Skażenie wody pierwotniakami pasożytniczymi z rodzaju Giardia sp.

1. Wstęp

Giardioza należy do grupy chorób biegunkowych wywoływanych przez pierwotniaki z rodzaju Giardia lamblia (funkcjonujące synonimy: Giardia intestinalis, Giardia duodenalis) przyporządkowane do grupy wiciowców. Pozostałe gatunki, takie jak G. agilis, G. ardeae, G. muris, zalicza się do form nieinwazyjnych [1]. Pełnoobjawową postać choroby wykrywa się u blisko 280 mln osób rocznie [2]. Miejscem bytowania pasożyta w organizmie człowieka są komórki nabłonkowe wyściełające drogi żółciowe i dwunastnicę. Według opublikowanej przez Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego informacji o zachorowaniach na choroby zakaźne i zatruciach w Polsce w 2018 roku zapadalność na lambliozę wyniosła 2,40 w przeliczeniu na 100 tys. mieszkańców i była niższa o 0,8 w stosunku do roku poprzedniego [3].

Najczęstszą przyczyną epidemii wśród ludzi pozostaje niezmiennie zanieczyszczenie wód pitnych formami dyspersyjnymi pasożyta. Pierwotniak pasożytuje w jelicie cienkim człowieka, zwłaszcza w dwunastnicy. Występuje w dwóch postaciach: wegetatywnej – trofozoitu i przetrwalnikowej – cysty. Trofozoit jest dwubocznie symetryczny, o kształcie gruszkowatym i wielkości 10÷20 mm. Ma dwa owalne jądra i cztery pary wici, rozmnaża się przez podział podłużny. Pod mikroskopem w świeżym preparacie wykazuje dużą ruchliwość. W niesprzyjających warunkach trofozoit przechodzi w postać cysty, która jest odporna na warunki środowiskowe. Cysty są owalne, o długości 8÷18 μm, mają dwa lub cztery jądra. Cytoplazma najczęściej odstaje od błony komórkowej i zawiera charakterystyczne sierpowate twory. Zarażenie następuje drogą pokarmową przez spożycie cysty, która jest formą inwazyjną tego pasożyta. Cysty po przedostaniu się do jelita cienkiego przekształcają się w trofozoity, które osiedlają się w nim i namnażają. Z jelita trofozoity migrują do dwunastnicy, a stąd do dróg żółciowych i przewodów trzustkowych. Do ścian tych przewodów przyczepiają się krążkiem czepnym (dyskiem). W przypadku niedokwaśności lub zarzucania treści pokarmowej z dwunastnicy istnieje możliwość zajęcia żołądka. Z dwunastnicy pierwotniaki przedostają się do jelita krętego. Okresowo trofozoity przekształcają się w cysty i są wydalane z kałem. Liczba cyst w 1 g kału waha się od kilkuset do kilku milionów [1-3].

2. Epidemiologia

Do zarażenia dochodzi w wyniku spożycia pokarmu lub wody skażonej kałem ludzkim. Pasożyty kolonizują środkowy odcinek przewodu pokarmowego – dwunastnicę i jelito czcze, gdzie przyczepiają się do ścianki jelita i intensywnie mnożą. W świetle jelita dochodzi do przeobrażenia w bardzo odporne na warunki środowiskowe cysty, które są wydalane z kałem. Do zakażenia lambliami dochodzi w wyniku połknięcia cyst. Giardioza jest jedną z chorób nazywanych chorobą brudnych rąk. Zarażenie cystami Giardia zachodzi zazwyczaj bezobjawowo poprzez wypicie skażonej wody (fontanny, jacuzzi, baseny, wody powierzchniowe, wody pitne), spożycie pokarmów zanieczyszczonych formami dyspersyjnymi lub styczność z przedmiotami skażonymi odchodami ludzi lub zwierząt. Kontakty bezpośrednie są częstą przyczyną zarażeń wśród dzieci objętych opieką w żłobkach i przedszkolach ze względu na wysoki potencjał epidemiologiczny pasożyta [4].

Cysty charakteryzują się opornością na niskie stężenia chloru, z tego powodu chlorowanie wody bywa często zawodną metodą jej oczyszczania dla omawianego zagrożenia [5]. Przykładem może być USA, gdzie w ciągu ostatnich 30 lat po spożyciu chlorowanej wody odnotowano ponad 403 000 zachorowań na gardiozę [6]. Wyniki przeprowadzonej analizy stanu wód w Wielkiej Brytanii wskazują na wysoki poziom skażenia cystami G. intestinalis (formy dyspersyjne wykryto w 46% pobranych próbek pochodzących z ujęć wody pitnej oraz w 57% prób z wód powierzchniowych) [7]. Na żywotność cyst ma wpływ temperatura zbiornika. Średni okres przeżywalności w wodzie o temperaturze 4°C wynosi aż 90 dni, dla porównania w temperaturze 37°C ten czas skraca się do 4 dni. W wodzie chlorowanej o temperaturze 18°C czas przeżycia będzie analogiczny jak w ujęciu o temperaturze 4°C [8]. Problem wysokiej zachorowalności na giardiozę dotyczy w szczególności krajów rozwijających się i dotyka nawet 20÷30% populacji. W krajach rozwiniętych liczbę osób zakażonych pierwotniakiem ocenia się na 2÷5% populacji [13].

3. Technologia uzdatniania wody

Badania dowiodły, że proces chlorowania wody przy zastosowaniu konwencjonalnych dawek w standardowym czasie odznacza się wysoką aktywnością biobójczą w stosunku do bakterii chorobotwórczych, natomiast jest nieskuteczny w przypadku cyst Giardia. Należy podkreślić, iż brak dodatnich wyników na bytowanie pałeczek jelitowych, w tym szczepów Escherichia coli, nie oznacza jednoczesnej nieobecności pierwotniaka. W przypadku procesu uzdatniania ukierunkowanego przeciwko pasożytom konieczne jest zastosowanie wyższych stężeń środków dezynfekcyjnych. Dawka chloru, która pozwala na zredukowanie 99% form dyspersyjnych wynosi 3,3 mg min/l w temperaturze 1÷2°C przy pH = 7 (efekt bakteriobójczy osiągany jest przy wprowadzeniu 0,08 mg min/l) [11]. Zastosowanie monochloraminy wymaga zadozowania odpowiednio: 94 mg min/l w temperaturze 1÷2°C, pH = 7 dla redukcji 99% form wegetatywnych bakterii oraz 2550 mg min/l w przypadku pierwotniaków. Do skutecznych metod redukcji cyst Giardia zalicza się ozonowanie (dawka: 1,9 mg min/l w temperaturze 1°C, pH 6÷9) oraz promieniowanie UV (59 mJ/cm²) [11, 12].

4. Występowanie Giardia sp. w próbkach z kąpielisk na terenie województwa mazowieckiego

Badania przeprowadzone przez zespół z Zakładu Higieny Narodowego Instytutu Zdrowia Publicznego wykazały, że cysty Giardia sp. zostały wykryte w 100% przebadanych próbek wody w zakresie od 0,1 do 0,8 w 1 dm³ [9]. Wysokie zagrożenie dla czystości zbiorników wodnych stanowi nieuregulowana gospodarka ściekowa, w tym działalność rolnicza. Według danych literaturowych liczebność populacji Giardia sp. może liczyć nawet 2÷25 tysięcy cyst w 1 dm³ ścieków [10].

5. Normy sanitarne

Rozporządzenie Ministra Zdrowia z 8 kwietnia 2011 r. w sprawie prowadzenia nadzoru nad jakością wody w kąpielisku i miejscu wykorzystywanym do kąpieli wskazuje warunki jakie muszą spełnić obiekty o przeznaczeniu rekreacyjnym [14]. Zgodnie z zawartymi w rozporządzeniu wytycznymi, dopuszczalna liczba kolonii bakterii Escherichia coli nie powinna przekroczyć 1000 jtk/100 cm³, zaś w przypadku Enterococcus sp. – 400 jtk/100 cm³. Wyniki przedstawione przez zespół z Zakładu Higieny dowiodły, że w zdecydowanej większości kąpielisk, gdzie wykrywane były cysty G. lamblia, poziom bakterii wskaźnikowych mieścił się w granicach normy, a tym samym spełniał założenia zawarte w rozporządzeniu Ministra Zdrowia [9, 14]. W niektórych krajach Unii Europejskiej (Wielka Brytania, Włochy, Niemcy) monitoring w kierunku obecności pierwotniaków pasożytniczych należy do rutynowych badań wody przeznaczonej do spożycia [15]. WHO w opracowanych wytycznych z roku 2006 wskazuje na istotne znaczenie form dyspersyjnych w ocenie czystości wody [11, 16].

6. Podsumowanie

Nieskuteczność powszechnie stosowanych metod uzdatniania wody niesie ze sobą podwyższone ryzyko zachorowania na giardiozę. Akweny wodne wykorzystywane do celów rekreacyjnych mogą stwarzać ryzyko zdrowotne, gdyż obecne normy sanitarne nie uwzględniają badań mikrobiologicznych pod kątem występowania form dyspersyjnych pasożytów, w tym Giardia intestinalis, których dawka inwazyjna jest oceniana na poziomie kilku cyst. Zanieczyszczenia związane z działalnością człowieka od lat pozostają dużym problemem epidemiologicznym, zwłaszcza w odniesieniu do zbiorników zlokalizowanych w bliskim sąsiedztwie terenów rolnych.

7. Literatura

[1] Matuszewska R.: Pierwotniaki pasożytnicze z rodzaju Cryptosporidium i Giardia. Część I. Występowanie w środowisku wodnym i zagrożenia zdrowotne. Rocz PZH 2007,          58(3): 569-577.

[2] Lane S., Lloyd D.: Current trends in research into the waterborne parasite Giardia. Crit. Rev. Microbiol. 2002; 28: 123–147.

[3] http://wwwold.pzh.gov.pl/oldpage/epimeld/2018/INF_18_12B.pdf.

[4] Rendtorff R.C., Holt C.J.: The experimental transmission of human intestinal protozoan parasites. Attempts to transmit Endamoeba coli and Giardia lamblia cysts by water. Am. J. Hyg. 1954; 60: 327–338.

[5] Thompson R.C.: The zoonotic significance and molecular epidemiology of Giardia and giardiasis. Vet. Parasitol. 2004; 126: 15–35.

[6] Leclerc H., Schwartzbrod L., Dei-Cas E.: Microbial agents associated with waterborne diseases. Crit Rev Microbiol 2002, 28(4): 371-409.

[7] Bojar H., Kłapeć T.: Woda jako potencjalne źródło zarażenia ludzi i zwierząt pierwotniakami z rodzajów Cryptosporidium i Giardia. Med Ogóln Nauk Zdr 2011, 17(1): 45-51.

[8] Betancourt W.Q., Duarte D.C. et al.: Cryptosporidium and Giardia in tropical recreational marine waters contaminated with domestic sewage: Estimation of bathing-associated disease risks. Mar Pollut Bull 2014, 85(1): 268-273.

[9] Szczotko M., Matuszewska R., Gizinski R., Krogulska B.: Evaluation of Prevalence of Protozoan Parasites Cryptosporidium and Giardia in Selected Swimming Areas in Masovian Voivodship. Ochrona Srodowiska 2015, Vol. 37, No. 1, pp. 49–53.

[10] Nasser A.M., Vaizel-Ohayon D., Aharoni A., Revhun M.: Prevalence and fate of Giardia cysts in wastewater treatment plants. Journal of Applied Microbiology 2012, Vol. 113, No. 3, pp. 477–484.

[11] WHO Guidelines for drinking water Quality. 1st addendum to 3rd ed. 2004, Vol. 1.

[12] Quintero-Betancourt W., Gennaccaro A.L., Scott T.M., Rose J.B.: Assesment of methods for detection of infectious Cryptosporidium oocysts and Giardia cysts in reclaimed effluents. Appl. Environ. Microbiol. 2003, 69, 9, 5380-5388.

[13] Marshall M.M., Naumovitz D., Ortega Y. i wsp.: Waterborne protozoan pathogens. Clin. Microbiol. Rev. 1997; 10: 67–85.

[14] Rozporządzenie Ministra Zdrowia z 8 kwietnia 2011 r. w sprawie prowadzenia nadzoru nad jakością wody w kąpielisku i miejscu wykorzystywanym do kąpieli. Dz. U. nr 86, poz. 478.

[15] Drury D.: Data analysis of the UK CryptoReg data. Presented at the Intern. Cryptosporidium and Giardia. Conf. Amsterdam, The Netherlands 2004.

[16] Marshall M.M., Naumovitz D., Ortega Y., Sterling Ch.R.: Waterborne Protozoan Pathogens. Clin. Microbiol.Rev.1997, 10, 1, 67-85.

mgr Ewelina Lemiech-Mirowska
Uniwersytet Medyczny w Łodzi,
Katedra Polityki Ochrony Zdrowia

mgr inż. Zofia Kiersnowska
Główny Inspektorat Sanitarny w Warszawie

Uniwersytet Medyczny w Łodzi,
Katedra Polityki Ochrony Zdrowia

dr inż. Dobrochna Ginter-Kramarczyk
dr inż. Izabela Kruszelnicka
Politechnika Poznańska,
Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska

źródło: Technologia Wody 4/2019