Optimering og validering af metode til påvisning af Cryptosporidium og Giardia i drikkevand
1 Baggrund
Beskrivelsen af omfattende vandbårne epidemier forårsaget af Cryptosporidium og Giardia i drikkevand, har i den senere tid været en medvirkende årsag til stigende interesse for udvikling og optimering af metoder til påvisning af disse zoonotiske parasitter i forskellige materialer, herunder råvand og drikkevand.
Cryptosporidium parvum og Giardia lamblia (syn. G. intestinalis og G. duodenalis) er encellede parasitter, der kan inficere mavetarm-kanalen hos såvel mennesker som dyr. Parasitterne er ubikvitært forekommende i naturen og blandt de almindeligste ikke-bakterielle årsager til diarré (Craun, 1990; Current & Garcia, 1991).
C. parvum er den hyppigste årsag til cryptosporidiose hos pattedyr inklusive mennesker og opdeles i minimum 2 undergrupper: Genotype I, der kun er blevet påvist hos mennesker og andre primater; samt genotype II, der er vidt udbredt hos såvel dyr som mennesker. Cryptosporidiose er primært en infektion hos unge individer bl.a. kalve og lam, men også hunde og katte kan udgøre en smittekilde. Hos mennesker forekommer cryptosporidiose især hos børn under 5 år. Risikofaktorer er alder, underernæring, tilknytning til landbruget, rejseaktivitet, nedsat immunforsvar (kemoterapi, AIDS m.v.), men alle kan rammes.
Cryptosporidier udskilles via fæces som oocyster indeholdende 4 sporozoiter. Oocysterne udskilles i meget store mængder, er straks infektive og endvidere modstandsdygtige overfor alle almindeligt anvendte desinfektionsmidler herunder klor i koncentrationer, der kan anvendes til behandling af drikke- / badevand. I køligt, fugtigt miljø kan oocysterne overleve flere måneder (Robertson et al., 1992). Smitte finder sted ved direkte kontakt (person-person, dyr-menneske) eller indirekte via optagelse af oocyster fra bl.a. drikkevand, badevand og levnedsmidler forurenet med fækalier. I mavetarmkanalen brister oocystevæggen og sporozoiterne trænger ind i tyndtarmens epithelceller, hvor opformeringen finder sted.
Figur 1.
Cryptosporidium oocyster i tarmkanal.
Giardiasis hos mennesker forårsages af arten G. lamblia, der i lighed med C. parvum har et meget bredt værtsspektrum. G. lamblia kan vha. molekylære teknikker inddeles i flere genotyper, hvoraf gruppe A og B har human betydning (Thompson et al., 2000). Livscyklus omfatter to stadier: Trophozoit stadiet, som er det infektive stadium og cyste stadiet, som er den resistente form, der udskilles med fæces (Figur 2). Cysten kan overleve op til 2 måneder udenfor værten (Tessier et al., 1999).
Figur 2.
Scanning elektronmikroskopi af Giardia. T.v.: Trophozoiter siddende på en tarmvillus
(målestok 5 µm). T.h.: Cyste (målestok 1 µm) (Bemrick & Erlandsen, 1988).
Den infektive dosis er lav for såvel C. parvum som G. lamblia, hhv. 9-1042 og 10-100 (Rendtorff, 1954; Dupont et al., 1995; Okhuysen et al., 1999). Infektionerne kan være asymptomatiske, men omfatter som regel opkastning og diarré. Hos normale individer med et velfungerende immunforsvar vil forløbet være tidsbegrænset med en varighed på 2-12 dage. Hos svækkede patienter vil symptomerne ved cryptosporidiose dog ofte være langt alvorligere, i mange tilfælde med dødelig udgang, idet der ikke findes nogen effektiv terapi. Infektioner med G. lamblia kan som regel behandles effektivt med metronidazol (Tessier et al., 1999; Martins & Guerrant, 1995).
Det estimerede antal diagnosticerede humane tilfælde af cryptosporidiose og giardiasis i Danmark er hhv. 200 (anon., 2002) og 2000 årligt (Eskild Petersen, Statens Serum Institut, pers. komm.). Eftersom infektionerne ikke er anmeldepligtige, kendes den reelle incidens dog ikke.
Større humane udbrud i udlandet af cryptosporidiose og giardiasis har primært været forårsaget af kontamineret drikkevand, såvel grundvand som overfladevand. I de fleste tilfælde er grundvandet blevet forurenet via nedsivende overfladevand, afløb fra marker, gylle og lign., mens årsagen til forurening af overfladevandet i mange tilfælde ikke har kunnet påvises (Smith & Ahmad, 1997; Fricker & Crabb, 1998). Fra udlandet kendes talrige vandbårne udbrud af cryptosporidiosis og giardiasis, herunder udbruddet i Milwaukee, der omfattede ca. 403.000 mennesker (MacKenzie et al., 1994; Fricker & Crabb, 1998). Som følge heraf er løbende kontrol med forekomsten af Cryptosporidium og Giardia i større vandværker og områder, hvorfra man tager overfladevand til drikkevand blevet påbudt i England og USA
Sektion for parasitologi ved Danmarks Veterinærinstitut har på baggrund af flere års arbejde med protozoer en vis ekspertise indenfor området og har på Miljøstyrelsens foranledning ved tidligere lejligheder bl.a. undersøgt drikke- og spildevand for Cryptosporidium og Giardia med påvisning af protozoerne til følge. Miljøstyrelsen har derfor ønsket at få optimeret og valideret de anvendte opkoncentrerings- og detektionsteknikker.