Cryptosporidium

Kurs: Basvetenskap 6 Typ: Protozo · apikomplex · obligat intracellulär men extracytoplasmatisk · vattenburen zoonos · klorresistent

Snabbfakta

Fält	Värde
Agenstyp	Eukaryot encellig parasit, Protozo, stam Apicomplexa, ordning Cryptosporidiida
Genom	Linjärt dubbelsträngat DNA, ~9,1 Mb, 8 kromosomer – mycket kompakt; saknar apikoplast och saknar funktionellt mitokondriellt genom (har i stället en mitosom)
Viktigaste arter	C. hominis (antroponotisk, människa→människa) och C. parvum (zoonotisk, kalvar och lamm). Även C. meleagridis, C. felis, C. canis, C. ubiquitum
Lokalisation i cellen	Intracellulär men extracytoplasmatisk – parasiten sitter i en vakuol under cellens apikala membran, ovanför cytoplasman
Smittväg	Fekal-oral – kontaminerat dricksvatten, badvatten, direkt kontakt, livsmedel
Infektionsdos	Extremt låg – 10 till 100 oocystor, enstaka experiment ned till 10
Oocystan	Sporulerad och direkt infektiös vid utsöndring · 4–6 µm · 4 sporozoiter, ingen sporocysta
Miljötålighet	Resistent mot klor i normala doser; överlever månader i kallt vatten; inaktiveras av UV-ljus, ozon och kokning
Inkubationstid	2–10 dygn (median ~7)
R₀	Vid utbrott mycket högt på grund av låg infektionsdos och massiv oocystutsöndring; sekundärattackfrekvens i hushåll 20–50 %
Geografi	Global; endemisk med hög börda i låginkomstländer
Målorgan	Tunntarmen (jejunum); vid immunbrist även gallvägar, pankreasgång och luftvägar
Mortalitet	Låg hos immunkompetenta; betydande hos undernärda barn och obehandlad aids
Anmälningspliktig	Ja – Cryptosporidium är anmälningspliktig enligt smittskyddslagen och smittspårningspliktig

Vad är agenset?

• Cryptosporidium är en apikomplex protozo och en av de vanligaste orsakerna till vattenburen diarré i världen.
• Den delar apikomplexornas grundbyggnad (apikalt komplex med rhoptrier och mikronemer) men är i flera avseenden en avvikare inom stammen:
  • Saknar apikoplast – därför är läkemedel som doxycyklin och klindamycin, som fungerar mot Plasmodium och Toxoplasma, verkningslösa här.
  • Saknar ett funktionellt mitokondriellt genom och har i stället en reducerad mitosom utan citronsyracykel och andningskedja. Parasiten är i praktiken en energiparasit som är beroende av värden.
  • Saknar egen syntes av aminosyror och nukleotider – den importerar dem via transportörer. Detta gör den svår att angripa farmakologiskt, eftersom nästan alla klassiska angreppspunkter saknas.
• Livscykeln fullbordas i en enda värd – både asexuell och sexuell förökning sker i samma tarm. Det betyder att en infektion kan självamplifiera (autoinfektion) och att en enda oocysta kan ge upphov till en massiv infektion.
• Den mest utmärkande egenskapen kliniskt är oocystans motståndskraft mot klor. Detta är själva förklaringen till varför parasiten orsakar utbrott via kommunalt dricksvatten och badhus, och varför den fick två stora svenska städer på knä 2010–2011.
• I Sverige är Cryptosporidium i dag en av de vanligaste anmälda tarmparasiterna, vanligare än *Giardia* i flera regioner.

Epidemiologi

• Global utbredning. GEMS-studien (Global Enteric Multicenter Study) visade att Cryptosporidium är den näst vanligaste orsaken till måttlig till svår diarré hos barn under 2 år i låginkomstländer, efter Rotavirus – och den orsak som var starkast kopplad till död och till tillväxthämning.
• Bördan hos barn: infektionen orsakar inte bara akut diarré utan även kronisk tarmskada, malabsorption, undernäring och kognitiv utvecklingspåverkan. Sambandet mellan tidig kryptosporidios och stunting är väl belagt.
• Sverige: ungefär 500–1 000 anmälda fall per år, med en tydlig topp under sensommaren och tidig höst. Både inhemska och utlandsförvärvade fall. Anmälningsplikt och smittspårningsplikt gäller.
• De två stora svenska utbrotten:
  • Östersund, november 2010 – januari 2011: cirka 27 000 sjuka av kommunens 60 000 invånare. Orsak: avloppspåverkat råvatten från Storsjön och ett vattenverk utan tillräcklig barriär mot parasiter. “Koka vattnet”-rekommendation i tio veckor.
  • Skellefteå, våren 2011: cirka 20 000 sjuka, samma grundproblem.
  • Båda utbrotten ledde till att svenska vattenverk började installera UV-desinfektion och till en nationell översyn av mikrobiologisk barriäranalys. Detta är den viktigaste svenska vattenburna infektionshändelsen i modern tid.
• Det internationella referensutbrottet: Milwaukee 1993 – uppskattningsvis 403 000 sjuka, det största dokumenterade vattenburna utbrottet någonsin i ett höginkomstland.
• Badhusutbrott är den vanligaste utbrottstypen i många länder. Oocystan överlever i klorerat bassängvatten i dagar, och ett enda avföringsolyckstillbud kan kontaminera en hel bassäng.
• Riskgrupper: små barn (särskilt på förskola), lantbrukare och veterinärstudenter (kalvkontakt, C. parvum), djurparksbesökare, resenärer, immunsupprimerade – framför allt HIV med CD4 <100, samt personer med primär immunbrist (särskilt Hyper-IgM-syndrom / CD40L-brist, där kryptosporidios är en klassisk och ofta letal komplikation med skleroserande kolangit).
• Artfördelning: C. hominis dominerar i städer och vid människa-till-människa-spridning; C. parvum dominerar på landsbygden och vid djurkontakt. I Sverige förekommer båda, med säsongsvariation.

Smittvägar och smittsamhet

• Fekal-oral smitta, i praktiken alltid via oocystor.
• Vattenburen smitta är den viktigaste:
  • dricksvatten från ytvattentäkter med avloppspåverkan eller betesmarksavrinning,
  • badvatten – bassänger, äventyrsbad, sjöar,
  • oocystan passerar konventionell klorering och kräver filtrering, UV eller ozon för att elimineras.
• Direktkontakt:
  • djur till människa – framför allt kalvar och lamm (C. parvum); ett återkommande scenario är veterinärstudenter och besökare på 4H-gårdar,
  • människa till människa – förskolor, hushåll, vårdavdelningar, sexuell smitta vid oral-anal kontakt.
• Livsmedelsburen smitta – opastöriserad mjölk och äppelmust, sköljda salladsblad, bär.
• Massiv utsöndring: en infekterad person kan utsöndra 10⁸–10⁹ oocystor per avföring, och utsöndringen fortsätter upp till 2 veckor efter att diarrén upphört. Det är därför badförbud rekommenderas i två veckor efter symtomfrihet.
• Extremt låg infektionsdos (10–100 oocystor, för vissa isolat ännu lägre) gör att även minimal kontamination räcker.
• Ingen aerosolsmitta i praktiken, men respiratorisk kryptosporidios finns beskriven vid svår immunbrist.

Livscykel

Hela cykeln sker i en enda värd, i tunntarmens epitel, och tar 12–48 timmar att fullborda.

1. Intag. En sporulerad oocysta med fyra sporozoiter sväljs. Till skillnad från Toxoplasma- och Cystoisospora-oocystor är den redan infektiös vid utsöndring – ingen mognad i miljön behövs. Detta möjliggör direkt fekal-oral spridning.

2. Excystering. Magsyra och gallsalter i duodenum får oocystan att öppnas längs en sutur och frisätta de fyra sporozoiterna.

3. Invasion – och parasitens signatur. Sporozoiten fäster vid enterocytens apikala yta. Värdcellen omsluter parasiten med sitt eget membran så att den hamnar i en vakuol som ligger intracellulärt men extracytoplasmatiskt – innanför cellmembranet men utanför cytoplasman, avskild av en elektrontät “feeder organelle”. Denna nisch är unik i mikrobiologin och förklarar både varför parasiten är svår att nå med läkemedel och varför immunförsvaret har svårt att komma åt den.

4. Asexuell förökning (merogoni). Sporozoiten blir en trofozoit som delar sig till typ I-meront med 8 merozoiter. Dessa frisätts och invaderar nya enterocyter. Typ I-meronter kan ge upphov till nya typ I-meronter – detta är autoinfektionen och skälet till att infektionen kan bli självförstärkande och långdragen.

5. Typ II-meront med 4 merozoiter ger upphov till de sexuella stadierna.

6. Sexuell förökning (gamogoni). Makrogamont (honlig) och mikrogamont (hanlig, med 16 mikrogameter) bildas. Befruktning ger en zygot.

7. Oocystbildning – två typer.

• Tjockväggig oocysta (~80 %) utsöndras med avföringen och sprider smittan vidare.
• Tunnväggig oocysta (~20 %) excysterar inne i tarmen och startar en ny cykel – den andra autoinfektionsmekanismen.

Konsekvensen av de två autoinfektionsvägarna: hos en person med intakt immunförsvar bryts cykeln av T-cellssvaret efter någon till ett par veckor. Hos en immunsupprimerad person finns ingen broms – infektionen förstärker sig själv i det oändliga och ger den kroniska, livshotande diarrén.

Var och hur infekterar den? Tropism och patogenes

• Primär lokalisation: distala jejunum och proximala ileum, det vill säga där absorptionsytan är som störst.
• Vid svår immunbrist sprids infektionen till hela tarmkanalen samt till gallvägar (skleroserande kolangit, akalkulös kolecystit), pankreasgång och luftvägar (trakeit, sinuit, pneumonit).
• Adhesion och invasion: medieras av bland annat gp900, gp40/15 (TRAP-C1), CSL och Cpa135; parasiten använder en aktinbaserad motor och inducerar en aktinpedestal i värdcellen (jämför EPEC).
• Skademekanismen är inte invasiv och inte toxinmedierad i klassisk mening. I stället ses:
  • villusatrofi och kryptahyperplasi → förlust av absorptionsyta,
  • förlust av mogna, absorberande enterocyter vid villustopparna, som ersätts av omogna sekretoriska celler,
  • nedreglering av natrium–glukos-kotransportören SGLT1 och av natriumabsorptionen,
  • ökad kloridsekretion via prostaglandinberoende mekanismer,
  • ökad epitelpermeabilitet genom påverkan på tight junction-proteiner,
  • Laktasbrist sekundärt till borsträmsskadan, vilket ger en osmotisk komponent som kan kvarstå i veckor efter tillfrisknandet.
• Diarrén är alltså både sekretorisk och malabsorptiv – det är kombinationen som ger de stora vätskeförlusterna.
• Apoptos av enterocyter induceras av parasiten, samtidigt som den hämmar apoptos i den cell den själv sitter i (via NF-κB och osteoprotegerin).
• Immunologisk kontroll kräver CD4⁺ T-celler och IFN-γ. Detta är den enskilt viktigaste kliniska principen: utan fungerande CD4-svar upphör infektionen aldrig spontant. Därav bilden vid aids och vid CD40L-brist.
• Antikroppar (särskilt sekretoriskt IgA) bidrar men är otillräckliga ensamma.
• Kolangiopatin vid aids beror på direkt parasitkolonisation av gallvägsepitelet med inflammation, strikturbildning och papillstenos.

Virulensfaktorer

• Oocystans väggstruktur – tre lager med en yttre glykoproteinrik hinna. Ger klorresistens, uttorkningstålighet och månaders överlevnad i kallt vatten. Den viktigaste “virulensfaktorn” i epidemiologisk mening.
• Direkt infektiös oocysta vid utsöndring – ingen mognadstid i miljön behövs.
• Extremt låg infektionsdos (10–100 oocystor).
• De två autoinfektionsmekanismerna (typ I-meronter och tunnväggiga oocystor) – gör infektionen självförstärkande.
• Den intracellulära men extracytoplasmatiska nischen – skyddar mot både immunsystem och läkemedel; parasiten sitter i praktiken utanför cellens inre.
• Feeder organelle – transportgränssnittet mot värdcellen som gör näringsstölden möjlig.
• Adhesinerna gp900, gp40/15, CSL, Cpa135.
• Modulering av värdcellens apoptos i båda riktningar.
• Nedreglering av SGLT1 och natriumabsorption – den direkta orsaken till vätskeförlusten.
• Metabol reduktion – avsaknad av apikoplast, citronsyracykel och de novo-syntesvägar innebär att de flesta klassiska antiparasitära angreppspunkter saknas, vilket är förklaringen till att det i praktiken bara finns ett registrerat läkemedel.

Symtom och klinisk bild

Immunkompetent person

• Inkubationstid 2–10 dygn.
• Vattnig, icke-blodig diarré – ofta profus, 5–10 tömningar per dygn. Klassiskt beskriven som “choleraliknande” i sina värsta former.
• Buksmärtor och kramper, illamående, kräkningar, aptitlöshet, viktnedgång.
• Låggradig feber hos ungefär en tredjedel.
• Duration 1–2 veckor, men förloppet är typiskt fluktuerande med skov och partiella förbättringar – detta cykliska mönster är karakteristiskt och beror på autoinfektionscyklerna.
• Efterföljande Laktosintolerans och kvarstående lös avföring i flera veckor är vanligt.
• Reaktiv artrit är beskriven som postinfektiös komplikation.
• Oocystutsöndring fortsätter upp till 2 veckor efter symtomfrihet.

Barn i låginkomstländer

• Långdragen och recidiverande diarré, malnutrition, tillväxthämning, försämrad kognitiv utveckling, ökad mortalitet. Bördan är störst under de första två levnadsåren.

Immunsupprimerad person (CD4 <100, transplanterad, CD40L-brist)

• Kronisk, ihållande, sekretorisk diarré med volymer på flera liter per dygn – i extremfall 10–20 liter.
• Uttalad viktnedgång, elektrolytrubbningar, malabsorption, kakexi.
• AIDS-kolangiopati: skleroserande kolangit, papillstenos, akalkulös kolecystit – ger högersidig buksmärta och kolestatiskt leverprov.
• Pankreatit vid pankreasgångsengagemang.
• Respiratorisk kryptosporidios: hosta, dyspné, hesthet, sinuit.
• Obehandlad är tillståndet ofta dödligt – inte av parasiten direkt utan av uttorkning och kakexi.

Tenta-fokus

Cryptosporidium är resistent mot klor i de doser som används i dricks- och badvatten. Det är därför parasiten orsakar stora vattenburna utbrott trots att vattnet är “desinficerat”. Effektiva barriärer är filtrering, UV-ljus, ozon och kokning – och det var just installation av UV som blev svaret efter Östersund 2010 (≈27 000 sjuka) och Skellefteå 2011 (≈20 000 sjuka).

Kontrollen av infektionen är helt beroende av CD4⁺ T-celler. Hos en HIV-patient med CD4 <100 finns inget läkemedel som fungerar tillförlitligt – Nitazoxanid har ingen dokumenterad effekt vid obehandlad aids. Den enda behandling som fungerar är att återställa immunförsvaret med ART. Detta är den viktigaste behandlingsprincipen vid kryptosporidios och ett klassiskt tentafall.

Oocystorna färgas inte av vanlig avföringsmikroskopi. Man måste särskilt efterfråga Cryptosporidium, eftersom det krävs modifierad syrafast färgning (Ziehl-Neelsen), immunfluorescens eller PCR. En “normal” parasitundersökning missar diagnosen.

Klinisk pärla

Två anamnestiska ledtrådar är nästan patognomona. Den första är vattnig diarré efter badhusbesök – Cryptosporidium är den vanligaste orsaken till badhusassocierade diarréutbrott just på grund av klorresistensen. Den andra är veterinär- eller lantbruksstudenten som handhaft kalvar eller lamm och som insjuknar en vecka senare – det är C. parvum.

Praktiskt: den som haft kryptosporidios ska avstå från att bada i minst två veckor efter symtomfrihet, eftersom oocystutsöndringen fortsätter efter att diarrén upphört. Detta råd glöms nästan alltid bort och är den enskilt viktigaste åtgärden för att bryta badhusutbrott.

Diagnostik

• PCR / multiplex-PCR-panel för gastrointestinala patogener är i dag förstahandsmetod i Sverige. Hög sensitivitet, artbestämning möjlig, och parasiten ingår i standardpanelerna.
• Modifierad syrafast färgning (modifierad Ziehl-Neelsen eller Kinyoun) på avföring: oocystorna framträder som runda, röd-rosa strukturer 4–6 µm mot grön bakgrund. Jämför storleken med *Cyclospora* 8–10 µm och *Cystoisospora* 25–30 µm, ovala – storleksskillnaden är hela differentialdiagnostiken vid syrafast färgning.
• Direkt immunfluorescens (DFA) med monoklonala antikroppar – hög känslighet, länge referensmetod.
• ELISA) – snabbt, används på vissa laboratorier.
• Auraminfärgning med fluorescensmikroskopi.
• Viktigt att veta: parasiten upptäcks inte i rutinmässig “cystor och maskägg”-undersökning. Frågeställningen måste anges på remissen.
• Utsöndringen är intermittent – vid stark klinisk misstanke ska flera prover från olika dygn analyseras.
• Biopsi (duodenum eller ileum) visar de basofila 2–5 µm stora parasitstadierna längs enterocyternas apikala kant, som små pärlor på borstbrämet. Används sällan.
• Vid immunbrist: bilddiagnostik av gallvägar (ultraljud, MRCP) vid kolestasmisstanke; BAL vid respiratoriska symtom.
• Anmälan enligt smittskyddslagen och smittspårning, med kartläggning av vattenkälla, badhusbesök och djurkontakt.

Behandling och profylax

Immunkompetent person

• Rehydrering är grundbehandlingen – peroral vätskeersättning, intravenöst vid behov. De flesta läker ut spontant.
• Nitazoxanid är det enda läkemedel som är godkänt (FDA) för kryptosporidios. Det förkortar symtomduration och oocystutsöndring hos immunkompetenta med några dygn. Det är inte registrerat i Sverige och måste licensförskrivas – och effekten är måttlig nog att det oftast inte används vid okomplicerad sjukdom.
• Loperamid kan ge symtomlindring men bör användas återhållsamt.
• Laktosreduktion under några veckor vid kvarstående besvär.

Immunsupprimerad person

• ART är behandlingen. Att återställa CD4-talet över 100 leder till att infektionen läker ut. Ingenting annat är tillförlitligt.
• Nitazoxanid har inte visat effekt hos patienter med obehandlad aids i randomiserade studier – ett viktigt undantag från den generella bilden.
• Understödjande: aggressiv rehydrering, elektrolytkorrektion, parenteral nutrition vid kakexi, Oktreotid kan prövas mot de sekretoriska förlusterna.
• Vid transplantation: minskad immunsuppression om möjligt; nitazoxanid ± azitromycin har använts med varierande resultat.
• Vid kolangiopati: ERCP med sfinkterotomi kan lindra smärtan vid papillstenos, men behandlar inte grundsjukdomen.

Prevention

• Vattenverk: UV-desinfektion, membranfiltrering eller ozon – klorering räcker inte. Mikrobiologisk barriäranalys enligt Livsmedelsverkets föreskrifter.
• Kokning av vatten i en minut inaktiverar oocystorna – standardåtgärden vid utbrott.
• Badhus: god vattenomsättning, filtrering, avstängning och hyperklorering vid avföringsolycka, samt information om att inte bada med diarré.
• Två veckors badförbud efter symtomfrihet.
• Handhygien med tvål och vatten – alkoholbaserad handdesinfektion har dålig effekt på oocystor, precis som mot *C. difficile*-sporer och Norovirus. Detta är en viktig praktisk detalj.
• Djurkontakt: handtvätt efter kontakt med kalvar, lamm och gårdsdjur; handtvättstationer på 4H-gårdar.
• Livsmedel: undvik opastöriserad mjölk och must; skölj grönsaker i rent vatten.
• Immunsupprimerade bör avstå från att dricka ofiltrerat ytvatten, undvika kontakt med kalvar och lamm och överväga att koka dricksvatten vid utbrott.
• Inget vaccin finns.

Kopplingar

Relaterat: Protozo, Apikomplexa, Oocysta, Vattenburen smitta, Cyclospora cayetanensis, Cystoisospora belli, Giardia lamblia, Entamoeba histolytica, Diarré, Sekretorisk diarré, Malabsorption, Laktosintolerans, HIV, CD4, ART, AIDS-kolangiopati, Hyper-IgM-syndrom, Nitazoxanid, Ziehl-Neelsen, PCR, Smittskyddslagen, Zoonos, Modul 4 - Mag- och tarminfektioner & antimikrobiell behandling