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水源性贾弟虫病(giardiasis)研究进展

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第36卷第1O期 2011年1O月 环境科学与管理 ENVIRoNMENTAL SCⅢNCE AND M_ANAGEMENT Vo1.36 NO.1O 0et.2011 文章编号:1674—6139(2011)1O一0076—04 水源性贾弟虫病(giardiasis)研究进展 王中卫 (大连市环境监测中心,辽宁大连116023) 摘要:贾弟虫(Giardia)是一种世界性分布的体内寄生原生动物,可感染家畜、野生动物和人类。该虫可通过 饮用水源等水体传播,其所导致的贾弟虫病(giardiasis)是最频发的水源性疾病之一,典型症状是腹泻、腹痛、反 胃、呕吐、胃胀和发烧。本文综述了贾弟虫的分类、流行病学和检测方法等,目的是提出疾病预警系统,建立快 速响应机制,以防止饮用水中贾弟虫病爆发。 关键词:水源性;贾弟虫病;饮用水源 中图分类号:X172 文献标识码:A Progress of Waterborne Giardiasis Study Wang Zhongwei (Dalian Environmental Monitoring Centre,Dalian 1 16023,China) Abstract:Giardia is a cosmopolitan enteric protozoan with a very wide host range,including domestic and wild animal spe— cies as well as human beings.The parasite transmitted by the water route including drinking water sources and has become the most frequently identiied cause of waterborne disease.The most prominentf symptoms of giardiasis are diarrhoea,abdominal pain, nausea,vomiting,flatulence and fever.Taxonomy,epidemiology,detection methods of Giardia are presented in this paper.The objectives are to provide early warning system to permit the possibility for fast response in a irsky situation in order to prevent out— breaks of giardiasis through human drinking water. Key words:waterborne;giardiasis;drinking water sources 包括:分类地位、种类、流行病学和检测方法等,以期 刖吾 为中国贾弟虫研究提供一定的理论基础。尤其是在 饮用水源方面,能全面了解贾弟虫的生物学、遗传学 特性和流行病学,找到去除方法,为中国建立有效的 贾弟虫监测手段,制定水源地管理措施,保护水质安 全和人群健康提供科学依据。 1681年,Van Leeuwenhoek首次发现了一种寄 生虫,后来为了纪念Giard教授而将其命名为贾弟 虫(Giardia)¨ 。贾弟虫是一种原生动物,可导致胃 肠疾病,呈世界性分布,约有90%贾弟虫病(giardia— sis)通过水体(水库、井水、河水、湖泊、娱乐用水和 泳池水等)传播,导致人类、家畜和野生动物发病, 并常与隐孢子虫(Cryptosporidium)并发 I4 J。人或 动物饮用含动物粪便的水,即可能感染贾弟虫 病 J。贾弟虫是人类胃肠病最常见的原虫病原,尤 其是在农村地区可导致群体性发病事件,每年约有 1分类地位及种类 按早期简单的形态学系统发生分析,贾弟虫隶 属于肉足鞭毛门(Sarcomastigophora)、鞭毛虫亚门 (Mastigophora)、动鞭毛纲(Zoomastigophorea)、双滴 虫目(Diplomonadida)、六鞭毛虫科(Hexamitid— ae) 111。后来,按遗传学、形态学等综合分析,贾弟 虫隶属于后滴虫门(Metamonada)、多鞭毛虫亚门 (Tffchozoa)、双滴纲(Trepomonadea)、挛虫亚纲 (Diplozoa)、贾弟虫目(Giardiida)、贾弟虫属(Giardi. idae)¨ 。目前,主要有6种贾弟虫:G..duodenalis (intestinahs,lamblia)、G..agilis、G..muffs、G..psit— tact、G..ardeae和G..microit[ 引 5万人口因水源性疾病而死亡 。。 。因此,贾弟虫 病的研究显得十分重要。 本文综述了水源性贾弟虫病的国内外研究概况 收稿日期:2011—05—19 作者简介:王中卫(1980~),男,博士,工程师,主要从事环境原生寄 生虫研究。 ・76・ 2011年1O月 第36卷第lO期 王中卫・水源性贾弟虫病(giardiasis)研究进展 Vo1_36 No.10 0ct.2011 2流行病学 2.1 贾弟虫的生物学特性 贾弟虫是一类寄生于人类和动物肠道的原生动 过滤不充分而进入饮用水源造成的 。除了源水可 被贾弟虫污染外,自来水管网和蓄水池中的水都有可 能因动物粪便、渗流、消毒不彻底等原因被污 染 。 。因此,贾弟虫的水源性途径不容忽视 。 2.4贾弟虫的来源 物。在人体中,可寄生于小肠、胆囊,主要在十二指 肠,可引起腹痛、腹泻和吸收不良等症状,为人体肠 道感染的常见寄生虫之一 。 饮用水源地周边有大量的牛、羊等牲畜,它们的 排泄物中含有大量的贾弟虫孢囊,是水体中贾弟虫污 蓝氏贾弟虫(G.duodenalis)的生活史,包括营 养体和孢囊两个阶段 。营养体主要见于十二指 肠,孢囊主要见于大肠和粪便中。大小长约12 m 一15 m,宽约6 p.m~8 m。营养体通过纵向二分 裂进行繁殖,通过孢囊感染新的宿主。孢囊呈卵圆 形,大小长约8 p.m~12 m。由于种类不同,贾弟虫 的直径大小也不等,一般为7 m~10 m。孢囊壁 厚度为0.3 m~0.5 m,电镜照片显示其由含有颗 粒的细丝组成。在脱囊后,有机体要经历5~3O分 钟的原浆移动,因此,每个孢囊会产生两个营养体。 一般认为,蓝氏贾弟虫致病量为50~100个孢囊,但 也有1O个或者更少孢囊致病的报道¨ 。蓝氏贾弟 虫可通过动物传播,尤其是饮用水源中的水生动物。 2.2贾弟虫的传播及危害 贾弟虫的孢囊可通过粪便在人与人、动物与人 之间传播,也可通过水体(饮用水、娱乐用水和泳池 水等)和食品传播¨ 。 贾弟虫在粪便中可以存活l2~19天,症状出现 在感染后1~75天,尤其是6~15天内 J。最典 型的症状是腹泻、瘦弱、腹痛、反胃、呕吐、肠胃气胀 和发烧。一般情况下,贾弟虫病是急性的,在2~4 周即可自愈.贾弟虫可影响营养吸收,导致儿童减缓 生长 。研究表明,贾弟虫主要影响内脏中酶(乳 糖酶和二糖酶)的活性,破坏粘膜表面,使细菌在小 肠内过度滋生 。目前,贾弟虫导致腹泻和吸收 不良的机制还不是十分清楚 。 2.3贾弟虫病爆发情况 截止到2004年,全球已有100多起介水贾弟虫 病爆发报道 J。2008年~2009年间,美国佛罗里 达州、新汉普郡和芬兰诺基亚因饮用水受污染,而引 起贾弟虫病爆发 。2004年,在挪威发生了最 大的一次饮用水中贾弟虫病爆发事件,当时导致了 l 500人受感染 。 贾弟虫病爆发的主要原因是水处理措施缺失或 处理不彻底 J。有些地区的贾弟虫含量很高,就需 要有相应的检测手段和制定相应的卫生标准,采取各 种措施控制疾病爆发。饮用水源中贾弟虫病很常见, 原因可能是因为家畜和雨季等带来的贾弟虫,因源头 染的主要来源。在很多国家包括西班牙、比利时、丹 麦、葡萄牙、巴西、澳大利亚和加拿大等国家,已从动 物体内分离出蓝氏贾弟虫的不同基因型,主要来自于 山羊、绵羊、牛、猪和马体内 弼J。因此,有必要 水源附近牲畜的活动,以防止动物牲畜粪便进入水 体,贾弟虫病的水源性传播。除水源附近的家养 牲畜外,北美洲和西班牙的野生动物(麝鼠、海狸、海 狸鼠和水獭等)粪便也含有贾弟虫孢囊,同样会污染 水质。调查显示,有6.8%~75.2%的贾弟虫病流行 事件是由上述野生动物引起的 。研究发现,水鸟 的粪便中也含有蓝氏贾弟虫。贾弟虫的孢囊在随粪 便排出宿主体内后,不需要经历成熟期,即可直接感 染新的宿主。贾弟虫在水体和土壤环境中可存活数 月,同时有研究表明,贾弟虫孢囊在冬季低温情况下 会被破坏,失去致病力。 2.5贾弟虫的去除 生活污水、含有动物粪便的城市或农村的地表 径流流人地表水,都可以导致水体污染。贾弟虫的 孢囊大小为8 Ixm~12 m,个体较小,很容易通过堤 坝土壤的过滤作用而去除。研究表明,贾弟虫的孢 囊可通过沙滤和硅藻土过滤而去除。因此,过滤作 用在去除贾弟虫孢囊的水处理过程中是非常关键的 步骤。目前,在美国和欧洲,都已通过改进滤膜(微 细过滤、超滤、纳滤和逆渗透)来提高贾弟虫孢囊的 去除率。 动物感染实验表明,贾弟虫的孢囊对紫外线非 常敏感,通过紫外线对水进行消毒处理,可去除蓝氏 贾弟虫。但是,Li等证明,有些蓝氏贾弟虫的营养 体在暴露低量紫外线后仍可存活。这一结果提示, 水厂在采用紫外照射处理饮用水时一定要达到相应 的标准,以确保彻底去除蓝氏贾弟虫。 氯或氯胺消毒法是去除水源性病原体的常用方 法,但是该法对贾弟虫的处理效率并不高。臭氧消 毒是去除原生动物最有效的方法,但是该法在低温 条件下去除效率会降低,要求的Ct(contact time)值 也较高。各种消毒法的综合运用,可比单独使用在 去除贾弟虫方面更有效。值得注意的是,化学消毒 剂的使用量不宜过高,因为这些物质可在水中发生 .77. 第36卷第10期 2011年1O月 王中卫・水源性贾弟虫病(gim'diasis)研究进展 Vol_36 No.1O 反应,生成各种化合物如亚盐和亚氯酸盐等影 响人体健康。 3检测方法 主要通过采集水样、分离孢囊和检测分析三步 骤对贾弟虫进行检测。首先需确保适宜的取样量, 如果取样量太小可能会导致无法检出贾弟虫,取样 量太大又会造成不必要的浪费。一般来讲,贾弟虫 在水体中会长期存在,其含量主要受水源地周边的 耕地径流和污水排放影响。 将采集的水样采用化学絮凝法和过滤法(滤膜 或滤筒),对贾弟虫孢囊进行初步分离。采取梯度 离心和免疫磁分离(IMS)的综合技术,可有效地分 离和纯化孢囊。后来,经过改进的IMS技术自2001 年一直被美国环保局(USEPA)应用至今。近些年 来,免疫荧光分析方法(IFA或IFT)已经作为检测 环境样品中蓝氏贾弟虫的标准方法,该法比传统方 法检测更快速、简便,可靠性更高。除此之外,美国 环保局1623方法和IS015533方法都是检测贾弟虫 孢囊的特异性方法。这些方法可用于检测地表水、 地下水、矿泉水、泳池水和娱乐用水等水体中的贾弟 虫。虽然这些方法具有很多优势,但却不能定种,不 能确定贾弟虫的种系发生。近几年,分子生 : 术尤其是PCR和RFLP技术的综合应用,使得 虫检测的灵敏度更高,可确定种系发生。PCR法可 确定贾弟虫的种类和基因型,但同时也具有检测成 本高、易污染等的缺点。 4中国贾弟虫研究概况 中国对贾弟虫的研究较少,尤其是饮用 中的贾弟虫的报道更少。虽然在有些地区饮 r .。 检出贾弟虫,但因其含量很低,至今尚未爆发大 。一 疾病。目前,中国尚未建立对贾弟虫病疫情检测 监控系统。 5 结论 基于目前形势,有必要采取综合有效的措施 (污染防治、水源地管理和水处理技术)来保护水源 地水质,防止水体污染,尤其是贾弟虫污染。传统的 水处理技术主要包括絮凝、沉淀(或浮选)及物理和 化学消毒法等。目前,廉价、简单和敏感性强的 LAMP技术结合DNA检测技术,可有效检测水中贾 弟虫 。应用该方法可对水质贾弟虫污染提出风 险预警,有关部门可提前做出反应,研究解决办法, 可有效防止水体贾弟虫污染和预防人群疾病爆发。 ・78・ Oct.201l WHO最近将贾弟虫病列为忽略病害,但仍有很多国 家对贾弟虫病的认识不够,没有了解其危害性。尤 其是很多国家水资源供应不足,更加深了人们对公 众健康问题的重视。调查显示,很多地区正在发生 由于无计划的都市化而导致当地水资源过度开发, 污水的违规排放而导致水质恶化问题。此外,气候 条件等恶化都是贾弟虫病爆发的原因 。 开展对贾弟虫基因组的研究,可了解其来源、传 播途径和致病特点。将来,通过遗传学了解贾弟虫的 感染性、致病性和毒性等机理是研究重点,解决这些 问题对去除贾弟虫具有十分重要的意义。此外,了解 贾弟虫的生物学特性也是非常关键的。有关部门也 应该制定相应有效的水源地管理措施和水处理技术, 以降低贾弟虫病的发病率。在过去的十年,采用了分 子技术对贾弟虫研究,但还是没有解决上述问题,因 此,可能需要采取多种方法结合起来进行研究。 目前,贾弟虫病的发病率在全球逐渐增加已是 不可忽视的问题。有些发达国家采取了有效措施控 制疾病发生,但水质仍然是最普遍的问题。很多国 家忽视了贾弟虫对饮用水及水生生态系统的威胁, 未来一段时间应该以分子技术为主要研究手段,研 究贾弟虫的基因型,以解决水源污染问题。水质的 常规监测和科学研究,对控制贾弟虫病的传播也具 有极其重要的作用。 参考文献: [1]Huang D B,White A C.An updated review on Crypto— sporidium and giardia[J].Gastroenterol Clin N Am,2006,35: 291—3l4. 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