Giardia

Giardia, Metamonada şubesine, Fornicata sınıfına, Diplomonadida takımına ve Hexamitidae familyasına ait mikroskobik, kamçılı bir protozoan parazit cinsidir. Giardia duodenalis (eş anlamlıları Giardia intestinalis ve Giardia lamblia), genetik olarak farklı asamblajlardan oluşan bir tür kompleksi olup, insanlarda ve çok çeşitli memelilerde enfeksiyonlardan sorumlu birincil türdür.^[1]^[2]^[3] Bu parazit, üst ince bağırsağı, özellikle de duodenumu kolonize eder; burada ventral bir disk kullanarak mukoza yüzeyine yapışır ve dünya çapında en yaygın su kaynaklı paraziter enfeksiyonlardan biri olan giardiasis olarak bilinen ishal hastalığına neden olur.^[4]^[5] İlk olarak 1859’da Çek hekim Vilém Lambl tarafından Cercomonas intestinalis olarak tanımlanan organizma, iki çekirdekli trofozoitler, mitokondri yokluğu ve anaerobik metabolizmaya dayalı yaşamı gibi benzersiz biyolojisini yansıtan çeşitli taksonomik revizyonlardan geçmiştir.^[2]^[6]

G. duodenalis‘in yaşam döngüsü, morfolojik olarak farklı iki form arasında değişir: çevresel olarak dirençli ve bulaşmadan sorumlu olan dayanıklı, enfeksiyöz kist evresi ile konakçının bağırsağında çoğalan hareketli, replikatif trofozoit evresi.^[4] Bulaşma öncelikle fekal-oral yolla, genellikle kontamine su, yiyecek tüketimi veya doğrudan kişiden kişiye temas yoluyla gerçekleşir; kistler serin, nemli ortamlarda aylarca hayatta kalabilir ve su arıtmada kullanılan standart klorlama seviyelerine direnç gösterebilir.^[7]^[8] Giardiasis, sanitasyonun zayıf olduğu bölgelerde, küçük çocuklarda ve arıtılmamış yüzey sularına maruz kalan gezginler veya yürüyüşçülerde daha yüksek prevalans göstererek yıllık tahmini 280 milyon insanı etkilemektedir; Amerika Birleşik Devletleri’nde, her yıl binlerce belgelenmiş vaka ile en sık bildirilen bağırsak paraziti enfeksiyonudur.^[9]^[10]

Klinik olarak giardiasis, tipik olarak 1-3 haftalık bir kuluçka döneminden sonra sulu ishal, kötü kokulu steatore (yağlı dışkılama), karın krampları, şişkinlik ve gaz gibi semptomlarla kendini gösterir; ancak enfeksiyonların yaklaşık %50’si asemptomatik olabilir ve bu durum sessiz bulaşmaya olanak tanır.^[11]^[4]^[9] Parazitin patogenezi, bağırsak epitelinin mekanik olarak bozulmasını, villöz atrofiye bağlı malabsorpsiyonu ve antijenik varyasyon yoluyla immün kaçışı içerir; bu da tedavi edilmezse kronik enfeksiyonlara yol açabilir.^[5] Tanı, dışkının kist veya trofozoitler açısından mikroskobik incelemesine, antijen saptama testlerine veya PCR gibi moleküler yöntemlere dayanır; tedavi ise öncelikle metronidazol veya tinidazol gibi nitroimidazol ilaçlarını ve dehidrasyon için destekleyici bakımı içerir.^[12]^[13] Önleme, güvenli su uygulamalarını, el hijyenini ve fekal kontaminasyonlu kaynaklardan kaçınmayı vurgulayarak Giardia‘nın hem gelişmiş hem de gelişmekte olan bölgelerde önemli bir halk sağlığı sorunu olduğunu vurgulamaktadır.^[14]

Morfoloji ve Fizyoloji

Trofozoit Morfolojisi

Giardia trofozoiti, parazitin aktif, hareketli ve replikatif evresini temsil eder ve konakçının ince bağırsağında yapışma ve gezinme için adapte olmuştur. Geniş ön ucu sivri bir arka uca doğru daralan, iki taraflı simetri sergileyen, ayırt edici armut biçimli bir gövdeye sahiptir. Tipik boyutları 9–21 μm uzunluk, 5–15 μm genişlik ve 2–4 μm kalınlık aralığında olup, mukoza yüzeyinde verimli bir şekilde gezinmesine olanak tanır.^[15]^[16]

Ön uçta, her biri bazal cisimcikler, mikrotübüller ve nükleer fonksiyonu hareketlilikle koordine eden kamçılardan oluşan yapısal bir kompleks olan karyomastigonta bağlı, simetrik olarak konumlandırılmış iki büyük, ovoid çekirdek bulunur. Bu ikili nükleer organizasyon, Giardia‘nın diplomonad sınıflandırmasını vurgular ve iki çekirdekli, tetraploid genomunu destekler. Alt tarafın büyük bir kısmını kaplayan ayırt edici bir özellik olan ventral yapışma diski, bir mikro-çıkıntıya (microridge) tutturulmuş ve alttaki bir hücre iskeleti tarafından desteklenen yaklaşık 50-100 mikrotübülün spiral diziliminden oluşur. Bu disk, kamçı hareketinin yarattığı negatif basınçla oluşturulan bir emme mekanizması aracılığıyla konakçının bağırsak epiteline sıkıca tutunmayı sağlar.^[17]^[18]^[19]^[20]^[21]

Hareketlilik, iki karyomastigonttan kaynaklanan dört çift (toplamda sekiz) kamçı ile sağlanır: çekirdeklerin yakınından çıkan iki ön çift, disk kenarı boyunca uzanan bir ventral çift ve kaudal bölgeden sarkan iki arka çift. Bu kamçılar, trofozoiti klasik amipsi sürünme hareketi olmaksızın mukoza tabakası boyunca karakteristik bir “düşen yaprak” süzülme hareketiyle iter. Bir medyan cisim veya parabazal cisim (tipik olarak bir veya iki virgül şeklindeki mikrotübül yapısı), arka sitoplazmada aksonemlere paralel olarak uzanır ve hareket sırasında genel şeklin korunmasına ve yapısal bütünlüğe katkıda bulunur.^[22]^[23]

Giardia trofozoitleri, mitokondri, peroksizom ve tipik bir Golgi aygıtı gibi kanonik ökaryotik organellerden yoksun olarak çeşitli ultrastrüktürel basitleştirmeler sergiler; bunun yerine enerji metabolizması anaerobik yollara dayanır ve protein işleme mitozomlar ve periferik veziküller yoluyla gerçekleşir. Protein sentezi, genellikle polizomal kümeler halinde düzenlenmiş serbest sitozolik ribozomlar tarafından aracılık edilir ve bu durum granüllü endoplazmik retikulum istiflenmesinin yokluğunu telafi eder. Bu özellikler, oksidatif yeteneklerden ziyade tutunma ve replikasyonu önceliklendiren mikroaerofilik bağırsak nişine adaptasyonları vurgular.^[17]^[24]^[5]

Kist Morfolojisi

Giardia kisti, parazitin çevresel hayatta kalma ve yeni konakçılara bulaşma için adapte olmuş dirençli, uyku halindeki evresini temsil eder. Bu kistler oval veya eliptik bir şekil sergiler, tipik olarak 8–12 μm uzunluğunda ve 7–10 μm genişliğindedir.^[15] Yapı, kurumaya, sıcaklık dalgalanmalarına ve kimyasal stres faktörlerine karşı koruyucu bir bariyer görevi gören, yaklaşık 0.3–0.5 μm kalınlığında kalın bir kist duvarı ile çevrilidir.^[15]

Kist duvarı, yapısal bütünlük sağlamada kitin benzeri glikanlara benzer şekilde kıvrımlı fibriller oluşturan benzersiz bir \(\beta\)-1,3-bağlı N-asetilgalaktozamin (GalNAc) homopolimerinden oluşur.^[25] Bu matrisin içine gömülü olarak, duvar montajını stabilize etmek için GalNAc fibrillerine spesifik olarak bağlanan bir lektin işlevi gören CWP1 de dahil olmak üzere kist duvarı proteinleri (CWP’ler) bulunur.^[26] Bu bileşenler toplu olarak ozmoregülasyonu sağlar, su gibi hipotonik ortamlarda iç homeostazı korurken, enzimatik bozunmaya karşı direnç kazandırır ve fekal-oral bulaşma sırasında iç yapıları konakçı savunmalarından koruyarak immün kaçışa yardımcı olur.^[27]

Olgun kistler dahili olarak, karakteristik bir yonca yaprağı deseninde düzenlenmiş dört çekirdek ile birlikte, eksistasyon geçirmiş (kistten çıkmış) trofozoitin kamçılarına öncülük eden aksonemleri ve mikrotübül demetlerinden oluşan medyan cisimcikleri içerir.^[28] Olgunlaşmamış kistler ise aksine sadece iki çekirdeğe sahiptir ve tam gelişmiş iç organellerden yoksundur.^[4] CWP1 gibi kist duvarı proteinleri kist yüzeyinde bulunur ve eksistasyon sırasında konakçı ve parazit proteazları tarafından parçalanarak yutulduktan sonra aktif evreye geçişi kolaylaştırırken, aynı zamanda doğuştan gelen bağışıklık tanınmasından kaçınmaya yardımcı olan antijenik varyasyona da katkıda bulunur.^[26]

Giardia kistleri, 4°C’deki suda 11 haftaya kadar, benzer serin ve nemli koşullar altındaki toprakta 7 haftaya kadar ve dışkıda en az 1 hafta canlı kalarak dikkate değer bir çevresel kalıcılık gösterir, böylece kontamine kaynaklarda uzun süreli bulaşmayı mümkün kılar.^[29] Bu dayanıklılık, kistin çeşitli ekolojik nişlerde enfeksiyonları sürdürmedeki rolünü vurgular.

Metabolik Özellikler

Giardia, oksidatif süreçler yerine ATP üretimi için substrat düzeyinde fosforilasyona dayanarak, konakçı bağırsağının düşük oksijenli ortamına adapte olmuş kesinlikle anaerobik bir metabolizma sergiler. Bunun merkezinde, pirüvatı asetil-CoA’ya dekarboksile eden, son ürünler olarak hidrojen gazı (\(H_2\)) ve asetat üretmek üzere elektron bağışlayan indirgenmiş ferredoksin üreten pirüvat:ferredoksin oksidoredüktaz (PFOR) yolu bulunur. Bu yol, aerobik ökaryotlarda bulunan geleneksel sitokrom aracılı elektron taşıma zincirini atlayarak sitozolde işler.^[30]^[31]^[32]

Parazit enerjisini öncelikle heksoz şekerlerinden elde eder; glikoz taşıyıcısı GlcT ve bir heksoz permeaz gibi spesifik taşıyıcılar aracılığıyla glikoz ve fruktozu alarak plazma zarından difüzyonu kolaylaştırır. Bu şekerler pirüvata kadar glikolize uğrar, ardından etanol, karbondioksit (\(CO_2\)) ve NADH reoksidasyonu yoluyla sınırlı ATP veren fermantasyon izler. Ek olarak Giardia, L-arginini ornitin, amonyak ve \(CO_2\)’ye katabolize etmek için arginin deiminaz, ornitin karbamoiltransferaz ve karbamat kinaz içeren arginin dihidrolaz yolunu kullanır ve fosfotransferaz aktivitesi yoluyla her arginin molekülü başına bir ATP üretir. Bu yol, özellikle besin kısıtlı koşullar altında glikolitik ATP üretimini destekler.^[6]^[30]^[33]^[34]

Giardia, mitokondriye veya ilgili solunum enzimlerine sahip olmadığından, fonksiyonel bir trikarboksilik asit (TCA) döngüsünden ve oksidatif fosforilasyon kapasitesinden yoksundur. Bunun yerine, diğer anaeroblardaki hidrojenozomlara benzeyen mitozomlar olarak bilinen kalıntı mitokondrileri, enerji üretme fonksiyonları olmaksızın, PFOR ve ferredoksinler gibi enzimler için gerekli olan demir-kükürt (Fe-S) kümelerinin birleştirilmesinde özelleşmiş bir rol oynar. Bu organeller, proteinleri bir N-terminal hedefleme sinyali aracılığıyla ithal eder ve Fe-S biyogenezine odaklanan minimal bir proteomu korur.^[31]^[35]^[36]

Bağırsakta ara sıra oksijene veya reaktif oksijen türlerine maruz kalmayla başa çıkmak için Giardia, süperoksit radikallerini hidrojen peroksit ve oksijene dönüştürerek oksidatif hasarı azaltan demir ve manganez içeren süperoksit dismutazlar (SOD’lar) dahil olmak üzere savunmalar geliştirmiştir. Tiyoredoksin ve peroksiredoksin sistemleriyle birlikte bu enzimler, aerobların tipik katalaz veya glutatyon peroksidaz yollarına güvenmeden mikroaerofilik nişlerde hayatta kalmayı sağlar. Bu tür adaptasyonlar, Giardia’nın oksijene bağımlı metabolizmadan evrimsel olarak ayrıldığını vurgular.^[37]^[38]^[39]

Yaşam Döngüsü ve Üreme

Yaşam Döngüsü Evreleri

Giardia‘nın yaşam döngüsü doğrudan ve iki parçalıdır; çevresel olarak dirençli bir kist evresi ve proliferatif bir trofozoit evresinden oluşur, herhangi bir ara konakçı içermez.^[4] Bulaşma öncelikle konakçılar suda, yiyecekte kontamine olmuş veya doğrudan temas yoluyla canlı kistleri yuttuğunda fekal-oral yolla gerçekleşir; 10 kist kadar az bir miktar enfeksiyonu başlatabilir.^[40] Yutulduktan sonra kistler, eksistasyonun (kistten çıkışın) başladığı midenin asidik ortamından geçer ve pankreas enzimlerinin ve daha az asidik bir pH’ın etkisi altında duodenumda süreci tamamlayarak dakikalar ila saatler içinde kist başına iki trofozoit serbest bırakır.^[40]^[5]

Armut biçimli olan ve hareketlilik için iki çekirdeğe ve kamçıya sahip olan serbest kalmış trofozoitler, ventral bir yapışma diski kullanarak proksimal ince bağırsağın mukozasını kolonize eder.^[4] Orada, dokuları istila etmeden bağırsak epiteline yapışırlar ve suş ve koşullara bağlı olarak 8 ila 12 saat arasında değişen ikilenme süreleriyle boyuna ikiye bölünme yoluyla hızla çoğalırlar.^[41] Bu eşeysiz üreme, konakçının lümeninde enfeksiyonu sürdüren üstel popülasyon artışına izin verir.^[40]

Trofozoitler bağırsağın aşağısına, kolona doğru ilerlerken, artan safra konsantrasyonları ve nötr pH gibi çevresel ipuçlarına yanıt vererek ensistasyonu (kist oluşumunu) başlatır ve enfeksiyondan sonraki 2 ila 3 gün içinde dayanıklı kistlere dönüşürler, ancak zirve ensistasyon yaklaşık bir hafta civarında gerçekleşebilir.^[5] Her biri dört çekirdek içeren bu kistler dışkıyla atılır—enfekte bireylerden günde 1 milyon ila 1 milyar arası—ve serin, nemli ortamlarda haftalarca ila aylarca hayatta kalarak bulaşma döngüsünü sürdürebilir.^[40] Kist yutulmasından yeni kist atılımına kadar geçen tüm süreç, tipik olarak 1 ila 3 hafta süren akut enfeksiyon evresini kapsar.^[4]

Ensistasyon ve Eksistasyon

Giardia‘da ensistasyon, alt ince bağırsakta karşılaşılan yüksek safra tuzu konsantrasyonları, kolesterol tükenmesi ve pH’ın 7.5–8.0 civarındaki alkali seviyelere yükselmesi gibi çevresel ipuçlarıyla tetiklenen bir farklılaşma sürecidir.^[42]^[43] Bu uyaranlar, koruyucu kist duvarını oluşturmak için gerekli olan cwp1, cwp2 ve cwp3 gibi kist duvarı proteinlerini kodlayanlar da dahil olmak üzere ensistasyona özgü genlerin yukarı regülasyonuna yol açan bir moleküler yanıt kaskadını başlatır.^[44] Transkripsiyon faktörü Myb2, promotör bölgelerine bağlanarak bu cwp genlerinin ekspresyonunu aktive ederek bu düzenlemede merkezi bir rol oynar.^[45]

Ensistasyonun önemli bir özelliği, kist duvarı materyallerinin sentezi, işlenmesi ve taşınması için Golgi benzeri organeller olarak işlev gören ensistasyona özgü veziküllerin (ESV’ler) oluşumudur. Bu veziküller endoplazmik retikulumdan de novo (yeniden) ortaya çıkar, yaklaşık 500 nm çapa ulaşmak için 8–10 saat içinde olgunlaşır ve ekzositoz yoluyla kist duvarı proteinlerinin sırayla birikmesini kolaylaştırır.^[46] Tüm ensistasyon süreci tipik olarak 20–24 saat içinde tamamlanır ve çevresel hayatta kalma yeteneğine sahip olgun kistlerle sonuçlanır.^[47]

Ensistasyon sırasındaki düzenleyici yollar, sitoplazma ve çekirdekler arasında transkripsiyon faktörlerinin ve diğer proteinlerin mekik dokuması için gerekli olan RanGTP gradyanını koruyan Ran GTPaz da dahil olmak üzere farklılaşma için kritik olan nükleer taşıma mekanizmalarını içerir.^[48] Bu GTPaz, süreç sırasında protein ithalatını kolaylaştıran importinlerle koordineli olarak, ploidi değişiklikleri ve gen ekspresyonu kaymaları gibi gözlemlenen dinamik nükleer değişiklikleri destekler.^[49] Giardia kanonik Wnt sinyal bileşenlerinden yoksun olsa da, ilgili nükleer taşıma ve hücre iskeleti düzenlemesi, ensistasyon aşamaları boyunca koordineli ilerlemeyi sağlar.

Kistten trofozoite tersine farklılaşma olan eksistasyon, bir konakçı tarafından yutulma üzerine, öncelikle midenin asidik ortamına (pH 2–3) maruz kalma ve ardından duodenumdaki pankreas enzimlerinin eylemi ile indüklenir.^[40]^[50] Bu durum, aksonem montajına ve kist duvarındaki polar bir açıklıktan kamçıların çıkmasına yol açan sinyal yollarını aktive eden hücre içi kalsiyum seviyelerinde bir artışı tetikler.^[51] Eksistasyon aşamalarıyla güçlenen kalsiyum girişi, hareketliliğin yeniden başlamasını ve dakikalar içinde trofozoit salınımını koordine ederek bağırsak epiteline tutunmayı mümkün kılar.^[52]

Üreme Mekanizmaları

Giardia, öncelikle trofozoitlerin boyuna ikiye bölünmesi yoluyla eşeysiz olarak ürer; bu süreç genetik olarak özdeş iki yavru hücre üretir. Bu bölünme, trofozoitlerin ventral diskleri aracılığıyla mukoza yüzeyine yapıştığı ve uygun besin koşulları altında hızla çoğaldığı konakçının ince bağırsağında gerçekleşir. Bölünme, hücre döngüsü ile sıkı bir şekilde senkronize edilmiştir; karakteristik olarak iki çekirdekli olan trofozoitler, S evresi sırasında DNA replikasyonuna uğrar, ardından mitoz gelir ve sitokinez, çekirdeklerin, kamçıların ve diğer organellerin her bir yavru hücreye koordineli bir şekilde ayrılmasını sağlamak için G2/M benzeri bir evrede gerçekleşir.^[5]^[53]^[54]

Giardia’nın standart yaşam döngüsünde hiçbir gamet oluşumu veya singami (döllenme) gözlemlenmemiş olsa da, genomik analizler, diğer ökaryotlarda mayotik rekombinasyonu başlatmak için gerekli olan SPO11 gibi mayoz spesifik genlerin homologlarını ortaya çıkarmıştır. Bu bulgular, görünür morfolojik değişiklikler olmadan gerçekleşebilecek rekombinasyon da dahil olmak üzere kriptik eşeyli süreçlerin potansiyelini öne sürmektedir. Doğal izolatların popülasyon genetiği çalışmaları, asamblajlar arasındaki bağlantı dengesizliği (linkage disequilibrium) kalıpları ve allelik çeşitlilik, eşeysiz üremenin tek başına üretebileceğinin ötesinde genetik varyasyonu artıran rekombinasyon olaylarını gösterdiğinden, ara sıra dış melezlemeyi (outcrossing) daha da desteklemektedir. Ek olarak, özellikle bakteriyel kökenli genlerin yatay gen transferi, Giardia popülasyonlarında asamblaja özgü genetik çeşitliliğe ve adaptif evrime katkıda bulunur.^[55]^[56]

Giardia trofozoitlerinin üreme hızı, akut enfeksiyon sırasında olağanüstü derecede yüksektir; optimal koşullar altında popülasyonu her 8-12 saatte bir ikiye katlayabilen tekrarlanan ikiye bölünmelerle konakçı başına \(10^9\) bireye ulaşabilir. Bu patlayıcı büyüme, öncelikle besin mevcudiyeti, konakçı bağışıklık tepkileri ve paraziti proliferatif trofozoitlerden uyku halindeki kistlere kaydıran ensistasyonu tetikleyen çevresel ipuçları ile sınırlıdır. Bu tür dinamikler, parazitin ağırlıklı olarak klonel çoğalma yoluyla genetik kararlılığı korurken konakçıyı hızla kolonize etme yeteneğinin altını çizer.^[57]^[5]

Taksonomi ve Filojeni

Sistematik Sınıflandırma

Giardia cinsi, Metamonada şubesine, Fornicata sınıfına, Diplomonadida takımına, Hexamitidae familyasına ve Giardiinae alt familyasına aittir. Bu sınıflandırma, organizmanın çift kamçılı hücreleri ve tipik mitokondriyal yapıların eksikliği ile karakterize edilen diplomonad kamçılılar arasındaki konumunu yansıtır. Tip türü, 1859’da kurulan ve Giardia duodenalis ve Giardia intestinalis ile eşanlamlı olan Giardia lamblia‘dır; bu isimler tarihsel literatürde birbirinin yerine kullanılmış olsa da artık standart terminoloji altında birleşmektedir.^[2]^[17]^[1]

Şu anda Giardia cinsi içinde, öncelikle konakçı özgüllüğü ve kist ve trofozoit boyutu gibi morfolojik özelliklerle ayırt edilen dokuz tür tanınmaktadır: G. agilis (amfibiler), G. ardeae (kuşlar), G. psittaci (kuşlar), G. muris (kemirgenler), G. microti (kemirgenler), G. cricetidarum (hamsterlar ve ilgili kemirgenler), G. duodenalis (insanlar, primatlar ve diğer memeliler), G. peramelis (keseliler) ve G. varani (sürüngenler). Bu türler, memeliler arasında en geniş zoonotik aralığı gösteren G. duodenalis ile birlikte değişen derecelerde konakçı adaptasyonu sergiler.^[58]^[59]^[60]^[61]

Tarihsel olarak Giardia, 20. yüzyılın ortalarında kamçı dizilimi ve ince yapısının ışık mikroskobu gözlemlerine dayanarak Sarcomastigophora şubesi içindeki Zoomastigophorea (veya Mastigophora) sınıfında sınıflandırılmıştır. 1980’lerde ribozomal RNA dizilimi ile başlayan moleküler filogenetik analizler, diğer kamçılılardan ayrıldığını ortaya koymuş ve 1990’larda Metamonada şubesi altında yeniden sınıflandırılmasına yol açarak, indirgenmiş mitokondriyal kalıntılar (mitozomlar) ve hidrojenozom benzeri organeller gibi paylaşılan özellikleri vurgulamıştır. Bu değişim, Giardia‘yı daha önce Parabasalia altında gruplanan parabasalidlerden ayırarak excavate protistlerin daha geniş bir yeniden düzenlenmesini işaret etmiştir.^[62]^[63]^[17]

İnsanları enfekte eden türlerin isimlendirilmesi, çoklu erken tanımlamalar nedeniyle tartışmalı olmuştur: Başlangıçta 1859’da Cercomonas intestinalis olarak adlandırılmış, 1888’de Lamblia intestinalis olarak yeniden adlandırılmış ve 1915’te G. lamblia olarak resmileştirilmiştir. 2000’lerin başlarında, tıbbi, veteriner ve parazitolojik referansları birleştirmek ve morfolojik olarak benzer suşlarla karışıklığı önlemek için Uluslararası Zoolojik Adlandırma Kodu kurallarını takiben en erken spesifik sıfatı önceliklendirerek G. duodenalis geçerli isim olarak tercih edilmiştir.^[17]^[64]^[1]

Filogenetik İlişkiler

Giardia, Metamonada süper grubunun Fornicata kladı içindeki ökaryotlar arasında bazal bir konuma sahiptir ve diğer birçok diplomonad grubundan önce dallanmış erken ayrılan bir soyu temsil eder.^[65] Multigen filogenetik analizleri, Giardia’nın en yakın akrabalarını tutarlı bir şekilde Carpediemonas benzeri organizmalar ve Chilomastix gibi cinsleri içeren retortamonadlar olarak yerleştirir; bu, anaerobik metabolizma ve indirgenmiş mitokondriyal türevlerle karakterize edilen monofiletik bir Fornicata topluluğu oluşturur.^[66]^[67]

Küçük alt birim ribozomal RNA (SSU rRNA) ve uzama faktörleri ve şaperoninler dahil olmak üzere çoklu protein dizilerine dayanan filogenetik rekonstrüksiyonlar, Giardia’nın amitokondriyal (mitokondrisiz) soyunu destekler ve ökaryotik ortak atada kazanılmalarını takiben tipik mitokondrilerin ikincil bir kaybını gösterir.^[68]^[69] Bu evrimsel indirgeme, genom ve solunum fonksiyonlarından yoksun olan ancak demir-kükürt kümesi montajına katılan, mitokondriden türetilmiş küçük, çift zarlı organeller olan mitozomların tutulmasıyla kanıtlanmıştır.^[65] Bu özellikler, Giardia’nın mikroaerofilik ortamlara adaptasyonunu vurgular ve filojeniler, endosimbiyotik olaydan kısa bir süre sonra mitokondri taşıyan ökaryotlardan ayrıldığını gösterir.^[68]

Fosil ve jeolojik verilerle kalibre edilen moleküler saat analizleri, Giardia soyunun diğer ökaryotlardan ayrılmasını yaklaşık 2.2 milyar yıl öncesine, Proterozoik döneme ve Dünya atmosferinin erken oksijenlenmesine denk gelecek şekilde tahmin etmektedir.^[70] Giardia içinde, omurgalı ve omurgasız konakçılara adaptasyonları yansıtan konakçıya özgü kladlar daha sonra ortaya çıkmış olup, ayrılma zamanları yaklaşık 100 ila 500 milyon yıl arasında değişmekte ve büyük metazoan radyasyonlarıyla (çeşitlenmeleriyle) çakışmaktadır.^[71]

Çeşitli metamonadlardan genişletilmiş genomik veri setlerini içeren 2020 sonrası filogenomik çalışmalar, Giardia’nın Excavata içindeki derin dallanma konumunu güçlendirmiş ve temelde bir excavate yakınlığını destekleyerek ökaryot ağacı kökü üzerindeki geleneksel hipotezlere meydan okumuştur.^[72] Tek hücreli genomikteki gelişmeler, Giardia’nın nükleer ve organel özelliklerinin yüksek çözünürlüklü analizlerini daha da mümkün kılarak, çekirdek Fornicata yerleşimini değiştirmeden antik ayrışmasını ve indirgenmiş hücresel mekanizmasının mozaik doğasını doğrulamıştır.^[73]

Tür Çeşitliliği

Giardia, her biri belirli omurgalı konakçılara uyarlanmış, morfolojik özelliklere, konakçı özgüllüğüne ve genetik belirteçlere dayalı ayrımlara sahip birkaç tanınmış türü kapsar. En belirgini, insanları ve çok çeşitli memelileri enfekte eden çok konakçılı zoonotik bir tür olan Giardia duodenalis‘tir (eşanlamlıları G. intestinalis ve G. lamblia). Bu tür, morfolojiden ziyade öncelikle moleküler yöntemlerle farklılaştırılan kriptik soyları temsil eden, genetik olarak farklı sekiz asamblaj (A–H) ile karakterize edilir. Asamblaj A ve B zoonotiktir ve insanları yaygın olarak enfekte ederken, çeşitli memelilerde de görülür; C ve D öncelikle köpeklerle; E sığır ve koyun gibi toynaklı hayvanlarla; F kedilerle; G kemirgenlerle; ve H foklar gibi yüzgeçayaklılarla ilişkilidir.^[74]^[75]

Zoonotik olmayan türler arasında, öncelikle fare, sıçan ve hamster gibi kemirgenleri enfekte eden Giardia muris ve balıkçıl gibi kuşlarda bulunan Giardia ardeae bulunur. G. muris trofozoitleri, küçük, yuvarlak bir medyan cisme sahip, 7–13 μm uzunluğunda ve 5–10 μm genişliğinde armut biçimlidir ve bu onları diğer türlerdeki daha uzun formlardan ayırır. Buna karşılık, G. ardeae, kuş konakçılarına uyarlanmış, tipik olarak 14–20 μm uzunluğunda ve 8–12 μm genişliğinde daha büyük trofozoitlere sahiptir. Bu türler arasındaki ve G. duodenalis asamblajları içindeki genetik farklılaşma, genellikle konakçıya özgü varyasyonları ortaya çıkaran ve taksonomik ayrımı destekleyen trioz fosfat izomeraz (TPI) geni gibi belirteçlere dayanır.^[17]^[76]^[77]

18S rRNA dizilemesini kullanan son moleküler çalışmalar, sürüngenlerde ve yaban hayatında potansiyel yeni taksonlar tanımlamış ve bilinen çeşitliliği geleneksel türlerin ötesine genişletmiştir. Örneğin, yılanlardan alınan Giardia DNA dizileri, B ve E asamblajlarına yakınlık gösterse de, tanımlanmamış soyları düşündüren benzersiz genetik imzalara sahiptir. G. duodenalis tek başına, 50’den fazla belgelenmiş genotip ve konakçı adaptasyonu ve coğrafi varyasyon tarafından yönlendirilen çok sayıda multilokus haplotip ile yüksek genetik çeşitlilik sergileyerek, kompleks içindeki türleşmeyi teşvik eder.^[78]^[79]

Genetik ve Genomik

Genom Yapısı

Giardia duodenalis genomu diploid ve kompakttır; beş doğrusal kromozoma dağılmış toplam yaklaşık 11.7–12.1 Mb büyüklüğe sahiptir. Bu kromozomlar, genom kararlılığına katkıda bulunan uçlarında korunmuş telomerik tekrarlar içeren telomer ile ilişkilidir. Genel nükleotid bileşimi %46–49’luk bir GC içeriği gösterir ve bu da yaklaşık %51–54’lük AT açısından zengin bir dizi ile sonuçlanır. Genom yüksek oranda kodlama yoğunluğuna sahiptir; dizinin kabaca %81’i protein kodlayan bölgelerden ve minimal intergenik boşluklardan oluşur, bu da parazitik diplomonadların tipik evrimsel sadeleşmesini yansıtır.^[80]^[81]^[5]

G. duodenalis genomunda, parazitlik için gerekli olan temizlik (housekeeping) proteinleri, metabolik enzimler ve yüzey antijenlerinin bir karışımını kodlayan yaklaşık 4,800–5,000 protein kodlayan gen tahmin edilmektedir. Özellikle, Giardia hücre başına iki diploid çekirdeğe sahiptir; her ikisi de transkripsiyonel olarak aktiftir ve tam genom kopyalarını içerir, ancak trofozoitlerin yaklaşık %20’sinde S evresi sırasında asenkron DNA replikasyonu gerçekleşir. İntronlar son derece nadirdir; gen tamamlayıcısının %1’inden daha azını temsil eden sadece yaklaşık 8–32 gen cis- veya trans-eklemleme (splicing) sergiler; bu azlık, organizmanın diğer ökaryotlara kıyasla basitleştirilmiş eklemleme mekanizmasını vurgular.^[82]^[83]^[84]

Bakteriyel donörlerden gelen yatay gen transferi (LGT), genomu önemli ölçüde şekillendirmiştir; tahminler, anaerobik enerji üretimini destekleyen glutamat dehidrojenaz gibi önemli metabolik enzimler de dahil olmak üzere genlerin %10’una kadarının prokaryotik kökenli olabileceğini göstermektedir. Öne çıkan bir özellik, çeşitli yüzey glikoproteinlerinin ardışık ekspresyonu yoluyla konakçı bağışıklığından kaçmak için antijenik varyasyonu sağlayan, telomerlerin yakınında kümelenmiş 100’den fazla gen kopyasını içeren varyant spesifik yüzey proteini (VSP) lokuslarının varlığıdır. Dizileme çabaları, 2007’de asamblaj A’nın (Portland-1, daha sonra WB izolatı için rafine edildi) taslak montajı ile başlamış, ~9× kapsama ulaşmış ve temel genomik özellikleri tanımlamıştır; sonraki iyileştirmeler arasında 2020’de PacBio uzun okumaları kullanılarak WB izolatı için kromozom ölçeğinde bir referans ve 2020’lerde on trofozoitten uzun okuma dizilemesi kullanılarak 2025’te asamblaj A1 (izolat g12a2) için 11.1 Mbp toplam boyuta ulaşan kromozom ölçeğinde bir montaj da dahil olmak üzere ek açıklama doğruluğunu artıran daha yüksek bütünlüklü montajlar yer almaktadır.^[85]^[86]^[81]^[87]

Genetik Varyasyon ve Asamblajlar

Giardia duodenalis, öncelikle üç temel lokusu hedefleyen multilokus genotipleme şemalarıyla karakterize edilen önemli bir genetik çeşitlilik sergiler: glutamat dehidrojenaz (gdh), triozfosfat izomeraz (tpi) ve \(\beta\)-giardin (bg). Bu belirteçler, geniş konakçı aralıkları ve zoonotik potansiyelleri nedeniyle insan enfeksiyonlarıyla en çok ilgili olan asamblaj A ve B olmak üzere sekiz farklı asamblajın (A–H) tanımlanmasına olanak tanır.^[88]^[89] A ve B asamblajları içinde, AI ve AII gibi alt asamblajlar, bu lokuslarda yaklaşık %2–5 nükleotid farklılıkları göstererek adaptasyonu ve bulaşmayı etkileyen suş düzeyindeki polimorfizmleri yansıtır.^[90] A ve B asamblajları birçok bağlamda insana özgü kabul edilse de, özellikle hem insanlarda hem de çeşitli hayvanlarda saptanan alt asamblaj AI, türler arası yayılımı kolaylaştırarak zoonotik bulaşma gösterir.^[91]^[92]

Giardia‘daki genetik varyasyon, mikrosatellit kararsızlığı ve özellikle immün kaçış için antijenik varyasyonu sağlayan varyant spesifik yüzey proteini (vsp) genlerindeki somatik mutasyonlar gibi mekanizmalarla daha da yönlendirilir. Enfeksiyon sırasında Giardia, yüzey antijenlerini değiştirmek ve konakçıda kalıcılığı uzatmak için biriken somatik değişikliklerle vsp ekspresyonunu değiştirir.^[93] Rekombinasyon kanıtı, farklı asamblajlar veya suşlar arasındaki genetik değişimin yeni genotipler oluşturabildiği karma enfeksiyonlarda gözlemlenir ve parazitin ağırlıklı olarak klonel üremesine rağmen çeşitliliğe katkıda bulunur.^[94]

Popülasyon yapısı analizleri, son çalışmalara göre insan vakalarının yaklaşık %70’inde B asamblajının baskın olduğu Sahra altı Afrika gibi endemik bölgelerde spesifik genotiplerin yerel bulaşma döngülerine hakim olduğu klonel genişlemeyi ortaya koymaktadır.^[95] Ancak, zoonotik rezervuarlar da dahil olmak üzere konakçılar arasındaki gen akışı, sınırlı bir karışım (admixture) getirerek genel olarak düşük izolatlar arası çeşitliliği korurken çevresel baskılara adaptasyona izin verir.^[96] Bu yapı, parazitin hem klonel çoğalma hem de ara sıra gerçekleşen rekombinasyon olayları yoluyla endemisiteyi sürdürme yeteneğinin altını çizer.^[97]

İlişkili Virüsler ve Mobil Elementler

Totiviridae familyasının Giardiavirus cinsindeki tek tanınmış tür olan Giardiavirus (GLV), Giardia duodenalis‘i enfekte eden küçük, zarfsız çift sarmallı bir RNA (dsRNA) virüsüdür.^[98] Tek parçalı genomu yaklaşık 6.3 kb uzunluğundadır ve kısmen örtüşen iki açık okuma çerçevesi (ORF) içerir: ORF1, yaklaşık 100 kDa’lık ana kapsid proteinini (CP) kodlarken, ORF2, ribozomal çerçeve kayması (frameshift) mekanizmasıyla üretilen yaklaşık 190 kDa’lık RNA’ya bağımlı RNA polimerazı (RdRp) kodlar.^[98]^[99] GLV öncelikle asamblaj A izolatlarını enfekte eder, ancak insan ve hayvan konakçılarda suşlar tanımlanmış ve 2021’deki yüksek verimli dizileme, çeşitli kökenlerden dört GLV genomunu yeniden karakterize ederek korunumlarını ve fonksiyonel çalışma potansiyellerini doğrulamıştır.^[98] Başlangıçta 1980’lerde enfekte G. lamblia trofozoitlerinde dsRNA’nın saptanmasıyla keşfedilen GLV parçacıkları, T=2* ile ikosahedral simetri ve yaklaşık 36 nm çap sergiler.^[100]^[101]

GLV, G. duodenalis biyolojisini modüle eder ve konakçı virülansında bir rol oynadığını düşündüren kanıtlar vardır; örneğin, enfekte suşlar, deneysel modellerde azaltılmış kist dökülmesi ve hafifletilmiş büyüme kısıtlaması gösterir, bu da viral varlığı değişmiş parazit uygunluğu (fitness) ve bulaşma dinamikleriyle potansiyel olarak ilişkilendirir.^[102] GLV-HP ve GLV-CAT gibi GLV prototiplerinin yapısal karşılaştırmaları, konakçı-parazit etkileşimlerini etkileyen kapsid mimarisindeki varyasyonlar da dahil olmak üzere hücre içi kararlılığı ve enfektiviteyi artırabilecek mekanizmaları ortaya koymaktadır.^[103] Artmış virülansa doğrudan nedensel bir bağlantı araştırılmaya devam etse de, GLV prevalansı doğal izolatlarda değişir, asamblaj A suşlarının bir alt kümesinde saptamalar yapılır ve parazit çoğalması üzerindeki düzenleyici etkileri nedeniyle enfeksiyonları temizlemede bir faktör olduğu öne sürülmüştür.^[104]^[99]

Giardia genomu, endojen retrovirüslerin varlığı olmadan plastisitesine katkıda bulunan, öncelikle uzun terminal tekrarı olmayan (LTR olmayan) retrotranspozonlar olan mobil genetik elementler barındırır.^[105] Bu elementlerin üç ailesi tanımlanmıştır: Aktif olan ve kromozom uçlarında bulunan iki subtelomerik aile, GilT ve GilM ve fonksiyonel ters transkriptazdan yoksun bir dahili, otonom olmayan “ölü” aile.^[106] Genomda düzinelerce bulunan bu retrotranspozonlar, integraz benzeri alanları kodlar ve özellikle değişken yüzey proteini (VSP) lokuslarının yakınında yeniden düzenlemeleri kolaylaştırarak, antijenik varyasyonu sağlayan ~270-300 VSP geninin çeşitlenmesini teşvik eder.^[106]^[107] Bu tür bir hareketlilik, diploid çekirdeklerde gözlenen genom kararsızlığının temelini oluşturur ve tam retroviral entegrasyon olmadan adaptasyonu etkiler.^[108]

Ekoloji ve Konaklar

Konak Aralığı ve Özgüllüğü

Giardia türleri, omurgalılar arasında geniş bir konakçı spektrumu sergiler; başta insanlar, çiftlik hayvanları, yaban hayatı ve evcil hayvanlar olmak üzere memelileri enfekte ederken, diğer türler kuşları, amfibileri ve sürüngenleri hedefler. Örneğin, G. duodenalis (ayrıca G. intestinalis veya G. lamblia olarak da bilinir), primatlar, sığırlar, koyunlar, keçiler, köpekler, kediler, kunduzlar ve misk fareleri de dahil olmak üzere çok çeşitli memelilerde belgelenmiştir ve zoonotik önemini vurgulamaktadır. Buna karşılık, G. ardeae gibi türler kuşlarla, G. amphibia amfibilerle ve G. agilis sürüngenlerle ilişkilidir ve cins içindeki konakçı adaptasyonunun bir derecesini yansıtır.^[109]

G. duodenalis‘in konakçı özgüllüğü, tercihli konakçı ilişkileri sergileyen genetik asamblajlarıyla (A’dan H’ye) yakından bağlantılıdır. Asamblaj A ve B ağırlıklı olarak insanları ve insan dışı primatları enfekte eder, C ve D köpekler ve kediler gibi evcil hayvanlarda yaygındır, E sığır ve koyun gibi geviş getirenleri hedefler, F kedilere, G kemirgenlere ve H foklar gibi deniz memelilerine özgüdür. Bu bölünme, asamblajlar arası bulaşmayı sınırlayan evrimsel adaptasyonları düşündürmektedir; parazit üzerindeki yüzey lektinleri, konakçı musinlerine ve karbonhidratlarına bağlanarak bağırsak epiteline tutunmayı kolaylaştırarak özgüllükte kilit bir rol oynar.^[1]^[110]

Deneysel enfeksiyonlar, konakçılar arasında çapraz bulaşmanın mümkün olmasına rağmen, genellikle bağışıklık tanımasındaki farklılıklar ve parazit adaptasyonu gibi engellerle karşılaştığını ortaya koymaktadır. Örneğin, çalışmalar kunduzları ve misk farelerini insan kaynaklı Giardia kistleri ile başarılı bir şekilde enfekte etmiş, ancak enfeksiyon oluşturmak için yüksek inokulum dozları (örneğin \(10^6\) kist) gerekmiştir, bu da sadece maruz kalmanın ötesinde konakçıya özgü engelleri göstermektedir. Bu bulgular, doğal bulaşma verimliliği asamblaj-konak uyumluluğuna göre değişse de, zoonotik yayılma (spillover) potansiyelini vurgulamaktadır.^[111]

Son epidemiyolojik veriler, yaban hayatının rezervuar olarak tanınmasının genişlediğini vurgulamaktadır; 2025 tarihli bir meta-analiz, insan dışı memelilerde küresel havuzlanmış Giardia enfeksiyon prevalansını %13.6 (%95 GA: 13.4–13.8) olarak tahmin etmiş, en yüksek oran kemirgenlerde (%28.0) ve en düşük oran deniz memelilerinde (asamblaja bağlı olarak yaklaşık %0.13–2.4) görülmüştür. Bu prevalans, özellikle kunduzlar ve diğer yaban hayatını içeren orman (sylvatic) döngülerinde, çeşitli konakçıların Giardia dolaşımını sürdürmedeki ekolojik rolünün altını çizmektedir.^[112]

Çevresel Hayatta Kalma

Giardia kistleri, parazitin enfeksiyöz ve çevresel olarak kalıcı evresi, sucul ve nemli karasal ortamlarda dikkate değer bir dayanıklılık göstererek uzun süreli bulaşma potansiyeli sağlar. Bu kistler, inaktivasyon için yetersiz olan 1-2 ppm’lik standart içme suyu klorlama seviyelerinde, özellikle nötr pH ve daha serin sıcaklıklarda hayatta kalabilir.^[113] Ancak, nükleik asitlere zarar vererek onları etkili bir şekilde inaktive eden 10 mJ/\(cm^2\) kadar düşük dozlarla ultraviyole (UV) ışınlamasına karşı oldukça hassastırlar.^[114] Kistler, nemli koşullarda kurumaya karşı tolerans göstererek haftalarca ila aylarca canlı kalır, ancak sıcak, kurak ortamlarda hızlı kuruma hızlı inaktivasyona yol açar.^[115] Optimal sağkalım 4°C ile 20°C arasındaki sıcaklıklarda gerçekleşir; kistler soğuk suda iki aydan fazla kalabilir; canlılık 25°C’nin üzerinde keskin bir şekilde azalır ve 50°C’yi aşan sıcaklıklara kısa süreli maruz kalma sonrasında tam inaktivasyon tipik olarak gerçekleşir.^[116]^[117]

Kist ömrünü etkileyen faktörler arasında pH, oksijen seviyeleri ve kimyasal maruziyetler bulunur. Kistler, konakçı bağırsağındaki asidik koşullar eksistasyonu tetiklese de, pH 5 ila 9 aralığında canlılığını korur ve en yüksek kararlılık nötr (pH 6-8) civarındadır.^[118] Doğal sularda oksijen değişimiyle ilişkili önemli bir ölüm göstermeyerek, Giardia’nın mikroaerofilik doğasıyla tutarlı olarak düşük çözünmüş oksijen ortamlarını tolere ederler.^[113] 50°C’nin üzerindeki yüksek sıcaklıklar ve amonyak bazlı bileşikler gibi bazı dezenfektanlar, özellikle yüksek amonyak konsantrasyonlarının kist parçalanmasına katkıda bulunduğu Su Arıtma">atık su arıtma bağlamlarında bozulmayı hızlandırır.^[18]

Kontamine su kaynaklarında, litre başına \(10^4\)’e varan konsantrasyonlarda Giardia kistleri tespit edilmiştir; bu durum yüzey suları ve sığ kuyular gibi arıtılmamış kaynaklar için risk oluşturmaktadır.^[119] Dağıtım borularındaki biyofilmler ek koruma sağlayarak kistleri artık dezenfektanlardan korur ve hayatta kalma sürelerini tipik serbest yüzme maruziyetlerinin ötesine uzatır.^[120] 2024-2025 yılları arasındaki son çalışmalar iklim değişikliği etkilerine dikkat çekerek, ısınan suların yüksek sıcaklıklar nedeniyle kist kalıcılığını azaltabileceğini, ancak aşırı hava olaylarından kaynaklanan artan sellerin sucul sistemlerde kontaminasyon risklerini artırdığını belirtmektedir.^[119]

Zoonotik Potansiyel

Giardia duodenalis asamblajları A ve B, insanlar, çiftlik hayvanları, yaban hayatı ve evcil hayvanlar dahil olmak üzere geniş bir konakçı spektrumunu enfekte ederek türler arası bulaşmayı mümkün kıldığı için önemli bir zoonotik potansiyel sergiler. Bu asamblajlar, insan enfeksiyonlarının çoğunluğunu oluşturur ve hayvan popülasyonlarında sıklıkla tespit edilir, bu da zoonotik döngülerdeki rollerini vurgular. Hayvan kaynaklı bulaşma, özellikle doğrudan temas veya hayvan dışkısıyla çevresel kontaminasyon yoluyla insan giardiasis vakalarına katkıda bulunur.^[121]^[75]

Önemli rezervuarlar arasında su kaynaklı zoonozlarla ilişkili olan kunduzlar; asamblaj A taşıyan sığırlar; ve bazı çalışmalarda %23’e varan oranlarda hem A hem de B asamblajlarını taşıyan köpekler yer alır. Bu rezervuarlarla bağlantılı salgınlar, 2000-2022 yılları arasında 32 salgında 437 toplam vaka ile yüzlerce hastalığa neden olan ve salgınların %69’unda Giardia’nın sorumlu tutulduğu 2000’ler-2020’ler arasındaki ABD tatlı su maruziyet olaylarında bildirilenler gibi, evcil hayvanat bahçeleri ve rekreasyonel su aktiviteleri gibi ortamlarda meydana gelmiştir.^[122]^[123]^[109]^[124]

Bu potansiyele rağmen zoonotik bulaşma, konakçıya özgü varyant yüzey proteinleri ve türler arası çapraz enfeksiyon verimliliğini sınırlayan antijenler gibi engellerle karşılaşır. Moleküler genotipleme, bulaşma kaynaklarının izlenmesinde etkili olmuştur; örneğin, Afrika insan popülasyonlarında, asamblaj B izolatları genellikle insan dışı primatlardan alınanlarla genetik belirteçleri paylaşır, bu da vakaların önemli bir kısmında yaban hayatı kökenlerini gösterir. Bu araçlar, zoonotik değişimin meydana gelmesine rağmen, alt asamblaj düzeyinde konakçı adaptasyonunun genellikle yaygın yayılmayı kısıtladığını ortaya koymaktadır.^[121]^[125]

Giardia zoonozları için kontrol önlemleri, riskleri azaltmak amacıyla insan, hayvan ve çevre sektörlerinde sürveyansı entegre eden Tek Sağlık (One Health) çerçevesini benimser. Veteriner parazitoloji kuruluşları tarafından 2025 yılında güncellenenler de dahil olmak üzere son kılavuzlar, rezervuar amplifikasyonunu ve insan maruziyetini önlemek için evcil ve çiftlik hayvanlarının asamblaj A ve B için rutin olarak taranmasını vurgulamaktadır. Bu yaklaşım, hayvan teması ortamlarında iyileştirilmiş hijyen ve bulaşma yollarını bozmak için su arıtma gibi müdahalelere öncelik vermektedir.^[126]^[127]

Enfeksiyon Dinamiği

Bulaşma Yolları

Giardia bulaşması öncelikle, canlı kistlerin konakçılar tarafından kontamine çevresel kaynaklardan, yiyeceklerden veya doğrudan temastan yutulduğu fekal-oral yolla gerçekleşir.^[40] Bu yol, enfekte bireylerin veya hayvanların dışkısıyla atılan kistlerin enfeksiyöz evre olarak hizmet etmesiyle enfeksiyonların büyük çoğunluğunu oluşturur.^[128] Enfeksiyon için gereken düşük enfeksiyöz doz—tipik olarak 10 kist kadar az—minimum maruziyette bile verimli yayılmayı kolaylaştırır.^[129]

Su kaynaklı bulaşma, kontamine içme suyu olarak bildirilen salgınların yaklaşık %75’inde ve rekreasyonel su maruziyeti olarak yaklaşık %18’inde rol oynayan baskın moddur.^[130] Salgınlar sıklıkla, kistlerin çevresel dayanıklılıkları nedeniyle varlığını sürdürdüğü, yürüyüşçüler veya doğa tutkunları tarafından içme suyu olarak kullanılan arıtılmamış yüzey sularını içeren ortamlarda meydana gelir.^[129] Havuzlarda veya göllerde yüzme gibi rekreasyonel aktiviteler de katkıda bulunur, çünkü kistler fekal kontaminasyon yoluyla girebilir ve su oyunları sırasında istemsizce yutulabilir.^[130] Gıda kaynaklı bulaşma daha az yaygın olsa da, sulama suyundan veya enfekte bireyler tarafından işlenmesinden kaynaklanan kistlerle kontamine olmuş yıkanmamış ürünlerin tüketilmesinden kaynaklanır.^[130]

Kişiden kişiye bulaşma, özellikle küçük çocukların kontamine oyuncakları veya yüzeyleri paylaşabildiği kreşler gibi yakın temas ortamlarında doğrudan fekal-oral yolla gerçekleşir.^[131] Yetişkinler arasında oral-anal temas içeren cinsel uygulamalar da yayılmayı mümkün kılar ve yüksek riskli gruplarda hijyenin rolünü vurgular.^[14] Hayvandan insana bulaşma, enfekte evcil hayvanlarla veya çiftlik hayvanlarıyla temas yoluyla, tipik olarak elleçleme veya çevresel maruziyet sırasında kontamine kürk, pençe veya dışkıdan kistlerin yutulmasıyla gerçekleşir.^[132]

2025 itibarıyla sürveyans verileri, seyahatle ilişkili vakalarda bir artış olduğunu, bazı bölgelerde bildirilen enfeksiyonların %74’e varan kısmının yurt dışında edinildiğini ve genellikle endemik bölgelerdeki kontamine su kaynaklarıyla bağlantılı olduğunu göstermektedir.^[133] PCR tabanlı saptama yöntemlerindeki gelişmeler, salgın takibini ve moleküler epidemiyolojiyi geliştirerek bulaşma kaynaklarının ve asamblaj tiplerinin daha kesin tanımlanmasını sağlamıştır.^[134]

Kolonizasyon ve Patogenez

Giardia trofozoitleri, ventral disk olarak bilinen özelleşmiş bir mikrotübül organeli aracılığıyla epitel yüzeyine yapışarak konakçının ince bağırsağını, özellikle de duodenumu kolonize eder. Bu yapı, enterositlerin mikrovillilerine hızlı, hücre dışı yapışmayı sağlayarak parazitin peristaltizme direnmesine ve konakçı hücreleri istila etmeden enfeksiyon oluşturmasına olanak tanır. Ventral diskin kubbeli konformasyonu ve dinamik kasılması, saniyeler içinde sıkı tutunmayı kolaylaştırarak Giardia’yı besinlere yakın konumlandırırken yerinden çıkmayı en aza indirir.^[135]^[136]

Konakçı bağışıklık saptamasından kaçmak için Giardia, trofozoit yüzeyini kaplayan 200’den fazla sistein açısından zengin glikoproteinden oluşan bir aile olan varyant spesifik yüzey proteinlerinin (VSP’ler) değiştirilmesi yoluyla antijenik varyasyon kullanır. Her seferinde sadece bir VSP eksprese edilir, ancak parazit konakçı antikorlarına yanıt olarak hızla başka bir varyanta geçerek B hücreleri tarafından sürekli tanınmayı ve kompleman aracılı lizisi (parçalanmayı) önleyebilir. RNA interferans yolları tarafından düzenlenen bu mekanizma, adaptif bağışıklığı geride bırakarak kronik kolonizasyona izin verir. Ek olarak, hücre dışı bir patojen olarak Giardia, konakçı antijen sunan hücrelerde majör histokompatibilite kompleksi (MHC) sınıf I veya II molekülleri aracılığıyla hücre içi işleme ve sunumdan kaçınır ve T hücresi aktivasyonunu daha da sınırlar. Giardia ayrıca kaspaz-3 bağımlı yollar aracılığıyla enterositlerde apoptozu indükleyerek epitel bariyer bütünlüğünü bozar ve hücre döngüsünü hızlandırır; bu da etkili antikor bağlanması için alanları azaltarak immün kaçışa katkıda bulunur.^[137]^[93]

Patogenez, bağırsak fonksiyonunun doğrudan bozulmasından ve enflamatuar yanıtlardan kaynaklanır. Ventral diskin yapışması ve mekanik etkisi, mikrovillilere ve fırça kenar enzimlerine zarar vererek kısalmış villuslara, azalmış yüzey alanına ve ozmotik ishali şiddetlendiren laktaz eksikliği dahil malabsorpsiyon sendromlarına yol açar. Giardia, inflamasyonu, sıvı salgılanmasını ve mukozal hipersekresyonu teşvik eden interlökin-6 (IL-6) ve tümör nekroz faktörü-alfa (TNF-\(\alpha\)) başta olmak üzere konakçı sitokin üretimini tetikler ve bu da karakteristik sulu ishal ile sonuçlanır. Bu sitokinler aynı zamanda nihai parazit temizliğine yardımcı olur ancak kolonizasyon sırasında akut semptomlara katkıda bulunur. Suşa özgü farklılıklar şiddeti etkiler; asamblaj B izolatları genellikle A’dan daha virülanttır ve insanlarda daha yüksek semptomatik hastalık oranları ile ilişkilidir. Kronik enfeksiyonlar, genellikle immün kaçış ve konakçı faktörleri nedeniyle vakaların yaklaşık %10-30’unda devam eder ve uzun süreli malabsorpsiyona yol açar. 2024 tarihli son araştırmalar, Giardia’nın sistein proteazlar yoluyla bağırsak mikrobiyota biyofilmlerini nasıl bozduğunu, disbiyozu ve mukozal ortamı değiştirerek parazit kalıcılığını artıran istilacı patobiyontların salınımını nasıl teşvik ettiğini vurgulamaktadır.^[138]^[139]^[140]^[141]^[142]

Yaygınlık ve Dağılım

Giardia enfeksiyonları dünya çapında oldukça yaygındır; tahminler gelişmiş ülkelerde %2–5, gelişmekte olan bölgelerde ise %20–30 enfeksiyon oranlarına işaret etmektedir. Küresel olarak, yıllık yaklaşık 280 milyon semptomatik insan vakası meydana gelmekte ve parazitin önemli halk sağlığı yükünün altını çizmektedir. Sahra altı Afrika’da prevalans oranları sıklıkla %20’yi aşmakta olup, son sistematik incelemelere göre çocuklar arasında %18.3’lük ve daha geniş Afrika popülasyonlarında %31.9’a varan havuzlanmış bir tahmin bulunmaktadır. Bu eşitsizlikler, düşük kaynaklı ortamlarda daha yüksek insidansı yönlendirmede sosyoekonomik faktörlerin ve sanitasyon erişiminin rolünü vurgulamaktadır.

İnsan dışı memelilerde, beş milyondan fazla hayvanı kapsayan 2025 tarihli bir meta-analiz, %13.6’lık küresel havuzlanmış bir prevalans bildirmiş, kemirgenler (%25.4) ve koyun ve keçi gibi çiftlik hayvanları (yaklaşık %15–16) gibi belirli gruplarda dikkate değer zirveler görülmüştür. Bu bulgular, Giardia’nın yaban hayatı ve evcil hayvanlardaki geniş rezervuarını vurgulayarak çevresel kalıcılığa katkıda bulunmaktadır.

Coğrafi olarak Giardia, sıcak ve nemli koşulların kist sağkalımını ve bulaşmayı desteklediği tropikal ve subtropikal bölgelerde endemiktir. Ilıman bölgelerde enfeksiyonlar daha az yaygındır ancak genellikle su kaynaklı sporadik salgınlar yoluyla meydana gelir; örneğin, Amerika Birleşik Devletleri yılda yaklaşık 20.000 vaka bildirmekte ve kontamine su kaynaklarıyla bağlantılı 1 milyondan fazla tahmini hastalık görülmektedir. 2020 sonrası eğilimler, COVID-19 kısıtlamaları nedeniyle vakalarda geçici bir düşüş olduğunu, ardından uluslararası seyahatin yeniden başlaması ve kist yayılımını artıran iklim kaynaklı yağış düzeni değişikliklerine atfedilen stabilizasyon veya artışlar olduğunu göstermektedir. İnsan enfeksiyonları arasında, özellikle endemik bölgelerde vakaların yaklaşık %70’ini oluşturan asamblaj B baskındır.