Optymalizacja metody wykrywania pierwotniaków pasożytniczych Cryptosporidium i Giardia w środowisku wodnym przy zastosowaniu automatycznej stacji płuczącej Filta-Max xpress

• Autorzy: Matuszewska R. , Szczotko M. , Krogulska B.

Warianty tytułu

EN

Optimization of Cryptosporidum and Giardia detection in water environment using automatic elution station Filta-Max xpress

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wprowadzenie. Obecność pierwotniaków pasożytniczych w wodzie przeznaczonej do spożycia jest przeważnie następstwem niewłaściwie prowadzonych procesów jej uzdatniania. Aktualnie, w Polsce, rutynowe badania wody w kierunku wykrywania pierwotniaków z rodzaju Cryptosporidium i Giardia nie są prowadzone. Cel badań. Celem badań była optymalizacja metody wykrywania oocyst Cryptosporidium sp. i cyst Giardia sp. w próbkach wody powierzchniowej w oparciu o założenia metodyczne zawarte w normie ISO 15553:2006 i przy zastosowaniu automatycznej stacji płuczącej Filta-Max xpress. Materiał i metoda. Badania wstępne prowadzono na próbkach wody kontaminowanej oocytami i cystami szczepów referencyjnych Cryptosporidium sp. i Giardia sp. Dalsze badania prowadzono z zastosowaniem próbek środowiskowych wody pobranej z kilku ujęć wody powierzchniowej (21 próbek z Wisły i 8 próbek z Zalewu Zegrzyńskiego). Próbki wody zagęszczano przy użyciu stacji Filta-Max xpress, a następnie oczyszczano je metodą separacji immunomagnetycznej. Cysty i oocysty barwiono za pomocą FITC i DAPI i prowadzono obserwacje mikroskopowe z wykorzystaniem mikroskopu epifluorescencyjnego. Wyniki. Zastosowanie 9-cyklowego systemu płuczącego w badaniach fortyfikowanych próbek wody, pozwoliło na uzyskanie średniego odzysku oocyst Cryptosporidium w wysokości 60,6% i cyst Giardia w wysokości 36,1%. W próbkach środowiskowych wody pochodzącej z ujęć powierzchniowych wykazano obecność poszukiwanych pierwotniaków. Cysty Giardia wykryto we wszystkich badanych próbkach wody powierzchniowej w liczbie od 1,0/10 l do 4,5/10 l pochodzącej z ujęcia na Zalewie Zegrzyńskim i z ujęcia na rzece Wiśle w liczbie od 1,0/10 l do 38,9/10 l. Oocysty Cryptosporidium obecne były w 50% próbek wody powierzchniowej z ujęć Zalewu Zegrzyńskiego i 47,6% próbek z Wisły, a ich liczba w obu przypadkach była zbliżona i wynosiła od 0,5 do 2,5 oocyst/10 l. Badania potwierdziły, że zastosowana metoda jest właściwa do wykrywania obecności pierwotniaków pasożytniczych w wodzie. Jej efektywność, szczególnie w przypadku próbek o dużej zawartości substancji organicznych i zawiesin, zależy od przygotowanych podpróbek i zmniejszenia szybkości płukania filtrów. Wnioski. Metoda wykrywania Cryptosporidium sp. i Giardia sp. z zastosowaniem automatycznej stacji płuczącej Filta- -Max xpress może być wykorzystywana w rutynowych badaniach oceny mikrobiologicznej jakości wody. Stwierdzanie obecności Cryptosporidium sp. i Giardia sp. w próbkach wody pochodzącej z ujęć wody powierzchniowej wskazuje na niebezpieczeństwo przedostawania się ich do wody przeznaczonej do spożycia, dlatego badania pierwotniaków pasożytniczych powinny być włączone do monitoringu wody.

EN

Background. The presence of parasitic protozoa in drinking water is mostly a result of improperly maintened the water treatment process. Currently, in Poland the testing of Cryptosporidium and Giardia in water as a part of routine monitoring of water is not perform. Objective. The aim of this study was the optimization of the method of Cryptosporidium and Giardia detection in water according to the main principles of standard ISO 15553:2006 and using Filta-Max xpress automatic elution station. Material and method. Preliminary tests were performed on the samples contaminated with oocysts and cysts of reference strains of both parasitic protozoa. Further studies were carried out on environmental samples of surface water sampled directly from the intakes of water (21 samples from Vistula River and 8 samples from Zegrzynski Lake). Filtration process and samples volume reducing were performed using an automatic elution system Filta-Max xpress. Next, samples were purified during immunomagnetic separation process (IMS). Isolated cysts and oocysts were stained with FITC and DAPI and than the microscopic observation using an epifluorescence microscope was carried out. Results. Recovery of parasite protozoa in all contaminated water samples after 9-cycles elution process applied was mean 60.6% for Cryptosporidium oocysts and 36.1% for Giardia cysts. Studies on the environmental surface water samples showed the presence of both parasitic protozoa. Number of detected Giardia cysts ranged from 1.0/10 L up to 4.5/10 L in samples from Zegrzynski Lake and from 1.0/10 L up to 38.9 /10 L in samples from Vistula River. Cryptosporidium oocysts were present in 50% of samples from the Zegrzynski Lake and in 47.6% of samples from the Vistula River, and their number in both cases was similar and ranged from 0.5 up to 2.5 oocyst/10 L. The results show that applied procedure is appropriate for detection the presence of parasitic protosoan in water, but when water contains much amount of inorganic matter and suspended solids test method have to be modified like subsamples preparation and filtration process speed reduction. Conclusions. The applied method with the modification using Filta-Max xpress system can be useful for the routine monitoring of water. Detection of Cryptosporidium and Giardia in all samples of water taken from the intakes of surface water shows the possibility of transfering of the protozoan cysts into the water intended for the consumption, therefore the testing of Cryptosporidium and Giardia should be included into the monitoring of water.

Słowa kluczowe

PL

srodowisko wodne; analiza wody; pierwotniaki; pasozyty; wykrywanie; Cryptosporidium; Giardia; uklady pluczace; automatyczna stacja pluczaca Filta-Max xpress

• Wydawca: -
• Czasopismo: Roczniki Państwowego Zakładu Higieny
• Rocznik: 2012
• Tom: 63
• Numer: 4
• Opis fizyczny: s.499-506,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Matuszewska R.

• Zakład Higieny Środowiska, Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego - Państwowy Zakład Higieny, ul.Chocimska 24, 00-791 Warszawa

autor

Szczotko M.

• Zakład Higieny Środowiska, Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego - Państwowy Zakład Higieny, ul.Chocimska 24, 00-791 Warszawa

autor

Krogulska B.

• Zakład Higieny Środowiska, Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego - Państwowy Zakład Higieny, ul.Chocimska 24, 00-791 Warszawa

Bibliografia

• 1. Barwick R.S., Levy D.A., Craun G.F., Beach M.J., Calderon R.L.: Surveillance of waterborne disease outbreaks – United States. 1997-1998. MMWR 2000, 49, 1-35
• 2. Bukhari Z.R., Mccuin M., Fricker C. R., Clancy J. L.: Immunomagnetic separation of Cryptosporidium parvum from source water samples of various turbidities. Appl. Environ. Microbiol. 1998, 64, 4495–4499
• 3. Carey C.M., Lee H., Trevors J.T.: Biology, persistence and detection of Cryptosporidium parvum and Cryptosporidium hominis oocyst. Wat. Res. 2004, 38, 818-862
• 4. Chih-Yuan Chang, Chihpin Huang, Jill R. Pan And Bi- -Ju Wu.: Modification of immunomagnetic separation procedures for analysis of Cryptosporidium at spiked oocysts and turbid sample conditions. J. Environ. Eng. Management. 2007, 17, 333-338
• 5. Clancy J.L.: Performance evaluation of Canadian laboratories- recovery and enumeration of Giardia cysts and Cryptosporidium oocysts from water samples. A report submitted to Health Canada by Clancy Environmental Consultants, Inc., St. Albans, VT, 1996.
• 6. Feng, Y.Y., Ong, S.L., Hu, J.Y., Song, L.F., Tan, X.L.: Effect of particles on the recovery of Cryptosporidium oocysts from source water samples of various turbidities. Appl. Environ. Microbiol. 2003, 69, 1898-1903
• 7. Francy D.S., Simmons O.D., Ware M.W., Granger E.J., Sobsey M.D., Schaefer F.W.: Effects of seeding procedures and water quality on recovery of Cryptosporidium oocysts from stream water by using U.S. Environmental Protection Agency Method 1623. Appl. Environ. Microbiol. 2004, 70, 4118-4128
• 8. Harwood V.J., Levine A.D., Scott T.M., Chivukula V., Lukasik J., Farrah S.R., Rose J.B.: Validity of the indicator organism paradigm for pathogen reduction in reclaimed water and public health protection. Appl. Environ. Microbiol. 2005, 71, 3163 – 3170
• 9. Horman A., Rimhanen-Finne R., Maunula L., Bonsdorff C.H., Torvela N., Heikinheimo A., Hanninen M.L.: Campylobacter spp., Giardia spp., Cryptosporidium spp., Noroviruses and indicators organisms in surface water in Southwestern Finland 2000-2001. Appl. Environ. Microbiol. 2004, 70, 87-95
• 10. Huang L, An CX, Zhang SM, Ning CS, Zhang LX.: Modified method for purifying Cryptosporidium oocysts. Zhongguo Ji Sheng Chong Xue Yu Ji Sheng Chong Bing Za Zhi. 2010, 28, 79-80
• 11. ISO 15553:2006 Water quality –Isolation and identification of Cryptosporidium oocysts and Giardia cysts from water
• 12. Lechevallier M. W., Norton W. D., Lee R. G.: Occurrence of Giardia and Cryptosporidium spp. in surface water supplies. Appl. Environ. Microbiol. 1991, 57, 2610-2616
• 13. LeChevallier, M.W., Norton, W.D., Siegel, J.E. , Abbaszadegan, M.: Evaluation of the immunofluorescence procedure for detection of Giardia cysts and Cryptosporidium oocysts in water. Appl. Environ. Microbiol. 1995, 61, 690-697
• 14. Majewska A.C., Kosinski Z., Werner A., Sulima P., Nowosad P.: Pasożytnicze pierwotniaki jelitowe: nowe wodnopochodne zagrożenia zdrowia publicznego. Wydawnictwo Uniwersytetu Warszawskiego 2001, Wyd. II Warszawa
• 15. Marshall M.M., Naumovitz D., Ortega Y., Sterling Ch.R.: Waterborne Protozoan Pathogens. Clin. Microbiol. Rev. 1997, 10, 67-85
• 16. Matuszewska R.: Pierwotniaki pasożytnicze z rodzaju Cryptosporidium i Giardia. Część I. Występowanie w środowisku wodnym i zagrożenia zdrowotne Rocz. Panstw. Zakl. Hig. 2007, 58,3,569-577
• 17. Matuszewska R., Szczotko M., Bartosik M., Krogulska B.: Występowanie pierwotniaków z rodzaju Cryptosporidium i Giardia w wodzie powierzchniowej ujmowanej przez wybrane zakłady wodociągowe. Ochrona Środowiska 2011, 33, 3, 67-69
• 18. McCuin R.M., Clancy J.L.: Methods the recovery, isolation and detection of Cryptosporidium oocyst in wastewaters. J. Microbiol. Method. 2005, 63, 73-88
• 19. McCuin R. M., Clancy J. L.: Modifications to United States Environmental Protection Agency Methods 1622 and 1623 for detection of Cryptosporidium oocysts and Giardia cysts in water. Appl. Environ. Microbiol. 2003, 69, 267-274
• 20. McCuin, R.M. Bukhari Z., Sobrinho J., Clancy J.L: Recovery of Cryptosporidium oocysts and Giardia cysts from source water concentrates using immunomagnetic separation. J. Microbiol. Methods 2001, 45, 69–76
• 21. Meisel J.L., Perera D.R., Meligro C., Rubin C.E.: Overwhelming watery diarrhea associated with a Cryptosporidium in an immunosuppressed patient. Gastroenterology 1976, 70, 1156
• 22. 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, 5380-5388
• 23. Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 29 marca 2007 r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. Dz. U. 2007, Nr 61, poz. 417. z późń. zm. 24. Siński E.: Environmental contamination with protozoa parasite infective stages: biology and risk assessment. Acta Microbiol. Polon. 2003, 52 (Suppl.) , 97-107.
• 25. Siński E., Bajer A., Toczyłowska B.: Ryzyko skażenia wód naturalnych w Polsce pasożytami Cryptosporidium spp.. Mat. Konf. “Aktualne zagadnienia w uzdatnianiu i dystrybucji wody” Politechnika Śląska. Szczyrk 2007, ss.233-240
• 26. Smith H. V.: Environmental aspects of Cryptosporidium species: a review. J. R. Soc. Med. 1990, 83, 629–631
• 27. Sturbaum G.D., Klonicki P.T., Marshall M.M., Jost B.H., Clay B.L., Charles R.: Immunomagnetic separation (IMS)-fluorescent antibody detection and IMS-PCR detection of seeded Cryptosporidium parvum oocysts in natural waters and their limitations. Sterling Appl. Environ. Microbiol. 2002, 68, 2991–2996
• 28. Toczyłowska B.: Rola wskaźników pomocniczych w ocenie zagrożenia zdrowia ludzi obecnością oocyst Cryptosporidium w wodzie. Ochrona Środowiska 2007, 29, 3, 25-28.
• 29. Toczyłowska B.: Skuteczność uzdatniania wody pod kątem ochrony zdrowia ludzi przed pasożytami Cryptosporidium. Instal 2011, 12, 56-60
• 30. US EPA Method 1623: Cryptosporidium and Giardia in water by filtration /IMS/FA. EPA 2005
• 31. US EPA Methods 1622: Cryptosporidium in water by filtration/IMS/FA.EPA 2005
• 32. WHO Guidelines for drinking water quality. WHO Genewa 2004, 1st addendum to 3rd ed. Vol.1,
• 33. WHO Guidelines for drinking water quality. WHO Genewa 2011, 4th ed.
• 34. WHO Risk assessment of Cryptosporidium in drinking- -water. WHO Genewa 2009
• 35. Wohlsen T., Bates J., Gray B., Katouli M.: Evaluation of five membrane filtration methods for recovery of Cryptosporidium and Giardia isolates from water samples. Appl. Environ. Microbiol. 2004, 70, 2318-2322.