Utilizada pela primeira vez na década de 1940 para monitorar a poliomielite, a vigilância de águas residuais provou ser uma ferramenta de monitoramento de doenças tão poderosa que os Centros de Controle e Prevenção de Doenças dos EUA (CDC) estabeleceram o Sistema Nacional de Vigilância de Águas Residuais para dar suporte ao monitoramento do SARS-CoV-2 em setembro de 2020. Agora, uma equipe de cientistas da Penn State e do Departamento de Saúde da Pensilvânia mostrou que o monitoramento de esgoto doméstico também é útil para um patógeno transmitido por alimentos.
Em descobertas publicadas hoje (19 de setembro) no Revista de Microbiologia Clínicaos pesquisadores relatam que a bactéria Salmonella enterica foi detectada em amostras de duas estações de tratamento de águas residuais na Pensilvânia central em junho de 2022.
“A Salmonella não tifoide é uma causa comum de gastroenterite no mundo todo, mas a vigilância atual para a doença é abaixo do ideal, então nesta pesquisa avaliamos a utilidade do monitoramento de águas residuais para melhorar a vigilância para este patógeno transmitido por alimentos”, disse Nkuchia M’ikanatha, epidemiologista chefe do Departamento de Saúde da Pensilvânia e pesquisador afiliado no Departamento de Ciência Alimentar da Penn State, na Faculdade de Ciências Agrárias. “Neste estudo, exploramos o monitoramento de águas residuais como uma ferramenta para melhorar a vigilância para este patógeno transmitido por alimentos. Os testes de águas residuais podem detectar traços de doenças infecciosas circulando em uma comunidade, mesmo em indivíduos assintomáticos, oferecendo um sistema de alerta precoce para surtos potenciais.”
Embora os profissionais de saúde sejam obrigados a relatar casos de salmonelose, muitos não são detectados. A bactéria Salmonella, que habita os intestinos de animais e humanos, é eliminada nas fezes. O CDC estima que a Salmonella causa cerca de 1,35 milhão de infecções, 26.500 hospitalizações e 420 mortes anualmente nos EUA, principalmente por meio de alimentos contaminados.
Em junho de 2022, os pesquisadores testaram amostras de esgoto bruto coletadas duas vezes por semana de duas estações de tratamento na Pensilvânia central para Salmonella não tifoide e caracterizaram isolados usando sequenciamento do genoma completo. Eles recuperaram 43 isolados de Salmonella de amostras de águas residuais, diferenciados por análise genômica em sete sorovares, que são agrupamentos de microrganismos com base em similaridades. Oito dos isolados, ou quase 20%, eram de um tipo raro de Salmonella chamado Baildon.
Os pesquisadores avaliaram a relação genética e as ligações epidemiológicas entre isolados de Salmonella não tifoide de águas residuais e bactérias semelhantes de pacientes com salmonelose. Os sorovares de Salmonella Baildon isolados de águas residuais eram geneticamente indistinguíveis de uma bactéria semelhante encontrada em um paciente associado a um surto de salmonelose no mesmo período na área. Salmonella Baildon de águas residuais e 42 isolados relacionados a surtos no banco de dados nacional de detecção de surtos tinham a mesma composição genética. Um dos 42 isolados relacionados a surtos foi obtido de um paciente residente na área de captação de coleta de amostras do estudo de águas residuais, que atende aproximadamente 17.000 pessoas.
Salmonella Baildon é um sorovar raro — relatado em menos de 1% dos casos nacionalmente ao longo de cinco anos, observou M’ikanatha, o primeiro autor do estudo. Ele destacou que esta pesquisa demonstra o valor do monitoramento de esgoto de uma população definida para suplementar métodos tradicionais de vigilância para evidências de infecções por Salmonella e para determinar a extensão dos surtos.
“Usando sequenciamento do genoma completo, mostramos que os isolados da variante Salmonella Baildon se agruparam com aqueles de um surto que ocorreu em um período de tempo semelhante”, disse ele. “Os relatos de casos foram principalmente da Pensilvânia, e um indivíduo vivia dentro da área de captação da estação de tratamento. Este estudo fornece suporte para o uso da vigilância de esgoto doméstico para auxiliar agências de saúde pública a identificar comunidades impactadas por doenças infecciosas.”
Ed Dudley, professor de ciência alimentar e autor sênior do estudo, disse que essas descobertas destacam o potencial do monitoramento de águas residuais como um sistema de alerta precoce para surtos de doenças transmitidas por alimentos, potencialmente até mesmo antes de médicos e laboratórios relatarem casos. Essa abordagem proativa pode permitir que autoridades de saúde rastreiem rapidamente a fonte de alimentos contaminados, reduzindo, em última análise, o número de pessoas afetadas, sugeriu Dudley, que também dirige o E. coli Reference Center da Penn State.
“Embora isso possa não acontecer da noite para o dia, prevejo um futuro em que muitas, se não a maioria, das estações de tratamento de águas residuais domésticas contribuem com amostras de esgoto não tratado para monitorar evidências de várias doenças”, disse ele. “Isso provavelmente envolveria colaboração entre agências de saúde pública, academia e entidades federais, muito parecido com nosso estudo piloto. Vejo isso como mais uma lição crucial da pandemia.”
Contribuíram para a pesquisa na Penn State Jasna Kovac, professora associada de ciência dos alimentos e Lester Earl e Veronica Casida, professores de desenvolvimento de carreira em segurança alimentar; Erin Nawrocki e Yezhi Fu, bolsistas de pós-doutorado no Dudley Lab; Zoe Goldblum, pesquisadora de graduação no Departamento de Ciência dos Alimentos; e Nicholas Cesari, Divisão de Epidemiologia de Doenças Infecciosas, Departamento de Saúde da Pensilvânia.
O CDC, a Food and Drug Administration dos EUA e o Instituto Nacional de Alimentos e Agricultura do Departamento de Agricultura dos EUA forneceram financiamento para esta pesquisa.
