprensione della biologia molecolare di Cryptosporidium spp., e conferma la loro stretta relazione genetica, con 96-97% identità sequenza e contenuto (≈4000 geni tra 8 cromosomi) entro 9,1–9,2 Mb (Abrahamsen et al., 2004; Xu et al., 2004). Tuttavia, solo un isolato di ciascuno ha una sequenza pubblicata finora. Le sequenze del genoma del cryptosporidium sono accessibili da http://CryptoDB.org dove si può trovare anche una sequenza di scaffold C. muris.

In Australia, a seguito della crisi idrica di Sydney durante la quale è stato rilevato un aumento del numero di oocisti nell’approvvigionamento idrico, ma non è stato rilevato alcun aumento del numero di casi di criptosporidiosi nella comunità, è stato sviluppato un quadro basato sul rischio, valutando i sistemi in atto dal bacino al rubinetto (Fairley et al., 1999). Derivato dal processo Critical Control Point di analisi dei rischi utilizzato per la prima volta nell’industria alimentare, questo approccio è stato ora adottato nei piani di sicurezza idrica dell’OMS (WHO, 2005). Pertanto è necessario un inventario sistematico di tutti i pericoli (incluso il Cryptosporidium), una valutazione del significato di questi pericoli e dell’efficacia delle misure di controllo adottate, che abbracciano il bacino idrico di origine, il trattamento e la distribuzione delle risorse idriche. La conoscenza del bacino di utenza viene utilizzata per integrare i dati microbiologici e il monitoraggio delle prestazioni, quindi la valutazione del rischio è supportata da test e applicazione (Medema et al., 2009). Tuttavia, leggi dettagliate e specifiche per far fronte al Cryptosporidium nell’acqua potabile sono state adottate in alcuni paesi come illustrano i due diversi approcci degli Stati Uniti e del Regno Unito descritti di seguito.

acqua Potabile, gli incidenti e le epidemie altrove ha anche guidato i requisiti normativi, ma in direzioni diverse. Nel regno UNITO, per esempio, tra il 2000 e il 2007, si è diretta verso il monitoraggio continuo di acqua trattata da fonti e le opere ritenute a rischio di contaminazione, ma il trattamento standard di una media di meno di 1 oocisti in 10 L di acqua trattata in dotazione, misurata mediante il campionamento continuo di almeno 40 litri di acqua all’ora, incorporato nell’Acqua di Alimentazione (Qualità dell’Acqua) Regulations 2000, ora è stato revocato. Mentre il costo del monitoraggio continuo è stato messo in discussione (Fairley et al., 1999), ci sono alcune prove che la legislazione, combinata con gli investimenti del settore, ha contribuito al miglioramento degli standard di qualità dell’acqua in generale (Lloyd e Drury, 2002) e alla riduzione del carico di malattie da Cryptosporidium e dei focolai (Lake et al., 2007b). I dati di monitoraggio contribuiscono anche al quadro storico per cui l’approvvigionamento idrico e le tendenze nei conteggi di oocisti sono probabilmente più importanti dei singoli numeri. Tuttavia, a seguito di focolai in cui i campioni di monitoraggio continuo non hanno mai superato lo standard di trattamento, la legislazione è stata sostituita dal regolamento di approvvigionamento idrico (Water Quality) Regulations 2000 (Amendment) Regulations 2007, che non solo ha revocato lo standard ma ha anche permesso l’applicazione di disinfezione come UV per il controllo del Cryptosporidium.

La pianificazione della sicurezza idrica è ora incorporata in ulteriori modifiche ai regolamenti nel 2010 in Inghilterra e Galles nel Regno Unito come valutazioni complete dei rischi, supportate da test e applicazione.