انگل های تک یاخته ای در آب
انگل های تک یاخته ای در آب
انگل های تک یاخته ای پاتوژن های مهم هستند که توسط آب منتقل می شوند و ممکن است بطور بالقوه انسان را با مصرف آب آشامیدنی آلوده تحت تأثیر قرار دهند (جدول 1).
جدول 1- بیماری های منتقله توسط آب با پروتوزوآها
ژیاردیا
ژیاردیا، انگل تک یاخته ای و دارای کیست تخم مرغی شکل (طول 8-12 و عرض 7-10 میکرومتر) می باشد. پس از مصرف، کیست ها به تروفوروئیت تکامل می یابد و به سلول های اپی تلیال، بالای روده کوچک جایی که تروفوزوئیت ها تکثیر پیدا می کنند و در جذب چربی و سایر نونرینت ها تداخل ایجاد می کنند، می چسبند. سپس آن ها پس از راه یابی به کولون (روده بزرگ) وارد تخمدان می شوند. به محض خوردن کیست ها عفونت اتفاق می افتد. دوز عفونت زایی ژیاردیا نسبتاً پایین بوده و ممکن است به کمتر از 10 کیست در انسان برسد. دوره کمون ژیاردیا 1 تا 8 هفته می باشد و منجر به اسهال، دردهای شکمی، تهوع، خستگی و از دست رفتن آب بدن می شود.
اولین طغیان مهم ژیاردیازیس منتقله توسط آب، در سال 1974 در شهر رم، ایالت نیویورک، رخ داد که منجر به بیماری 5000 نفر شد (10 درصد جمعیت شهر رم). علت این طغیان مصرف آب آشامیدنی کلرزنی شده ای که فیلتراسیون روی آن صورت نگرفته بود، عنوان شده است. موارد دیگری از طغیان ژیاردیا توسط آب در ایالات متحده و سایر نقاط سراسر جهان گزارش شده است. مشخص شده است ژیاردیا یکی از مهمترین عوامل طغیان بیماری های منتقله توسط آب می باشد. از اینرو گزارش شده که در سال های 1989 تا 1990 در ایالات متحده، ژیاردیا عامل اتیولوژیک مسئول 27 درصد طغیان بوده و در سال های 1993 تا 1994، مسئول 16/6 درصد طغیان بوده است. برآورد می شود سالیانه در آمریکا، ممکن است 2/5 میلیون ژیاردیازیس رخ دهد و همچنین برآورد می شود ژیاردیا مسئول 100 میلیون بیماری خفیف و یک میلیون بیماری شدید در سراسر دنیا باشد. طغیان ژیاردیا عمدتاً بدلیل مصرف آبی بوده است که بدرستی تصفیه نشده است (آبی که کلرزنی شده اما فیلتراسیون روی آن صورت نگرفته است و یا طراحی فیلتر بخوبی صورت نگرفته است). مسائل مطرح شده، منجر به اصلاح قانون آب آشامیدنی سالم (قانون تصفیه آب های سطحی) سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا شد و این قانون هم اکنون فیلتراسیون و گندزدایی را برای همه آب های سطحی و زیرزمینی لازم و ضروری می داند. فیلتراسیون انتقال ژیاردیا و ویروس های روده ای توسط آب های سطحی را کنترل می کند. ارتباط معنی داری بین حذف کیست های ژیاردیا و کدورت آب شناسایی شده است.
پایش کیست های ژیاردیا در چندین تصفیه خانه فاضلاب انجام شده است تعدادشان در فاضلاب خام تا بیش از 105 کیست در هر لیتر بوده است. با این حال، غلظت کیست های ژیاردیا پس از تصفیه فاضلاب بطور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. کیست های ژیاردیا در 16 تا 81 درصد از نمونه های آب قابل شرب (دریاچه ها، مخازن، رودخانه ها، چشمه ها، آب های زیرزمینی) شناسایی شده است. در تصفیه خانه آب کانادا که در 80 درصد از موارد کلرزنی بدون فیلتراسیون انجام شده است و همچنین در 18 درصد از نمونه های آب تصفیه شده، کیست های ژیاردیا شناسایی شده است که فقط در 3 درصد از نمونه ها، کیست های زنده شناسایی شده است. در ژاپن، در 12 درصد از نمونه آب آشامیدنی، غلظت متوسط ژیاردیا 0/8 کیست در هر متر مکعب شناسایی شده است.
کیست های ژیاردیا در غلظت های نسبتاً کمی در محیط های آبی، بویژه آب آشامیدنی وجود دارد. بنابراین برای شناسایی این انگل باید حجم زیادی از نمونه های آب را تغلیظ کرد. روش های متعددی برای تغلیظ نمونه های آب از قبیل اولترافیلتراسیون، فیلتراسیون با جریان گردابی، یا جذب بر روی فیلترهای کارتریجی پلی پروپیلنی یا نخی پیشنهاد شده است. بعد از فرآیند تغلیظ از روش های مورد استفاده برای شناسایی تعداد کیست ها استفاده می شود. لازم به ذکر است روش های شناسایی باید اطلاعاتی را در مورد درصد یا میزان کیست های زنده و مرده و همچنین عفونت زایی آنها ارائه کند. در یکی از این روش ها، از موش های صحرایی برای بررسی عفونت زایی این کیست ها استفاده می شود. با این حال، روش های جایگزین سریعتری در حال توسعه می باشد که شامل استفاده از کشت های سلولی (از قبیل سلول های Caco-2) در روش آزمایشگاهی excystation، رنگ های فلوروژنیک مانند یدید در ترکیب با فلورسئین دی استات یا DAPI (6، 4 دی آمینو 2- فنیل ایندول) می باشد. دیگر رنگ های فلوروژنیک زیستی پیشنهاد شده SYTO-9 و SYTO-59 می باشد.
روش های 1622 و 1623 سازمان محیط زیست آمریکا، برای شناسایی کیست های ژیاردیا استفاده می شود که در این روش ها از این مراحل استفاده می شود: فیلتراسیون نمونه آب توسط یک فیلتر غشایی کپسولی پلیسه دار (دارای منافذ 1 میکرونی) یا یک فیلتر فوم فشرده صورت می گیرد که در ادامه فیلتر شسته می شود و کیست ها با جداسازی ایمونومگنتیک، تلغیظ و جداسازی می شوند و در نهایت از میکروسکوپ فلوروسنس به دنبال رنگ آمیزی با فلورسئین ایزوتیوسیانات متصل به آنتی بادی مونوکلنال (Fab) و رنگ آمیزی معکوس با DAPI برای شناسایی کیست ها استفاده می شود. بازیابی و شناسایی کیست ها، با حرارت دادن فیلترها در 80 درجه سانتی گراد بمدت 10 دقیقه قبل از رنگ آمیزی DAPI به طور قابل توجهی بهبود می یابد. یک روش جدید تغلیظ شامل فیلتراسیون، معلق سازی مجدد، جداسازی ایمونومگنتیک و شناسایی از طریق فلوسایتومتری می باشد. این روش 97 درصد از کیست های ژیاردیا را از آب شیر جداسازی می کند که در مدت زمان کمتر از دو ساعت انجام می شود. همچنین می توان از تکنیک های مولکولی برای شناسایی کیست ژیاردیا استفاده کرد. همچنین تعدادی از این روش ها (اندازه گیری RNA قبل و بعد از excystation، تقویت واکنش زنجیره ای پلیمراز) می توانند اطلاعاتی را درباره زنده بودن کیست ها ارائه کنند.
کریپتوسپوریدیوم
کریپتوسپوریدیوم پارووم (ژنوتیپ 2) یک انگل تک یاخته ای کروی شکل می باشد که انسان و حیوان را آلوده می کند. در حالی که کریپتوسپوریدیوم هومینیس (ژنوتیپ 1) مختص انسان می باشد. انگل های مقاوم به کریپتوسپوریدیوم، در محیط به صورت اووسیت های با دیواره ضخیم (اندازه 5-6 میکرومتر، شکل 1) حضور دارد که پس از خورده شدن وارد مرحله excystation شده و اسپروزوئیت های عفونی در دستگاه گوارش آزاد می کنند. دوز عفونت زایی اووسیت ها نسبتاً پایین بوده و می تواند با 1-10 اووسیت منجر به عفونت اولیه شوند. عفونت منجر به اسهال شدید و آبکی شود که به طور معمول 10-14 روز طول کشیده و اغلب با از دست دادن وزن و گاهی اوقات تهوع – استفراغ و تب پایین همراه می باشد. مدت زمان وجود علائم به وضعیت ایمونولوژیک بیمار بستگی دارد. مطالعه ای بر روی حضور کریپتوسپوریدیوم در آب آشامیدنی در چین، نشان داد که نرخ عفونت زایی در بیماران با نقص ایمنی (مانند بیماران مبتلا به ایدز) 18 برابر بیشتر از افراد با سیستم ایمنی سالم بوده است. این انگل از طریق تماس شخص به شخص، آب، غذا و حیوانات (بطور مثال انتقال پاتوژن از حیوانات آلوده به انسان) منتقل می شود. چندین طغیان ناشی از آب آشامیدنی در سراسر جهان و دو طغیان بزرگ در ایالات متحده ثبت شده است. در یک طغیان در شهر کارلتون، ایلات جئورجیا، تقریباً 13 هزار نفر بیمار شدند که علت آن لخته سازی نامناسب و نقص فیلترهای شنی تند تصفیه خانه آب این شهر عنوان شده است. بزرگترین طغیان کریپتوسپوریدیوزیس ثبت شده، در سال 1993 در شهر میلواکی، ایالت ویسکانسین اتفاق افتاده است، که 403 هزار نفر بیمار شدند و از این تعداد 4400 نفر بستری شده و در نهایت 54 نفر هم جان خود را از دست دادند.
شکل 1- تصاویر ایمونوفلورسنس کیست های ژیاردیا لامبلیا (A) و اووسیت های کریپتوسپوریدیوم پارووم (B)
شناسایی اووسیت های کریپتوسپوریدیوم در آب آشامیدنی با استفاده از روش های متنوعی شامل روش تغلیظ سازی همراه با شناسایی اووسیت های تغلیظ شده امکان پذیر می باشد. تکنیک تغلیظ بر اساس باقیماندن اووسیت ها روی فیلترهای پلی کربنات، فیلترهای کارتریجی پلی پروپیلنی، فیلتراسیون با جریان گردابی، یا اولترافیلتراسیون با فیلترهای توخالی می باشد. بطور کلی اووسیت های تغلیظ شده با استفاده از آنتی بادی پلی کلونال و مونوکلونال، فلوسایتومتری، تکنیک های مولکولی (از قبیل واکنش زنجیره ای پلیمراز، فلورسانس هیبریداسیون درجا[1]) با تصویربرداری الکترونیکی از اووسیت های فلورسنت شده شناسایی می شوند. دو روش ارزیابی فلورسانس هیبریداسیون درجا برای تمایز بین کریپتوسپوریدیوم پارووم و کریپتوسپوریدیوم هومینیس توسعه یافته اند. روش 1623 سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا (2001) بر اساس جداسازی ایمونومگنتیک می باشد که برای شناسایی کریپتوسپوریدیوم با استفاده از تکنیک شناسایی آنتی بادی فلورسنت توسعه یافته است. در این مدل، کارایی شناسایی اووسیت ها مشابه روش کشت سلولی واکنش زنجیره ای پلیمراز می باشد. با این حال، کارایی شناسایی کریپتوسپوریدیوم با روش 1623 می تواند با حضور مواد جامد معلق در آب کاهش یابد. بقا و عفونت زایی اووسیت ها توسط روش آزمایشگاهی excystation، سنجش عفونت زایی توسط موش، ارزیابی آزمایشگاهی عفونت زایی توسط کشت سلولی، یا رنگ آمیزی با کمک رنگ های فلوروژنیک زیستی از قبیل DAPI (6، 4 دی آمینو 2 – فنیل ایندول)، پروپیدیوم یدید، SYTO-9 یا SYTO-59 تعیین می شود. ترکیبی از جداسازی ایمونومگنتیک و رونوشت معکوس واکنش زنجیره ای پلیمراز با هدف ایجاد شوک حرارتی هدایت شده hsp70 القا شده توسط mPNA، نیز اطلاعاتی را در مورد بقا اووسیت ها ارائه می کند. همچنین تصفیه نمونه ها با پروپیدیوم مونوآزاید (پروپیدیوم مونوآزاید فقط به اووسیت های مرده نفوذ می کند و مانع تکثیر DNA می شود) قبل از آنالیز توسط واکنش زنجیره ای پلیمراز به شناسایی اووسیت های کریپتوسپوریدیوم زنده کمک می کند. ارزیابی میکروسکوپی آنتی بادی فلورسنت، روش حساسی برای تشخیص کریپتوسپوریدیوم پارووم و کریپتوسپوریدیوم هومینیس در آب آشامیدنی می باشد. این روش ها در چندین مطالعه مورد استفاده قرار گرفته است و حضور اووسیت ها در منابع آب را نشان داده است. اخیرا در مطالعه ای که در چین بر روی منابع تأمین کننده آب 66 تصفیه خانه صورت گرفته است، میانگین غلظت اووسیت های کریپتوسپوریدیوم، 0.7 اووسیت در هر لیتر آب به دست آمده است. غلظت اووسیت ها پس از تصفیه متداول آب، میکروفیلتراسیون و ازن زنی به ترتیت 1.6×10-3، 5.7×10-5 و 9.7×10-5 در هر لیتر به دست آمده است. روش های متداول تصفیه آب آشامیدنی، بویژه کلرزنی، اووسیت های کریپتوسپوریدیوم را بطور موثری غیر فعال یا حذف نمی کند. بررسی ها نشان داده است این انگل در آب خروجی در تصفیه خانه هایی که با روش های متداول تصفیه شده، حضور داشته است. در 27 درصد از آب های خروجی از 82 تصفیه خانه آب در ایالات متحده، اووسیت های کریپتوسپوریدیوم شناسایی شده است. تقریباً در یک سوم از 50 نمونه آب آشامیدنی خروجی از تصفیه خانه هایی که از رودخانه هووانگ پو در شانگ های چین به عنوان منبع آب استفاده کرده است، حضور کریپتوسپوریدیوم مثبت اعلام شده است. در یک پایش یک ساله در اسکاتلند، حضور چندین گونه و ژنوتیپ از کریپتوسپوریدیوم در آب آشامیدنی ثابت شده است. غالب ترین گونه ها، کریپتوسپوریدیوم یوبیکوتیم[2] همراه با کریپتوسپوریدیوم اندرسونی[3] و کریپتوسپوریدیوم پارووم بوده است.
سیکلوسپورا
سیکلوسپورا سایتاننسیس[4] انگلی کروی شکل با قطر 8-10 میکرومتر می باشد که برای اولین بار در سال 1980 گزارش شد و در اغلب متون ها از آن ها به عنوان انگل هایی که دارای ساختاری شبیه به سیانوباکتریاها هستند یاد می شود. موجب عفونت دوازدهه (روده اثنا عشر[5]) و قسمت میانی روده باریک (از دئودونوم تا ایلئوم[6] امتداد دارد) می شود. این انگل دارای دوره کمون حدود یک هفته بوده اما ممکن است برای افراد دارای نقص ایمنی (ایدز) این زمان طولانی تر باشد. علائم بالینی سایکوسپوریان شامل اسهال آبکی طولانی مدت و گاهی اوقات همراه با یبوست، کرامپ های شکمی، تهوع، کاهش وزن بدن، در برجی موارد استفراغ، بی اشتهایی و خستگی می باشد. سایکلوسپوریازیس در کشورهایی از قبیل نپال، هائیتی، اندونزی، گواتمالا و پرو اندمیک می باشد. به نظر می رسد در ایالات متحده، طغیان این بیماری مرتبط آب آشامیدنی باشد اما بیشتر عفونت ها با مصرف میوه جات و سبزیجات آلوده از قبیل تمشک یا ریحان در ارتباط هستند. بررسی طغیان سایکلوسپوریازیس در سال 2013 توسط مرکز کنترل و پیشگیری بیماری های آمریکا، 250 عفونت ناشی از سیکلوسپورا را نشان داد.
برای شناسایی سیکلوسپورا در آب از یک مرحله تغلیظ سازی و به دنبال آن روش هایی که قبلاً برای ژیاردیا کریپتوسپوریدیوم بیان شد، استفاده می شود. فلوروسانس طبیعی اووسیت های سیکلوسپورا که به صورت دایره ای آبی رنگ در زیر میکروسکوپ فلورسنت نشان داده می شود، تشخیص آن ها در نمونه های تغلیظ شده را آسان می کند. همچنین می توان از تکنیک های مولکولی مانند پراب فلوروژنیک و واکنش زنجیره ای پلیمراز برای تشخیص اووسیت ها استفاده کرد که برخی روش ها قادر به تشخیص اووسیت های سیکلوسپورا سایتاننسیس از دیگر گونه های سیکلوسپورا می باشند. با توجه به عدم وجود روش های ارزیابی آزمایشگاهی و زیستی برای اووسیت های سیکلوسپورا، نمی توان بقا و عفونت زایی این اووسیت ها را مورد بررسی قرار داد.
میکروسپوریدیا
میکروسپوریدیا، انگل های تک یاخته ای درون سلولی اجباری هستند که منجر به عفونت در انسان می شود و تقریباً شامل 14 گونه: (Enterocytozoon bienusi, Encephalitozoon cuniculi, Encephalitozoon integtinalis ) می باشد. افراد با خوردن اسپورهای کوچک (1-5 میکرومتر) دچار اسهال طولانی مدت، کم آبی بدن و به طور قابل توجهی کاهش وزن می شوند. میکروسپوریدیا از طریق تماس شخص به شخص، حیوانات، هوا و آب منتقل شده و در فهرست آلاینده های منتخب سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا قرار گرفته است. میکروسپوریدیا در فاضلاب ، آب آشامیدنی و در آب های تفریحی شناسایی شده است. سنجش های متعددی برای شناسایی میکروسپوریدیاها توسط روش فلورسانس هیبریداسیون درجا، نشان داد که در آب های تفریحی تعداد اسپورها با تراکم شناگران افزایش می یابد. اسپورها در 2 نمونه از 16 نمونه آب آشامیدنی توسط روش واکنش زنجیره ای پلیمراز شناسایی شده است. میکروسپوریدیا توسط فرآیندهای متداول تصفیه آب از قبیل انعقاد، ته نشینی و فیلتراسیون نسبتاً به خوبی حذف می شود.
انتامباهیستولیتیکا
کیست های (قطر 10-15 میکرومتر) این انگل تک یاخته ای، عموماً در کشورهای در حال توسعه توسط آب و غذای آلوده منتقل می شوند. کیست ها پس از خرده شدن در دستگاه گوارش به شکل تروفوزوئیت (10-60 میکرومتر) درآمده و باعث آمیبیازیس یا اسهال خونی آمیبی می شوند که به اسهال همراه با یبوست ختم می شود. همچنین این انگل ممکن است سایر اندام مانند کبد یا ریه ها هجوم آورد. این انگل، از طریق نماس شخص به شخص، غذا و آب آشامیدنی آلوده منتقل می شود. انتقال این انگل از طریق آب در ایالات متحده نسبت به کشورهای در حال توسعه کمتر می باشد.
نگلریا
نگلریا، تک یاخته ای آزادزی می باشد که معمولاً در چشمه های آب گرم، پساب آلوده شده بواسطه حرارت چاه های تامین آب یافت می شود که حدود 10 درصد از چاه ها، حاوی نگلریا فالولری می باشند. نگلریا فالولری عامل بیماری کشنده مننگوآنسفالیت آمیبی اولیه می باشد که اولین بار در دهه 1960 گزارش شده است. نگلریا از حفره بینی وارد شده و به سیستم اعصاب مرکزی می رسد. این بیماری می تواند به دنبال شیرجه زدن دریاچه های آب گرم و آشفتگی در رسوبات ایجاد شود.
تشخیص سریع نگلریا ضروری است چون بیماری پس از 45 روز کشنده است. روش های تشخیص نگلریا شامل سایتومتری، سیستم API ZYM بر اساس تشخیص فعالیت آنزیم، آنتی بادی های مونوکلونال، پراب های DNA، یا تکنیک های واکنش زنجیره ای پلیمراز می باشد. نگلریا فاولری را می توان به طور اختصاصی و سریع (در کمتر از 6 ساعت) در بیوفیلم ها و نمونه های آب آشامیدنی بدون پیش کشت از طریق استخراج DNA نهایی به همراه رونوشت معکوس واکنش زنجیره ای شناسایی کرد.
توکسوپلاسما گوندی
توکسوپلاسما گوندی، انگلی کروی شکل و میزبان آن ها گربه ها هستند که در سراسر جهان باعث عفونت های انگلی در انسان ها می شود. بسیاری از عفونت ها به صورت مادرزادی کسب شده و می تواند باعث بیماری چشمی در کودکان شود. سایر انگل هایی که بعد از تولد وارد بدن می شود منجر به بزرگ شدن غدد لنفاوی می گردد. این انگل بیشترین آسیب را به بیماران مبتلا به ایدز و دیگران افراد دارای سیستم ایمنی سرکوب شده وارد می کند. در زنان بارداری که توسط این انگل آلوده شده اند، می تواند باعث سقط خودبخودی و صدمه به جنین شود. انسان از طریق تماس با گربه های آلوده یا به دنبال مصرف گوشت نپخته یا نیم پخته، آب آشامیدنی یا یخ آلوده شده با اووسیت های توکسوپلاسما گوندی آلوده می شود. ثابت شده است که طغیان توکسوپلاسموزیس در کانادا با آب آشامیدنی یک مخزن در ارتباط بوده است. اقدامات پیشگیرانه اکثراً در خانم های باردار باید به صورتی باشد که از تماس مستقیم با گربه ها و همچنین گوشت آلوده خودداری شود. جدول 2 خلاصه ای از پاتوژن ها و انگل های اصلی منتقله توسط آب آشامیدنی می باشد.
جدول 2- پارازیت ها و پاتوژن های منتقله توسط آب
[1] Fluorescence in situ hybridization (FISH)
[2] C. ubiquitum
[3] C. andersoni
[4] Cyclospora cayetanensis
[5] duodrnum
[6] ileum
