p Um tesouro de informações relevantes para a saúde humana e ambiental está escondido em um lugar inesperado. Amostras de águas residuais de casas, instituições, vilas e cidades ao redor do mundo agora podem ser sondadas em busca de dados valiosos sobre o bem-estar da comunidade, uso e resistência a antibióticos, consumo e abuso de substâncias recreativas, biomarcadores de doenças, bem como riscos ambientais e degradação. p Esta técnica emergente de vigilância em saúde, denominada epidemiologia baseada em águas residuais (WBE), é uma ferramenta econômica e poderosa. Pode nos ensinar muito sobre grandes populações contribuindo para um sistema de esgoto centralizado durante o curso de um ciclo completo de 24 horas.

p Em um par de novos estudos, Rolf Halden, diretor do ASU Biodesign Center for Environmental Health Engineering e autor do livro 2020, descreve o processo e destaca novas descobertas importantes extraídas das águas residuais municipais com as quais a maioria de nós contribui diariamente. Halden também é professor da Escola de Engenharia Sustentável e Ambiente Construído da ASU.

p "Depois de estar aqui por mais de 15 anos, epidemiologia baseada em águas residuais está finalmente recebendo a atenção que merece, graças em grande parte aos desafios trazidos pela pandemia COVID-19, "diz Halden, um pioneiro e campeão do WBE, cuja equipe construiu a maior rede única de monitoramento e arquivo de amostra nos EUA e em todo o mundo.

p Desperdício rico em dados

p Os avanços nas tecnologias e aplicações WBE estão progredindo rapidamente. O método oferece uma estratégia de baixo custo para a obtenção de dados de saúde e ambientais em um local, regional, escala nacional e até continental. Ele pode fornecer informações valiosas com resolução espacial e temporal aguda. Como o método agrega dados de toda a comunidade, não é invasivo e garante a privacidade da população em estudo.

p Além de sua capacidade de medir as taxas de ingestão de drogas, incluindo cocaína e opioides, WBE foi proposto como um meio de identificar a exposição a agentes, incluindo pesticidas, produtos de cuidado pessoal, patógenos infecciosos, poluentes orgânicos persistentes, bem como para rastrear a incidência de doenças em toda a comunidade, incluindo diabetes, alergias, transtornos induzidos por estresse e câncer.

p No primeiro dos dois estudos atuais, com a cientista pesquisadora do Biodesign Institute Erin Driver como autora principal, amostras de águas residuais de uma grande universidade no sudoeste americano foram analisadas quanto à presença de cafeína, tabaco e álcool. Este estudo monitorou a presença dessas substâncias durante o ano letivo de 2017-18. É o primeiro estudo nos EUA a se concentrar nesses compostos psicotrópicos comuns, destinado a comparar a saída de dados do WBE aos métodos convencionais, nomeadamente a utilização de questionários.

p Álcool, o uso de nicotina e cafeína são preocupações significativas de saúde pública, reivindicando cerca de 550, 000 vidas anualmente. Os dados sugerem que estudantes em idade universitária são particularmente vulneráveis ​​ao consumo excessivo dessas substâncias, muitas vezes resultando em comportamentos que duram suas vidas, que criam resultados de saúde piores. Este trabalho mostra a utilidade do monitoramento desse subconjunto específico de uma população e ilustra o benefício potencial das redes de monitoramento de longo prazo em campi universitários para melhorar a saúde do aluno e promover o sucesso futuro.

p Eficiente, monitoramento quase em tempo real

p WBE representa uma alternativa atraente para o monitoramento de toda a comunidade por meio de pesquisas auto-relatadas, que podem introduzir vieses de amostragem e relatórios e geralmente são comparativamente caros de administrar; quanto mais caro, foi uma das questões investigadas no estudo.

p Além das medições das quantidades de estimulantes consumidos, o estudo revelou fortes correlações positivas para o consumo de álcool e nicotina, bem como entre nicotina e cafeína, mas não entre o álcool e a cafeína.

p As informações temporais também foram rastreadas, indicando que o consumo de cafeína foi maior durante a semana, enquanto o consumo de nicotina e álcool atingiu o pico nos fins de semana, como previsto. O estudo demonstrou a praticidade e confiabilidade do rastreamento longitudinal em todo o campus de cerca de 60, 000 alunos de forma direta e econômica.

p Além de monitorar os índices de saúde relacionados ao comportamento, WBE poderia, em última análise, fornecer um meio de baixo custo para realizar a vigilância de doenças infecciosas entre as populações, fornecer um sistema de alerta precoce para alertar os pesquisadores sobre surtos de doenças quase em tempo real, em menos de 24 horas.

p Halden espera alavancar o poder da tecnologia WBE, em última análise, combinando uma ampla gama de indicadores de saúde humana presentes em águas residuais em um sistema abrangente que ele chama de Observatório de Saúde Humana (HHO). Atualmente, O HHO da ASU reúne dados de mais de 350 cidades que representam cerca de 32 milhões de pessoas ou cerca de 10% da população dos EUA e um quarto de bilhão de pessoas em todo o mundo.

p Streams de dados

p As estratégias para extrair informações sobre determinadas substâncias-alvo variam, frequentemente usando métodos sofisticados, como cromatografia líquida espectroscopia de massa em tandem, que pode identificar traços químicos com base em seus diferentes pesos moleculares e comportamento característico de ionização e fragmentação. Mas o processo básico usado para WBE é simples.

p Amostras de águas residuais brutas - esgoto entrando em uma instalação de recuperação de água, são normalmente coletados ao longo de um período de 24 horas e, em seguida, enviados ao laboratório para determinar a concentração média de produtos químicos ou seus metabólitos biológicos. O valor da concentração é então multiplicado pelo volume do fluxo de esgoto durante o período de amostragem, para fornecer uma unidade mais significativa de uma quantidade de uma substância por 1, 000 pessoas por dia. A combinação dessas informações com estimativas das taxas médias de excreção de metabólitos alvo permite aos pesquisadores determinar a quantidade de consumo de uma determinada substância, sejam xícaras de café, número de bebidas alcoólicas ou cigarros fumados.

p Os dados finais do estudo universitário mostraram que os níveis de consumo de álcool são consistentes com as quantidades observadas em pesquisas autorreferidas. Mas, embora os dois métodos de estudo tenham mostrado resultados semelhantes, Driver resumiu as grandes novidades da seguinte forma:"Neste estudo, o uso de WBE era 200 vezes mais barato do que os métodos convencionais, produzindo dados em intervalos mais frequentes ao longo do ano letivo. Os custos foram reduzidos de cerca de US $ 127 para apenas US $ 0,58 por pessoa ao usar análises de águas residuais. "

p Os pesquisadores agora estão medindo como a epidemia de COVID-19 e as ordens de ficar em casa associadas estão impactando o uso de substâncias na cidade natal da universidade.

p Vigilância sanitária refinada

p No outro novo estudo, Os autores principais, Professores Olga Hart e Rolf Halden, do Biodesign Center for Environmental Health Engineering, relataram um estudo de modelagem que considerou todos os 13, 940 principais estações de tratamento de esgoto nos EUA e informações demográficas coletadas pelo Censo dos EUA durante a Pesquisa da Comunidade Americana de 2017.

p O objetivo do estudo foi investigar e compreender potenciais vieses em estudos WBE, examinando variações nos dados coletados devido à temperatura, variações sazonais e taxas de decomposição de biomarcadores. Para fazer isso, os pesquisadores presumiram um consumo estável na população ao longo de um ano civil e calcularam como a comunidade que contribui para o sinal químico detectável em uma determinada estação de tratamento de águas residuais mudaria em função das mudanças induzidas por temperaturas sazonalmente variáveis ​​e taxas de decomposição de biomarcadores.

p O estudo também encontrou correlações intrigantes entre as temperaturas sazonais e o tamanho e a distância que uma população pode ser observada por análises de águas residuais. Em geral, durante os meses mais frios do ano, a "visibilidade pelo cano" é melhor, levando a uma maior população capturada que reside mais longe da planta, e uma representação mais uniforme de todas as pessoas atendidas pela estação de tratamento.

p Em contraste, a degradação no esgoto durante os meses de verão reduziu a população observável e a química detectável foi composta principalmente de comunidades mais próximas ao tratamento. Esse achado ganhou grande importância quando os dados do censo mostraram que existem diferenças consideráveis ​​nos indicadores demográficos em função da distância de residência de uma fábrica. Em comparação com a estação fria do inverno, observações no verão eram mais propensas a capturar famílias com renda mais baixa, menos realização educacional, serviço militar mais prevalente, maior desemprego, e maior falta de seguro saúde. Hart resumiu as descobertas:

p "Se não for levado em consideração, esta distribuição desigual de populações em ambientes urbanos pode levar a dados distorcidos de amostragem de águas residuais, ou para atribuir a mudança sazonal, padrões que são, na verdade, de origem demográfica. Assim como nos estudos tradicionais de assuntos humanos, se estamos tentando entender melhor o estado de saúde das comunidades por meio do monitoramento passivo ou testando o impacto de intervenções proativas, é fundamental entender se nossa população de estudo muda significativamente de uma observação para outra. "

p Halden concordou e acrescentou:"Este estudo desafia os pesquisadores do WBE a reavaliar seus dados no contexto das mudanças de temperatura. Independentemente de estarmos monitorando produtos químicos ou biológicos em águas residuais, nossa comunidade de pesquisa terá que prestar mais atenção às temperaturas do ar ambiente para obter as informações mais robustas da análise de águas residuais. "