پاتوژن های ویروسی در آب آشامیدنی

وجود پاتوژن های ویروسی در آب آشامیدنی خیلی خطرناک می باشد. تقریباً 140 نوع ویروس روده ای و با تعداد زیاد از مدفوع افراد عفونی آزاد می شود و بطور بالقوه می تواند آب آشامیدنی و فاضلاب را آلوده کند. جدول 1 فهرست ویروس های روده ای که سلامت عمومی را به خطر می اندازد، نشان می دهد. آن ها منجر به طیف گسترده ای از بیماری های مختلف از جمله اسهال و استفراغ تا مننژیت آسپتیک و فلج می شوند. از آنجایی که ویروس های روده ای در بیرون از بدن میزبان خود تکثیر نمی یابند، به تعداد نسبتاً کمی خصوصاً در آب آشامیدنی وجود دارند. بنابراین برای شناسایی آنها در آب آشامیدنی نیاز به یک روش غلظت محور با شرایط زیر می باشد:

• قابل کاربرد برای طیف گسترده ای از ویروس ها باشد.
• باید بتواند حجم زیادی از نمونه ها را پردازش کند.
• قدرت بازیابی و شناسایی بالایی داشته باشد.
• قابلیت تکثیر و تولید مجدد داشته باشد.
• وقت گیر نباشد.
• کم هزینه باشد.

طیف گسترده ای از روش های غلظت محور برای به انجام رسانیدن این کار توسعه یافته است.

جدول 1- برخی ویروس های روده ای انسانی منتقل شده توسط آب

ویروس های روده ای عمدتاً از طریق تماس شخص به شخص منتقل می شوند. آنها همچنین ممکن است به طور مستقیم از طریق آب (خوردن آب آشامیدنی، شنا کردن، آئروسل ها) و یا به طور غیرمستقیم از طریق مواد غذایی آلوده (از قبیل صدف، سبزیجات) منتقل شوند. آنها همچنین ممکن است از طریق سطوح آلوده در مراکز بهداشتی – درمانی و یا در بیمارستان منتقل شوند. در مقایسه با پاتوژن های باکتریایی، ویروس ها حداقل دوز عفونت زایی نسبتاً کمی را از خود نشان می دهند. تحقیقات اپیدمیولوژیک نشان داده است ویروس های روده ای مسئول 4.7-11 درصد از اپیدمی های منتقله توسط آب می باشد.

در حال حاضر در ذیل برخی از ویروس های روده ای که ممکن است آب آشامیدنی را آلوده کنند مورد بررسی قرار می دهیم:

ویروس های هپاتیت

برخی ویروس های هپاتیت، از قبیل ویروس هپاتیت B و C، از طریق تماس با خون آلوده و یا تماس جنسی منتقل شده و در اینجا مورد بحث قرار نمی گیرند. با این حال، ویروس هپاتیت B و C می توانند از طریق آب آشامیدنی و غذای آلوده (از قبیل حلزون دو کفه ای) منتقل شوند.

ویروس هپاتیت C، یک هپاتوویروس با RNA دارای اندازه 27 نانومتر و متعلق به خانواده پیکورناویریده[1] با دورۀ کمون نسبتاً کوتاه (2-6 هفته) می باشد و انتقال به روش مدفوعی – دهانی، یا بوسیله تماس مستقیم شخص به شخص، یا انتقال از طریق غذا و آب صورت می گیرد. عامل اتیولوژیک هپاتیت عفونی بوده که منجر به آسیب کبدی (التهاب و نکروز کبدی) شده و از نشانه های معمول یرقان می باشد. انتقال بواسطه تماس مستقیم، عمدتاً در کودکان (بویژه با پوشیدن پوشاک)، بیمارستان روانی، زندان ها و یا اردوگاه های نظامی ثبت شده است. انتقال هپاتیت عفونی توسط غذا و آب، به علت مصرف آب چاه آلوده یا آبی که به صورت ناقص تصفیه شده، شنا در دریاچه های آلوده، شنا در استخرهای عمومی، مصرف صدف رشد کرده در آب های آلوده به فاضلاب در سراسر جهان ثبت شده است. به عنوان مثال ویروس های روده ای (ویروس هپاتیت C، نوروویروس و روتاویروس) در بیش از 20 درصد نمونه های صدف موجود در بازارهای چین شناسایی شده است. با توجه به اینکه در روش کشف بافت برای تشخیص ویروس هپاتیت A، مشکلات متعددی وجود دارد. در حال حاضر، برای تشخیص آن در نمونه های محیطی از تکنیک های ایمونولوژیکی و مولکولی استفاده می شود.

 ویروس هپاتیت E، در گروه ویروس های دارای RNA تک رشته ای طبقه بندی شده و از خانواده هپه ویریده[2] می باشد. این ویروس، به علت ضعف ناشی از کشت سلول های خطی بافت روده به خوبی شناخته نشده است. اما در حال حاضر این ویروس با استفاده از تکنیک های مولکولی (از قبیل رونوشت معکوس واکنش زنجیره ای پلیمراز[3]) که توالی های ویروس هپاتیت E را نشان می دهد به چهار ژنوتیپ طبقه بندی شده است. بر خلاف ویروس هپاتیت A، این ویروس به طور عمده از طریق آب آلوده به مدفوع منتقل می شود. در صورتی که میزبان انتقال از طریق شخص به شخص بسیار کم می باشد. همچنین این ویروس ها می تواند از طریق محصولات تولیدی از گوشت خوک که به صورت خام مصرف می شود، منتقل شود. علاوه بر این پخت ناقص این محصولات می تواند منجر به انتقال این ویروس شود. لازم به ذکر است غیرفعال سازی این ویروس در محصولات غذایی با حرارت دادن در درجه حرارت 71 درجه سانتی گراد و به مدت 20 دقیقه صورت می گیرد (باید توجه کرد که این درجه حرارت و زمان، باید برای قسمت های داخلی محصول فراهم شود). ویروس هپاتیت E در چندین ناحیه آفریقا، آسیا و مکزیک اندمیک می باشد. همچنین این ویروس در فاضلاب شهری سایر مناطق مشاهده شده است که بومی آن مناطق محسوب نمی شود. گروه هدف ویروس هپاتیت E، عمدتاً جوانان بالغ و زنان باردار می باشد و دارای علائم بالینی شبیه به ویروس هپاتیت A می باشد. میزان مرگ و میر برای کل جمعیت 2 – 3 درصد و بیشتر از 32 درصد برای زنان باردار که در سه ماهه سوم بارداری هستند ذکر شده است.

گاستروانتریت ویروسی

گاستروانتریت توسط انگل های تک یاخته ها، پاتوژن های باکتریایی و ویروسی از قبیل روتاویروس، کلسی ویروس، آدنوویروس روده ای و آستروویروس ایجاد می شود.

روتاویروس ها: اندازه این ویروس ها 70 نانومتر بوده، حاوی RNA دو رشته ای پوشیده شده با کپسید دو جداره و متعلق به خانواده رئوویریده[4] می باشند (شکل 1). روتاویروس ها علت عمده اسهال در کودکان کمتر از دو سال عنوان شده است و نقش مهمی در مرگ و میر دوران کودکی در کشورهای در حال توسعه دارد. این ویروس ها عمدتاً از راه مدفوعی – دهانی منتقل می شود اما همچنین مسیر تنفسی نیز به عنوان مسیری برای انتقال این ویروس ها پیشنهاد شده است.

شکل 1- میکروگراف الکترونی از روتاویرس ها

روتارویروس در چندین طغیان در سراسر جهان که توسط آب منتقل شده است، نقش داشته اند. از آنجایی که عفونت ناشی روتاویروس A مهمترین علت مرگ و میر نوزادان در سراسر جهان ذکر شده است، در حال حاضر دو واکسن Rotarix و Rota Teq برای مقابله با این ویروس در سراسر جهان در دسترس می باشد.

روش های شناسایی روتاویروس ها در نمونه های محیطی، شامل کشف بافت (استفاده از MA-104، سلول خطی مشتق شده از کلیه جنین میمون رزوس[5] (نوعی میمون هندی به نام Macaca mulatta معروف است))، کیت های الایزا[6] یا رونوشت معکوس واکنش زنجیره ای پلیمراز می باشد. با استفاده از تکنیک رونوشت معکوس واکنش زنجیره ای پلیمراز، RNA روتاویروس ها در آب آشامیدنی خانوارهایی که کودکان آنها از گاستروانتریت حاد رنج می برند شناسایی شده است. همچنین روتاویروس ها گروه A، در 1/7 درصد از نمونه های آب آشامیدنی تصفیه شده در آفریقای جنوبی شناسایی شده است.

کلسی ویروس های انسانی: گاستروانتریت همچنین توسط کلسی ویروس ها نیز ایجاد می شود. کلسی ویروس ها، ویروس های کروی کوچکی هستند که آنها را از نظر ژنتیکی، به ویروس شبه نورواک 27 نانومتری مرتبط دانسته اند (شکل 2). حدود نیمی از طغیان گاستروانتریت به علت نوروویروس ها می باشد. انتقال مستقیم این ویروس ها از طریق غذا (از قبیل مصرف حلزون های دو کفه ای، میوه ها و سبزیجات آلوده، عرضه کنندگان مواد غذایی) و آب از قبیل آب آشامیدنی موجود در شبکه های توزیع، یخ، آب چاه، آب بطری شده) صورت می گیرد و طغیان آن در سراسر جهان بطور خاص روی کشتی های دریایی ثبت شده است (جدول 2). در میان پیج گروه ژنی نوروویروس ها، گروه های اول، دوم و چهارم، عامل گاستروانتریت های انسانی هستند. این ویروس های باعث اسهال و استفراغ شده که به نظر می رسد به ابتدای روده کوچک هجوم آورده و منجر به آسیب به آن ناحیه می شود. نوروویروس ها و انتروویروس ها به همراه سایر پاتوژن های ویروسی و باکتریایی و انگل های تک یاخته ها در لیست سوم آلاینده های منتخب سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا (جدول 3) قرار داده شده اند (http://www.epa.gov/safewater/ccl3.html). این ویروس ها در شرایط محیطی پایدار هستند و به نظر می رسد دوز عفونت زایی نسبتاً پایینی داشته باشند که این دوز عفونت زایی تقریباً 10-100 ویروس برآورد شده است. مشکلات متعددی برای رشد نوروویروس ها انسانی در روش کشت بافت وجود دارد اما مطالعات اخیر بر روی توسعه ارزیابی عفونت زایی این ویروس ها در شرایط آزمایشگاهی با سلول های Caco-2 و C2BBel (بارورسازی غیر جنسی سلول های Caco-2)به موفقیت هایی دست یافته است. پایش محیطی این ویروس ها، مستلزم روش های حساسی از قبیل تفکیک ایمونومگنتیک بوده که توسط روش های الایزا از قبیل رونوشت معکوس واکنش زنجیره ای پلیمراز یا رونوشت معکوس واکنش زنجیره ای پلیمراز DNA دنبال می شود و برای شناسایی این ویروس ها در مدفوع، حلزون دو کفه ای و نمونه های آب بکار می روند. همچنین این ویروس در نمونه های محیطی، با استفاده از روش 1615 سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا که شامل یک مرحله تغلیظ (با استفاده از فیلترهای 1MDS یا فیلترهای نانوسرام[7]) و سپس شستشو با عصاره گلایسین گوشت گاو می باشد، و در ادامه از طریق کشت سلولی (قابل کاربرد برای مورین نوروویروس[8] (نوعی نوروویروس می باشد که بر روی موش اثر می گذارد)) و RT-qPCR تشخیص داده می شود.

شکل 2- میکروگراف الکترونی از ویروس نورواک یا نوروویروس

جدول 2- برخی موارد طغیان بیماری ناشی از ویروس شبه نورواک منتقله توسط آب

جدول 3- لیست شماره سه آلاینده های منتخب EPA

آدنوویروس های روده ای: این ویروس ها دارای DNA رشته ای بدون پوشش بوده که دارای قطر 80-120 نانومتر می باشند. این ویروس ها، پاتوژن های نوظهوری بوده که باعث عفونت های منجر به اسهال و استفراغ می شوند. این گروه شامل دو سروتیپ مهم (نوع 40 و 41) در میان 51 آدنوویروس شناخته شده در انسان می باشد. آدنوویروس ها در پساب فاضلاب، آب های سطحی (آب دریا، رودخانه) و آب استخرهای شنا شناسایی شده اند و از طرف سازمان محیط زیست آمریکا در لیست سوم آلاینده های منتخب قرار گرفته اند. آدنوویروس های روده ای، با استفاده از روش های ارزیابی عفونت سلولی، روش الایزا مونوکلونال تجاری یا تکنیک واکنش زنجیره ای پلیمراز شناسایی می شود.

استروویروس ها: این ویروس ها دارای RNA تک رشته ای با طول 27-34 نانومتر بوده که خصوصیات ظاهری شبیه به ستاره دارد. این ویروس از طریق تماس شخص به شخص و آب آشامیدنی و غذای آلوده منتشر می شود. بیماران دچار اسهال آبکی خفیف به مدت 3-4 روز می شوند. لازم به ذکر است این اسهال برای بیماران دارای نقص ایمنی مدت زمان بیشتری طول می کشد. از آنجایی که استروویروس ها عمدتاً کودکان و بزرگسالان دارای نقص ایمنی را تحت تأثیر قرار می دهد، طغیان گاستروانتریت مرتبط با استروویروس ها در مراکز مراقبت های روزانه و خانه های سالمندان مشاهده شده است. استروویروس ها را می توان با پراب مولکولی (از قبیل رونوشت معکوس واکنش زنجیره ای پلیمراز، پراب RNA)، آنتی بادی های مونوکلونل یا کشت سلولی (کشت های سلولی Caco) تصفیه شده با تریپسین[9] شناسایی کرد.

منبع: 

کتاب NOITUBIRTSID DNA NOITCUDORP RETAW GNIKNIRD FO YGOLOIBORCIM

[1] Rhesus monkey

[2] Enzyme-linked immunosorbent assay

[3] Nanoceram

[4] Murine Noroviruse

[5] Picornaviridae

[6] Hepeviridae

[7] Reverse Transcriptase-Polymerase Chain Reaction (RT-PCR)

[8] Reoviridae

[9] trypsin