Cryptosporidiosis in low-resource healthcare settings : Near-patient diagnostics, risk factors, and parasite shedding dynamics in young Ethiopian children

Abstract

Bakgrunn: Tarmparasitten Cryptosporidium er en ledende årsak til diaré og dødsfall hos småbarn i lavinntektsland. Målretta behandling trengs, men forutsetter presise diagnostiske tester som er egna for ressursfattige helseinstitusjoner. Forebygging bør rettes mot etablerte risikofaktorer. Varighet av parasittutskilling er ikke godt kjent.

Formål: Å evaluere diagnostisk presisjon for to pasientnære tester for kryptosporidiose, risikofaktorer for sykdom, og dynamikk i parasittutskilling over tid, hos småbarn i Etiopia.

Metoder: Fra desember 2016 til juli 2018 rekrutterte CRYPTO-POC-studien totalt 1384 barn under 5 år med diaré, fra et sjukehus og et helsesenter, og 946 kontroller uten diaré. Diagnostikkstudien inkluderte 912 barn med diaré og 706 kontroller. LED-AP-mikroskopi og en papirstrimmelhurtigtest, utført av lokale helsearbeidere, blei sammenligna med et panel av tre referansetester. Risikofaktorer hos barn under 2 år blei undersøkt i en kasus-kasus-kontroll-studie som omfatta 59 barn med kryptosporidiose, 432 barn med diaré av andre årsaker, og 725 kontrollbarn uten diaré. En 60-dagers oppfølgingsstudie samla gjentatte avføringsprøver fra 53 barn med kryptosporidiose, støtta av Cryptosporidium genotyping.

Resultater: LED-AP og hurtigtesten hadde sensitivitet på hhv. 88 og 89%, og positiv og negativ prediktiv verdi på hhv. 88% og 99%. Spesifisitet var 99% for begge tester. LED-AP var rimeligere (0.7 USD per test). Operasjonelle utfordringer blei kartlagt. De viktigste risikofaktorer var sosioøkonomiske forhold knytta til foreldre, bruk av vann fra vannposter, og akutt underernæring. Parasittutskilling strakk seg ut i tid, med median varighet på 31 dager, men kvantitativ utskilling avtok med 10x per uke i de første fire uker etter symptomdebut.

Konklusjon: LED-AP-metoden er en pålitelig test for kryptosporidiose som kan tas inn i eksisterende laboratorieinfrastruktur. Hurtigtesten er et godt alternativ. Forebyggende tiltak bør inkludere opplæring og støtte til barnas foreldre og ernæringsstøtte til barn med moderat og alvorlig underernæring. Medikamentelle intervensjonsstudier bør inkludere parasittutskilling over tid som et sekundært endepunkt.

Background: Cryptosporidium is a leading cause of diarrhoea and death in children younger than two years of age in low-and-middle income countries. Targeted treatment is needed but requires accurate and setting-appropriate diagnostic tests. Prevention should target known risk factors. Duration of parasite shedding is not well known.

Objectives: To evaluate the diagnostic accuracy of two near-patient tests for cryptosporidiosis, risk factors for disease, and parasite shedding patterns, in young children in Ethiopia.

Methods: From Dec 2016 to Jul 2018 the CRYPTO-POC study enrolled 1384 children under 5 years with diarrhoea, from a hospital and a health center, and 946 controls without diarrhoea. A diagnostic accuracy study in 912 cases and 706 controls compared results from LED-AP microscopy and a test strip, performed by local healthcare workers, against a panel of three reference tests. Risk factors in children under 2 years were examined in a case-case-control analysis of 59 cases with cryptosporidiosis, 432 diarrhoea cases without cryptosporidiosis, and 725 non-diarrhoea controls. A 60-day follow-up study was conducted in 53 cryptosporidiosis cases, supported by Cryptosporidium genotyping.

Results: The sensitivities of LED-AP and the test strip were 88% and 89%, and positive and negative predictive values 88% and 99%, respectively. Specificity was 99% for both tests. LED-AP was cheaper at 0.7 USD per test. Important operational issues were identified. Caregiver-related socioeconomic factors, public-tap water use, previous healthcare attendance, and acute malnutrition were important risk factors for cryptosporidiosis. Prolonged parasite shedding was common, with a median duration of 31 days, although with a 10-fold drop in quantity per week for the first four weeks.

Conclusions and consequences: LED-AP is an accurate test for cryptosporidiosis that can be integrated with existing laboratory infrastructure, near the point of care. The test strip is a good alternative. Nutritional management of moderate acute malnutrition, focused caregiver education and closer follow-up of children who present for health care can be explored as preventive interventions. Parasite shedding duration can be considered as a secondary treatment outcome in cryptosporidiosis intervention trials.