Bestimmung Boden übertragenen Wurminfektionen Status und körperliche Fitness der School-Aged Children

Published 8/22/2012
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Immunology and Infection

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Summary

Chronische Infektion mit Boden übertragenen Helminthen (STHS) verursacht Malabsorption, Verkümmerung und verschwenden in der heranwachsenden Kindes. Daher ist es plausibel, dass diese Infektionen auch zu einer Verminderung der körperlichen Fitness von Kindern. Hier visualisieren wir zwei Techniken für die Diagnose von STHS und der 20-Meter-Shuttle Run Test zur Beurteilung der Kinder körperliche Fitness.

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Yap, P., Fürst, T., Müller, I., Kriemler, S., Utzinger, J., Steinmann, P. Determining Soil-transmitted Helminth Infection Status and Physical Fitness of School-aged Children. J. Vis. Exp. (66), e3966, doi:10.3791/3966 (2012).

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Abstract

Soil-transmitted Helminthen (STH) Infektionen sind häufig. Tatsächlich sind mehr als 1 Milliarde Menschen betroffen, vor allem in den Entwicklungsländern, in denen Armut herrscht und Hygiene Verhalten, Wasserversorgung und sanitäre Einrichtungen sind oft mangelhaft 1,2. Ascaris lumbricoides, Trichuris trichiura, und die beiden Hakenwurm Arten Ancylostoma duodenale und Necator americanus, sind die am weitesten verbreiteten STHS 3. Der geschätzte weltweite Belastung durch Hakenwurmkrankheit, Ascariasis und trichuriasis beträgt 22,1, 10,5 und 6,4 Millionen disability-adjusted life years (DALYs) bzw. 4. Darüber hinaus sind schätzungsweise 30 bis 100.000.000 Menschen mit Zwergfadenwurm, die am meisten vernachlässigten STH Arten von globaler Bedeutung, die wohl auch bewirkt eine erhebliche Auswirkungen auf die Volksgesundheit 5,6 infiziert. Multiple-Arten Infektionen (dh verschiedene STHS in einer einzigen Person hegte) sind weit verbreitet, und Infektionen wurden lin ked gesenkt Produktivität und damit wirtschaftlichen Aussichten der Entwicklungsländer 1,3.

Für die Diagnose der gemeinsamen STHS, empfiehlt die Weltgesundheitsorganisation (WHO) die Kato-Katz-Technik 7,8, was eine relativ einfache Methode zur Bestimmung der Prävalenz und Intensität solcher Infektionen ist. Es erleichtert die Erkennung von Parasiten Eier, die infizierten Patienten passieren in ihrem Kot.

In Bezug auf die Diagnose von S.stercoralis, liegt keine einfache und genaue Tool zur Verfügung. Die Baermann Technik ist die am weitesten verbreiteten Verfahren zu dessen Diagnose. Das Prinzip hinter dem Baermann Technik ist, dass aktive S.stercoralis Larven wandern aus einem beleuchteten frischen Stuhlprobe als die Larven phototaktischen 9 sind. Es erfordert weniger anspruchsvollen Labor-Materialien und ist weniger zeitaufwendig als Kultur und immunologischen Methoden 5.

t "> Begleiterkrankungen mit STH Infektionen reichen von akuten, aber häufige Symptome, wie Bauchschmerzen, Durchfall und Juckreiz, zu chronischen Symptomen wie Anämie, Unter-und Mangelernährung, und kognitive Beeinträchtigung 10. assoziiert Da die Symptome in der Regel unspezifisch sind und subtile sie oft unbemerkt, werden durch einen normalen Zustand betroffenen Individuen erlaubt, oder werden als Symptome von anderen Krankheiten, die häufiger möglicherweise in einem gegebenen Einstellung behandelt. Daher ist es denkbar, dass die tatsächliche Belastung von STH Infektionen durch Beurteilung unterschätzt Werkzeuge unter Berufung auf selbst ernannte Anzeichen und Symptome, wie es normalerweise der Fall in population-based Umfragen.

In den späten 1980er und frühen 1990er Jahren, betonte Stephenson und Kollegen die Möglichkeit STH Infektionen Senkung der körperlichen Fitness der Jungen im Alter von 6-12 Jahren 11,12. Diese Linie der wissenschaftlichen Forschung gewonnenen neuen Schwung kurzem 13,14,15. Die 20-Meter (m) Shuttle Run Test wurde eine entwickelted von Léger et al. 16 validiert und wird weltweit eingesetzt, um die aerobe Fitness von Kindern 17 messen. Der Test ist einfach zu standardisieren und durchgeführt, wo ein 20-m lang und flach Laufstrecke und eine Audioquelle verfügbar sind, wodurch ihre Anwendung attraktiv beschränkten Ressourcen Einstellungen 13. Zur Erleichterung und Standardisierung Versuche der Beurteilung, ob STH Infektionen einen Einfluss auf die körperliche Fitness der Kinder im schulpflichtigen Alter haben, präsentieren wir Methoden, die STH Infektionen oder Maßnahme der körperlichen Fitness, die einfach auszuführen und dennoch genaue und reproduzierbare Ergebnisse sind zu diagnostizieren. Dies wird helfen, neue Erkenntnisse über die gesundheitlichen Auswirkungen der STH Infektionen erzeugen.

Protocol

Ein. Kato-Katz-Technik

  1. Legen Sie eine Standard-Kato-Katz-Vorlage mit einem Loch zur Aufnahme 41,7 Milligramm (mg) des Stuhls auf einem Objektträger.
  2. Scoop 2-3 Gramm (g) einer frischen Stuhlprobe auf ein Stück Zeitungspapier oder Aluminiumfolie, und drücken Sie ein Stück Draht oder Kunststoffgewebe nach oben, um Sieb es.
  3. Verwendung einer kleinen Plastikspatel, kratzen die gesiebte Material aus dem Netz und vollständig füllt das Loch in der Kato-Katz Vorlage damit. Um überschüssige Fäkalmaterial zu entfernen, nivellieren den Inhalt des Lochs mit dem Spatel.
  4. Senkrecht zu entfernen die Vorlage ohne die Fäkalien jetzt die Einhaltung der Objektträger. Die Vorlage und Spachtel kann in Wasser mit Reinigungsmittel gereinigt werden, und wieder verwendet.
  5. Legen Sie ein Stück Zellophan, in Glycerin-Malachitgrün-Lösung für mindestens 24 Stunden (hr) vorgetränkt, über die Stuhlprobe auf dem Objektträger.
  6. Um die Fäkalien in eine dicke Schmierschicht zu verbreiten, drücken Sie vorsichtig eine saubere Mikro-Geltungsbereich Schieber gegen die Probenobjektträger, gleichmäßigen Verteilen des Materials innerhalb eines Kreises mit einem Durchmesser etwas kleiner als die Breite des Mikroskopobjektträgers.
  7. Lassen Sie die Folie für 30-60 Minuten (min), bei denen die Folien vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt werden müssen löschen. Dann systematisch untersuchen die dicke Schmierschicht unter einem Lichtmikroskop (40-100-facher Vergrößerung). Zähle die Anzahl der STH Eier und schichten sie nach Arten (dh A.lumbricoides, T.trichiura und Hakenwürmer). Zu beachten ist, können andere Helmintheneier (zB Schistosoma mansoni) auch durch dieses Verfahren detektiert werden und sollte gezählt und getrennt erfasst.
  8. Eine standardisierte Schätzung der Intensität der Infektion zu bekommen, die herkömmlich als Anzahl von Eiern pro Gramm Stuhl (EPG) ausgedrückt, multiplizieren das Ei Zählung um 24 (24 x 41,7 mg ≈ 1 g).

2. Baermann-Technik

  1. Richten Sie einen Stand, halten einen Glastrichter und befestigen einen Gummischlauch kann geschlossen witha Klammer, an der Unterseite des Trichters.
  2. Legen Sie ein Sieb oder ein Stück Draht Bildschirm wie ein Kegel geformt, in den Trichter und die Schicht mit einem Stück von medizinischen Gaze.
  3. Füllen Sie den Trichter mit Leitungswasser und sicherzustellen, dass das ganze Set-up nicht auslaufen.
  4. Portionierer 20-30 g frischer Stuhl auf die Mitte des Verbandmull und sicherzustellen, dass sie vollständig in Wasser getaucht. Fügen Sie mehr Wasser, wenn nötig. Falten Sie die medizinische Gaze über der Probe.
  5. Von unten, leuchten künstliche Licht am Trichter für 2 Stunden.
  6. Drain 50 Milliliter (ml) des unteren Teils des Wassers in dem Trichter in ein Zentrifugenröhrchen durch leichtes Lösen der Clip auf den Gummischlauch.
  7. Zentrifuge das gesammelte Wasser bei 600 xg (relative Zentrifugalkraft) für 5 min und vorsichtig aus dem Überstand ohne den Bodensatz. Bewahren Sie die letzten Tropfen in die Röhre.
  8. Resuspendieren die Sediment-und Pipette 2 Tropfen der Lösung auf einen Objektträger und untersuchen die Folieunter einem Lichtmikroskop (40x Vergrößerung für die Erkennung und 100-400facher Vergrößerung für Arten Bestätigung). Erststufen-Larven (L1) von S. stercoralis sind lebendig und aktiv unter dem Mikroskop zu bewegen.

3. 20-m Shuttle Run Test

  1. Messen Sie einen 20-m flach und gerade Laufstrecke und markieren Sie es mit Zapfen.
  2. Helfen Sie dem Testteilnehmer tragen eine Pulsuhr am Handgelenk und der entsprechenden Sender um die Brust 18. Dieses Gerät ermöglicht es die Herzfrequenz des Teilnehmers, die vor und nach dem Test gemessen werden und somit überwacht, ob die Teilnehmer hat maximaler Anstrengung ausgeübt.
  3. Weisen Sie den Teilnehmer hin und her laufen auf dem Platz, indem Sie das Tempo der bespielten Ton-Signale Abgrenzung 20-m Runden. Beginnend mit einer Fahrgeschwindigkeit von 8,5 Kilometer pro Stunde (km / h), die Frequenz der Signale, die 20-m-Intervallen Erhöhungen von einem Äquivalent von 0,5 km / h alle min.
  4. Stellen Sie sicher, thbei der Teilnehmer beginnt eine neue 20-m-Intervall jedes Mal ein Signal ertönt und beendet es, bevor das nächste Signal ankommt.
  5. Stoppen Sie den Teilnehmer, wenn er / sie nicht das Tempo für zwei aufeinander folgende 20-m Abständen folgen.
  6. Aufzuzeichnen höchste Fahrgeschwindigkeit für die letzte Intervall, das der Teilnehmer abgeschlossen vollständig zusammen mit dem Alter und Geschlecht des Teilnehmers angezeigt.
  7. Stellen Sie sicher, dass die Herzfrequenz am Ende des Tests erreicht das Kind maximalen Herzfrequenz 19 ist. Wenn dies Herzfrequenz nicht erreicht wird, kann das Kind nicht maximaler Anstrengung ausgeübt haben, und damit sollte der Test wiederholt werden.
  8. Schätzen Sie die maximale aerobe Kapazität (VO 2 max) des Teilnehmers, mit einer Gleichung, die weiter von Léger und Mitarbeiter: VO 2 max = 31,025 + 3,238 * Geschwindigkeit (in km / h) - 3,248 * (in Jahren) + 0,1536 * Geschwindigkeit (in km / h) * (in Jahren).

4. Repräsentative Ergebnisse

In Hinsicht aufSTH Diagnose mit der Kato-Katz Technik erlaubt eine einzigartige Merkmale der verschiedenen Helmintheneier zur Identifizierung der meisten Arten 20. Die Eier A.lumbricoides (ca. 45-75 Mikrometer (um) lang und 35-50 &mgr; m breit, Abbildung 1) haben dickere Schalenwände als die Eier von T.trichiura (Abbildung 2) und Hakenwürmer (Abbildung 3). Ein befruchtetes Ei A.lumbricoides (Abbildung 1) hat eine äußere Eiweiss-Mantel, der es so aussehen goldbraun macht, während eine nicht befruchtete Eizelle fehlt diese Deckhaar und ist etwas länglich und insgesamt größer. Die Eier T.trichiura (ca. 50 &mgr; m lang und 22 um breit, Abbildung 2) sind länglich und haben unterschiedliche polare Stecker. Hookworm Eier (ca. 64-76 um langen und 36 bis 40 um Breite, Figur 3), andererseits, haben eine sehr dünne Wand, gefolgt von einer klaren Ring um einen dichten Zellklumpenin der Mitte des Eis.

S.stercoralis L 1 Larven (Abbildung 4) sind etwa 180-380 &mgr; m lang und haben eine sehr kurze Mundhöhle. Eine deutliche Genitalbereich Primordium (markiert mit einem blauen Pfeil in Abbildung 4) können beobachtet werden und der Schwanz der Larven (markiert mit einem roten Pfeil in Abbildung 4) hat eine scharfe Ende.

Da die tatsächlichen Auswirkungen der STH-Infektionen auf die körperliche Fitness von Kindern ist noch 13,14,15 diskutiert wird, gibt es keine repräsentative Ergebnis für ihre Auswirkungen an dieser Stelle. Interpretation der 20-m-Pendellauf Testergebnissen kann auf verschiedene Weise durchgeführt werden. Die körperliche Fitness von Kindern zwischen infizierten und nicht-infizierten Patienten, die ähnlich in Bezug auf Alter und Geschlecht, andere potenziell einschlägigen Hygienevorschriften, sozioökonomischer Status und kulturelle Gewohnheiten verglichen werden. Dies kann in einer Querschnitterhebung 13,14,15 erfolgen, wo derSTH Infektionsstatus und körperliche Fitness von infizierten und nicht-infizierten Kinder werden zu einem bestimmten Zeitpunkt beurteilt. Die Stärke der Beweise wird höher sein, wenn nach einer randomisierten kontrollierten Studie Design, wo die körperliche Fitness der Kinder im schulpflichtigen Alter vor und nach Anthelminthikum / Placebo-Behandlung beurteilt wird, so dass sowohl für kurz-und langfristige Auswertung. Man kann weiter versuchen, eine mögliche Dosis-Wirkungs-Beziehung zwischen der Intensität der STH Infektionen und körperliche Fitness zu identifizieren und vergleichen unterschiedliche multiparasitism 1 mit der körperlichen Fitness. In der Arbeit von Yap und Mitarbeiter 15 dargestellt, wurde die körperliche Fitness, wie VO 2 max dargestellt, fand deutlich bei Kindern mit T.trichiura infiziert werden im Vergleich zu Kindern, die nicht mit T.trichiura infiziert wurden (Abbildung 5) reduziert .

Abbildung 1
Figu . re 1 Mikroskopische Aufnahmen von A.lumbricoides Eier: befruchteten (A) und (B) unter 500-facher Vergrößerung nicht befruchtet. Maßstab = 50 um.

Abbildung 2
Abbildung 2. Mikroskopische Aufnahme einer T.trichiura Ei unter 500-facher Vergrößerung. Maßstabsbalken = 50 um.

Abbildung 3
Abbildung 3. Mikroskopische Aufnahme einer Hakenwurm Ei unter 500-facher Vergrößerung. Maßstab = 50 um.

Abbildung 4
Abbildung 4. Mikroskopische Aufnahme einer S.stercoralis L 1 Larve unter 250x Vergrößerung. Die Pfeile zeigen die tail (rot) und genitale Primordium (blau). Maßstab = 100 um.

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Abbildung 5. Graph zeigt die körperliche Fitness von Kindern mit T.trichiura infiziert im Vergleich zur physikalischen Fitness von Kindern nicht mit T. infiziert trichiura.

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Discussion

Die drei Protokolle in diesem Papier beschrieben wurden getestet und im süd-westlichen Teil der Provinz Yunnan, Volksrepublik China unter den Mitgliedern der Bulang ethnische Minderheit 21 und in verschiedenen Teilen Afrikas 6,13,14 ausgeführt.

Es gibt mehrere Vorlagen für die Kato-Katz-Technik. Jede einzelne Loch-Größe liefert eine deutliche Menge an Fäkalien. Für die Berechnung der EPGs, ist es daher notwendig, um die Einheit der Schablone kennen, um so die gezählte Anzahl von Eiern mit dem richtigen Faktor bei der EPG Schätzung ankommen multiplizieren. Außerdem, wenn hookworm vorhanden ist in der Gemeinde untersucht, ist es unerlässlich, um die Folien kurz nach der Zubereitung zu lesen (nach einer Clearing-Zeit von 30 min, aber innerhalb einer maximalen Clearing von 60 min). Der Hauptgrund dafür ist, dass bei hohen Temperaturen, Hakenwurm Eier rasch zerfallen 22. Die Zeit zwischen fäkalen Produktion durch die Studie parnehmer und die Untersuchung der Proben ist auch wichtig, wie ein Intervall von 3 Stunden oder mehr, um eine 50% ige Abnahme der Empfindlichkeit der Kato-Katz-Technik für hookworm Diagnose 23 führen. Schließlich, zur Verbesserung der diagnostischen Sensitivität der Kato-Katz-Technik, vor allem in Gebieten mit geringer Intensität STH Infektionen, mehrere Stuhlproben von einem Teilnehmer erhalten werden sollte, und Doppel-oder dreifach Kato-Katz dicken Schlieren sollte von jedem Stuhlprobe vorbereitet werden 7,24.

Im Hinblick auf die Baermann-Technik, muss Vorsicht geboten bei der Durchführung des Experiments als infektiösen Larven vorhanden sein könnte und somit, Handschuhe müssen getragen werden. Obwohl die Baermann-Technik weist eine wesentlich höhere Empfindlichkeit als andere Konzentrationslager Techniken und ist weniger aufwendig als Kultur Methoden gibt es erhebliche Mängel auf. Beispielsweise wird eine große Menge an frischem Fäkalmaterial benötigt, was ein Problem ist, wenn Patienten kleine Kotproben werden muss.Auf der anderen Seite könnte eine große Stuhlprobe die Chancen erhöhen larvalen Nachweis in geringer Intensität Infektionen 9. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass die Larven anderer Nematoden, wie hookworm oder Trichostrongylus spp., Vorhanden sein könnte, wird somit sorgfältige mikroskopische Untersuchung gewährleistet.

Es gibt direkte und indirekte Methoden zur Messung der VO 2 max für aerobe Fitness Einschätzungen. Direkte Protokolle erfordern Laufbänder, Fahrradergometer und andere spezialisierte und sperrige Ausrüstung, die die Lautstärke und Gaskonzentrationen der ausgeatmeten Luft messen kann. Ein solcher Ansatz ist nicht in einem beschränkten Ressourcen ländlicher Umgebung in der Dritten Welt möglich. Für diese Einstellungen sind indirekte Wege, wie der 20-m-Shuttle Run Test, die bevorzugten Methoden. Obwohl indirekte Methoden nie so genau wie direkte Methoden, hat die 20-m-Shuttle Run Test Léger und Mitarbeitern gegründet hohe Reproduzierbarkeit (r = 0,89) und validit gezeigty gegen maximalen Sauerstoffaufnahme auf dem Laufband 16. Darüber hinaus kann der Prüfer und Teilnehmer-Verhältnis niedriger sein und mehrere Teilnehmer können den Test zur gleichen Zeit durchführen, Rettung menschlichen Ressourcen und Zeit. Herzfrequenzmesser sind normalerweise nicht in solchen Tests 13,16 verwendet. Allerdings erlaubt die Verwendung der Prüfer zusätzliche Informationen darüber, ob der Teilnehmer maximale Anstrengung im Test ausgeübt zu erhalten. Schließlich ist es ratsam, damit sich die Teilnehmer machen einen Prozess gegen die ersten Intervallen ausgeführt, so dass sie sich mit der Laufgeschwindigkeit und natürlich vertraut machen können.

Zusammenfassend glauben wir, dass eine Kombination der oben genannten Methoden, nach Standardprotokollen, für die Beurteilung der Prävalenz und Intensität der STH Infektionen und körperliche Fitness der Kinder im schulpflichtigen Alter in einer wissenschaftlich fundierten, aber überschaubar und erschwingliche Weise ermöglicht.

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Disclosures

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Acknowledgements

Die Autoren bedanken sich für die Gemeinden in der Provinz Yunnan, Volksrepublik China und Agboville, Côte d'Ivoire, für ihre Teilnahme an den oben beschriebenen Studien. Wir danken den lokalen Teams vor Ort, die bei der Prüfung und Durchführung der Protokolle unterstützt haben. Wir sind besonders dankbar für die folgenden Kollegen aus dem Schweizerischen Tropen-und Public Health-Institut: Yvette Endriss für die Bereitstellung der mikroskopischen Bildern, Hanspeter Marti und sein Team für Labor-Unterstützung und Stefanie Krauth für ihre Unterstützung während der Videoaufnahmen. Schließlich danken wir den zwei anonymen Gutachtern für eine Reihe von nützlichen Kommentare.

Materials

Name Company Catalog Number Comments

Note: Materials in this list are generic and can be obtained from different sources.

Kato-Katz kit
[400 plastic templates with a hole of 6 millimeter (mm) (diameter) in a 1.5 mm thick template; 400 plastic spatula; a 20-m role of nylon screen of 80 mesh size; a 20-m role of hydrophilic cellophane, 34 μm thick.]
Vestergaard Frandsen Please note that the glycerin-malachite green solution is not included in this kit but can be bought from any chemical supplier.
Glass funnel [about 8 centimeter (cm) wide and 6 cm deep] The glass funnel for the Baermann technique should be able to hold about 60 mL of water. The size of the rubber hose and gauze is dependent on the type of glass funnel used.
Biological microscope Olympus CX21LED/CX21
Centrifuge Shanghai Medical Instruments Group 80 - 2T
Pre-recorded signals Bitworks Design Team Bleep Test Version 1.3.1 iPhone application
Heart rate monitor POLAR FT1 Watch and transmitter

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