Cryptosporidium

naturhistoria och utveckling av Dricksvattenreglering

Cryptosporidium beskrevs ursprungligen och namngavs av E. E. Tyzzer, som 1907 publicerade asexuella, sexuella och oocyststadier av en parasit som han ofta hittade i magkörtlarna och avföringen hos laboratoriemus (Tyzzer, 1907). Han föreslog det murina gastriska isolatet Cryptosporidium muris som typstam (Tyzzer, 1910) och publicerade 1912 en beskrivning av en ny, mindre art som finns i tunntarmen hos laboratoriemöss och kaniner, som han kallade C. parvum (Tyzzer, 1912). Tyzzers anmärkningsvärda observationer av de endogena stadierna, inklusive förslaget om autoinfektion inom värden, fastställde i stor utsträckning parasitens livscykel. Detta bekräftades genom elektronmikroskopi med ytterligare observation av de extracellulära utvecklingsstadierna, merozoiter och mikrogameter (nuvarande och Reese, 1986). År 1929 beskrev han också endogena stadier av kryptosporidium i kycklingkaekal epitel (Tyzzer, 1929). Även om den exakta identiteten hos isolaten i Tyzzers möss inte är känd, och de tarmarter som oftast infekterar vilda möss har nu fått namnet C. tyzzeri till hans ära, är det genetiskt distinkt från C. parvum, vilket är namnet som nu tillämpas på de zoonotiska arterna som oftast infekterar unga idisslare (Ren, 2012) (tabell 16.1).

1955 rapporterades en ny art, Cryptosporidium meleagridis, som orsakade sjukdom och död hos unga kalkoner (Slavin, 1955). 1971 publicerades en rapport där Cryptosporidium associerades med bovin diarre (Panciera et al., 1971); medan denna stimulerade veterinärundersökning för parasiten identifierades inte mänsklig kryptosporidios förrän 1976 när två rapporter publicerades, båda beskriver patienter som bodde på nötkreatursgårdar. En var en annars frisk 3-årig flicka med symtom på kräkningar, vattnig diarre och buksmärtor (Nime et al., 1976). Diagnosen gjordes genom histologisk undersökning av rektalbiopsi och patienten återhämtade sig efter 2 veckors sjukdom. Däremot beskrev den andra rapporten en allvarligt dehydrerad immunsupprimerad patient med kronisk vattnig diarre (Meisel et al., 1976). Diagnosen gjordes genom histologisk undersökning av jejunalbiopsi. Patienten återhämtade sig från symtomen på kryptosporidios efter avbrytande av immunsuppressiv behandling och efterföljande återställande av T-cellfunktionen.

det var inte förrän på 1980-talet som Kryptosporidiums roll i mänsklig sjukdom och dess inverkan på människors hälsa verkligen började erkännas. Bidragande till uppkomsten av kryptosporidium och dess erkännande som en mänsklig patogen var AIDS-epidemin och därmed ökning av antalet immunkomprometterade individer som är mottagliga för svår och ibland dödlig kryptosporidios. Autoinfektion (återvinning av oocyster inom samma värd) möjliggör ihållande sjukdom hos immunkompromitterade värdar som ökar deras sårbarhet för infektion. Dessutom inträffade ett antal vattenburna utbrott som påverkade immunologiskt normala människor i alla åldrar i både landsbygd och stadssamhällen. Dessa betonade att det fanns en risk för kryptosporidios i dricksvatten som uppfyllde WHO: s dricksvattenkvalitetsstandarder (baserat på E. coli). Förbättrade laboratoriemetoder som utvecklats av veterinärarbetare för detektering av oocyster i djuravföring antogs i kliniska diagnostiska laboratorier och ledde till ökad konstatering och erkännande av parasiten hos människor. Viktiga epidemiologiska studier under början av 1980-talet visade att kryptosporidios också inträffade hos annars friska försökspersoner, särskilt barn (Casemore et al., 1985). Det var tydligt en inkonsekvens i uppfattningen av denna parasit av veterinär betydelse som en opportunistisk infektion hos främst urbana, manliga AIDS-patienter (Casemore och Jackson, 1984). Utbredd rapportering av mikrobiologiska resultat till sjukdomsövervakningssystem bidrog till erkännandet av kryptosporidium som en orsak till akut, självbegränsande gastroenterit i den allmänna befolkningen (Palmer et al., 1990). Ett stort utbrott i 1993 i Milwaukee, USA, som påverkar uppskattningsvis 403 000 individer, höjde profilen för vattenburna kryptosporidios och bidrog till omfokusering av lagstadgade krav under ytvattenbehandlingsreglerna mot kryptosporidium och forskning för att förstå källor, överföringsvägar, upptäckt och förebyggande av parasitens spridning.

många Cryptosporidium-arter har nu bekräftats genom genetiska analyser och vissa infekterar ett brett spektrum av värdar medan andra visar viss värdanpassning (tabell 16.1). Alla kan hittas i källvatten. Majoriteten av mänsklig sjukdom orsakas av Cryptosporidium hominis (syn. C. parvum genotyp 1) eller Cryptosporidium parvum (syn. C. parvum genotyp 2) (Fayer et al., 2000, Morgan-Ryan et al., 2002; Xiao och Feng, 2008); andra Kryptosporidiumarter är ibland associerade med mänsklig sjukdom och vissa inte alls (tabell 16.1). Det finns goda bevis för att C. meleagridis och C. cuniculus är mänskliga patogener, och det finns vissa bevis för sjukdom orsakad av C. felis och C. canis i specifika inställningar (tabell 16.1). C. hominis är den antroponotiska arten som till stor del är begränsad till människor, och C. parvum är den zoonotiska arten som orsakar både människors och djurs sjukdom, särskilt hos unga idisslare (Fayer et al., 2000; Morgan-Ryan et al., 2002). Detekteringen av C. hominis är således en indikation på en mänsklig infektionskälla eller kontaminering och C. parvum av antingen ett djur eller en mänsklig källa. Värdsegregation inom C. parvum har identifierats, som minst en genotyp i synnerhet, identifierad genom sekvensering av GP60-genen, verkar cirkulera hos människor utan djurinvolvering (Xiao et al., 2010; Widmer och Sullivan, 2012). Men mer forskning om förhållandet mellan genotyp och fenotyp krävs. Sekvenseringen av C. parvum och C. hominis Genom har tillhandahållit data för stora framsteg i vår förståelse av kryptosporidium spp: s molekylärbiologi., och bekräftar deras nära genetiska förhållande, med 96-97% sekvensidentitet och innehåll (4000 gener i 8 kromosomer i 2,1–9,2 Mb (Abrahamsen et al., 2004; Xu et al., 2004). Emellertid har endast ett isolat av var och en en sekvens som hittills publicerats. Cryptosporidium genomsekvenser är tillgängliga från http://CryptoDB.org där en C. muris ställningssekvens också kan hittas.

i Australien, efter Sydney – vattenkrisen under vilken ökat antal oocyster detekterades i vattenförsörjningen men ingen ökning av antalet fall av kryptosporidios i samhället upptäcktes, utvecklades en riskbaserad ram som bedömde systemen på plats från avrinningsområde till kran (Fairley et al., 1999). Härledd från Riskanalysens kritiska Kontrollpunktsprocess som först användes i livsmedelsindustrin har detta tillvägagångssätt nu antagits i WHO: s Vattensäkerhetsplaner (WHO, 2005). Således krävs en systematisk inventering av alla faror (inklusive kryptosporidium), en utvärdering av betydelsen av dessa faror och effekten av de vidtagna kontrollåtgärderna, som spänner över källvattenavrinningsområdet, behandling och distribution av vattenförsörjning. Kunskap om avrinning används för att komplettera mikrobiologiska data och prestandaövervakning så att riskbedömningen stöds av testning och verkställighet (Medema et al., 2009). Detaljerade och specifika lagstiftningar för att hantera kryptosporidium i dricksvatten har emellertid antagits i vissa länder, eftersom de två olika tillvägagångssätten från USA och Storbritannien som beskrivs nedan illustrerar.

dricksvattenincidenter och utbrott på andra håll körde också lagstadgade krav men i olika riktningar. Mellan 2000 och 2007 riktades detta till exempel i Förenade kungariket mot kontinuerlig övervakning av renat vatten från källor och arbeten som bedömdes utgöra risk för kontaminering, men behandlingsstandarden för i genomsnitt mindre än 1 oocyst i 10 liter levererat renat vatten, mätt genom kontinuerlig provtagning av minst 40 liter vatten per timme, införlivad i 2000 års Vattenförsörjningsförordning (Water Supply) har nu återkallats. Medan kostnaden för kontinuerlig övervakning ifrågasattes (Fairley et al., 1999), finns det några bevis för att lagstiftningen, i kombination med industriinvesteringar, bidrog till förbättringar av vattenkvalitetsnormer i allmänhet (Lloyd och Drury, 2002) och minskning av Cryptosporidium sjukdomsbörda och utbrott (Lake et al., 2007b). Övervakningsdata bidrar också till den historiska bilden för att vattenförsörjningen och trender i oocystantal är förmodligen viktigare än enskilda siffror. Efter utbrott där de kontinuerliga övervakningsproverna aldrig överskred behandlingsstandarden ersattes lagstiftningen av Water Supply (Water Quality) Regulations 2000 (Amendment) Regulations 2007, som inte bara återkallade standarden utan också tillät användning av desinfektion som UV för kontroll av kryptosporidium.

vattensäkerhetsplanering ingår nu i ytterligare ändringar av förordningarna i 2010 i England och Wales i Storbritannien som omfattande riskbedömningar, med stöd av testning och verkställighet.