Wastewater-Based Epidemiology: differenze tra le versioni

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Una ricerca condotta in Sicilia in due impianti di riciclo acque reflue, da parte di ricercatori dell'[[Università di Palermo]], hanno rilevato come la popolazione esaminata, circa 545.000 abitanti, consumi 1,6 e 23,4 dose 1000 ab-1 giorno -1 di cocaina e cannabis, rispettivamente.<ref name="pmid29421753">{{cite journal | vauthors = Cosenza A, Maida CM, Piscionieri D, Fanara S, Di Gaudio F, Viviani G | title = Occurrence of illicit drugs in two wastewater treatment plants in the South of Italy | journal = Chemosphere | volume = 198 | issue = | pages = 377–385 | date = May 2018 | pmid = 29421753 | doi = 10.1016/j.chemosphere.2018.01.158 | url = | issn = | accessdate = 2020-09-20}}</ref>
Una ricerca condotta in Sicilia in due impianti di riciclo acque reflue, da parte di ricercatori dell'[[Università di Palermo]], hanno rilevato come la popolazione esaminata, circa 545.000 abitanti, consumi 1,6 e 23,4 dose 1000 ab-1 giorno -1 di cocaina e cannabis, rispettivamente.<ref name="pmid29421753">{{cite journal | vauthors = Cosenza A, Maida CM, Piscionieri D, Fanara S, Di Gaudio F, Viviani G | title = Occurrence of illicit drugs in two wastewater treatment plants in the South of Italy | journal = Chemosphere | volume = 198 | issue = | pages = 377–385 | date = May 2018 | pmid = 29421753 | doi = 10.1016/j.chemosphere.2018.01.158 | url = | issn = | accessdate = 2020-09-20}}</ref>
In [[Corea del Sud]] una ricerca analoga codotta in 5 città durante il periodo di Natale e Capodanno del 2012-13 ha mostrato un consumo di metanfetamina come tasso di consumo medio stimato pari a 22 (mg / giorno / 1000 persone); un valore stimato da 4 a 80 volte inferiore ai tassi di consumo medi stimati nelle città dei paesi occidentali, con tassi di utilizzo nelle città più piccole superiori (2-4 volte) rispetto alla media.<ref name="pmid25933175">{{cite journal | vauthors = Kim KY, Lai FY, Kim HY, Thai PK, Mueller JF, Oh JE | title = The first application of wastewater-based drug epidemiology in five South Korean cities | journal = Sci. Total Environ. | volume = 524-525 | issue = | pages = 440–6 | date = August 2015 | pmid = 25933175 | doi = 10.1016/j.scitotenv.2015.04.065 | url = | issn = | accessdate = 2020-09-20}}</ref>


== WBE e metalli pesanti e metalloidi ==
== WBE e metalli pesanti e metalloidi ==

Versione delle 14:09, 20 set 2020

La Wastewater-Based Epidemiology o (WBE) o epidemiologia basata sulle acque reflue è un nuovo strumento epidemiologico indirizzato alla ricerca di sostanze tossiche alimentari e specifici prodotti di escrezione umane nelle acque reflue; esso, inoltre, è potenzialmente in grado di agire come approccio complementare agli attuali sistemi di sorveglianza delle malattie infettive diventanto un sistema di allarme rapido per focolai di malattie.[1]

Storia

La prima volta che fu adoperata questa metodica fu nel 2005 da parte di Zuccato dell'Istituto di ricerche farmacologiche "Mario Negri" di Milano che ha estratto e quantificato con successo la cocaina sia nelle acque reflue che nelle acque superficiali per indagare sull'uso di cocaina nella comunità.[2]

Essa attualmente è un approccio relativamente consolidato per la ricerca del consumo di droghe da parte di una popolazione, ma in realtà sembra essere un promettente strumento di indagine epidemiologica e non solo per la ricerca di esposizione a:[3]

  1. determinati agenti (pesticidi, prodotti per la cura personale, inquinanti organici persistenti e agenti patogeni),
  2. incidenza di malattie specifiche (diabete, allergie, stress ossidativo e cancro),
  3. determinazione di alcune conseguenze sullo stile di vita (esposizione a prodotti per l'igiene personale, consumo di sostanze dopanti o prodotti per il trattamento della disfunzione erettile),
  4. conoscenza di fattori ambientali come l'aumento della temperatura nelle popolazioni.

Questa metodica permette di conoscere attraverso le acque reflue l'impronta digitale delle attività umane;[3]inoltre, essa permette di conoscere l'emergenza di nuove malattie epidemiche a livello di comunità riuscendo a monitorarle in modo completo e in tempo reale.

Le fonti d'acqua che possono essere analizzate sono quelle che rientrano nel bacino delle aree urbane esaminate e possono includere acque superficiali, fonti di acqua domestica e acque reflue. L'analisi si fa sui composti chimici e/o biologici, presenti in queste acque, tra questi composti abbiamo:

  • sostanze tossiche alimentari,
  • specifici prodotti di escrezione umana (ad esempio metaboliti o sostanze chimiche formate endogenamente a seguito di una esposizione a e/o malattie).

Il primo esempio mondiale di utilizzo di questa metodica per l'isolamento del SARS-CoV-2 è avvenuto nel 2020 in Australia: le copie di RNA virale sono state isolate ed enumerate utilizzando la reazione a catena della polimerasi quantitativa della trascrittasi inversa (RT-qPCR) risultante da due rilevamenti positivi effettuati nell'arco di sei giorni presso lo stesso impianto di trattamento delle acque reflue (WWTP).[4]

Vantaggi

I vantaggi della WBE sono:

  • Essa è capace di definire le tendenze spaziali e temporali di una infezione nella popolazione.
  • I dati sono in tempo quasi reale (potenziale in tempo reale con l'utilizzo di biosensori nell'impianto di trattamento delle acque).
  • Le informazioni sono riferite a tutta la popolazione in esame.
  • Non richiede approvazione di comitati etici a seconda delle dimensioni dell'area urbana.

Inoltre essa permette di determinare utilmente:

  1. organismi patogeni (batteri e virus),
  2. marcatori biochimici legati alla risposta fisiologica (marcatori endogeni, ad esempio biomarcatori dell'infiammazione comprese piccole molecole e proteine),
  3. marcatori di intervento e la loro risposta biologica (farmaci e loro metaboliti),
  4. marcatori di resistenza antimicrobica.

Svantaggi

Gli svantaggi della WBE sono:

  • La selezione dei biomarcatori può rappresentare una sfida tecnologica.
  • La stabilità dei biomarcatori nelle acque reflue può essere un problema.
  • Incertezze relative al contributo della popolazione e dei flussi di acque reflue.
  • Intervallo di tempo significativo tra la raccolta e l'analisi dei dati.

WBE e SARS-CoV-2

La sorveglianza basata sulle acque reflue è un approccio promettente per il monitoraggio proattivo delle epidemie. Il SARS-CoV-2 viene eliminato nelle feci all'inizio del decorso clinico e infetta una vasta popolazione asintomatica, rendendolo un bersaglio ideale per il monitoraggio basato sulle acque reflue. Le feci possono rimanere positive per SARS-CoV-2, anche quando il tratto respiratorio diventa negativo e l'interazione con il tratto gastrointestinale pone una serie di domande sulle acque reflue e sui suoi trattamenti. Ciò malgrado non è stata trovata alcuna prova della trasmissione di COVID-19 attraverso questa via, malgrado ciò la WBE potrebbe essere vantaggiosamente sfruttato come strumento di preallarme di focolai epidemici.[5]

Una ricerca indica come i casi positivi stimati dai titoli virali delle acque reflue è di ordini di grandezza maggiore del numero di casi confermati clinicamente questo facilità le autorità a comprendere meglio la progressione il tasso di mortalità e la progressione della malattia.[6]

Inoltre, l'analisi delle acque reflue può essere utilizzata per identificare le tendenze nella trasmissione della malattia prima della segnalazione di casi clinici e può far luce sulle caratteristiche dell'infezione che sono difficili da individuare nelle indagini cliniche, come le dinamiche di diffusione virale precoce.[7] Inoltre ancora, la rilevazione di SARS-CoV-2 nelle acque reflue nelle prime fasi della diffusione di COVID-19 evidenzia l'importanza di questa strategia come indicatore precoce dell'infezione all'interno di una popolazione specifica. Suggerendo ciò l'importanza di attuare nei comuni questo tipo di di strumento di sorveglianza epidemiologica.[8]

Il primo rilevamento di SARS-CoV-2 in acque reflue non trattate in Italia è avvenuto in campioni raccolti tra febbraio e aprile 2020 dagli impianti di trattamento delle acque reflue di Milano e Roma. Confermando come 6 campioni su 12 sono risultati positivi, ed in particolare si è osservato in un campione di acque reflue di Milano raccolto pochi giorni dopo il primo caso italiano notificato di SARS-CoV-2 autoctona. Lo studio italiano conclude sostenendo che: « la WBE ha il potenziale per essere applicata a SARS-CoV-2 come strumento sensibile per studiare le tendenze spaziali e temporali della circolazione del virus nella popolazione».[5]

Ricercatori della Repubblica Ceca hanno trovato nelle acque reflue non trattate di 33 impianti di trattamento la presenza di RNA di SARS-CoV-2 nell'11,6% dei campioni e in oltre il 27,3% degli impianti WWTP veniva trovato ripetutamente.[9]

Uno studio ha esaminato il possibile utilizzo della sorveglianza delle acque reflue dell'RNA SARS-CoV-2 dai sistemi di igienizzazione delle compagnie aeree e delle navi da crociera e il suo potenziale utilizzo come strumento di gestione della salute pubblica COVID-19. Visto l'apto numero di falsi negativi sia dai test sulle acque reflue che dai test clinici con tampone, i ricercatori di questo studio suggeriscono che le due strategie potrebbero essere utilmente impiegate insieme per massimizzare la probabilità di rilevare infezioni da SARS-CoV-2 tra i passeggeri.[10]

La metodica WBE può anche fornire allarmi precoci nei confronti di focolai di virus patogeni comuni come l'epatite A, il poliovirus e il norovirus,[11][12][13] ed insieme a questi virus anche virus che appartengono alle famiglie Adenoviridae, Astroviridae, Caliciviridae, Coronaviridae, Flaviviridae, Hepeviridae, Herpesviridae, Matonaviridae, Papillomaviridae, Parvoviridae, Picornaviridae, Poxviridae, Retroviridae e Togaviridae.[14]

WBE e droghe illecite

La tecnologia WBE può esere utilizzata anche nei paesi con economie non avanzate, per la ricerca di droghe illecite in reti fognarie locali ben gestite e mantenute, oltre alla ricerca di altri prodotti come pesticidi, alcol, ritardanti di fiamma, nicotina e altre sostanze. Questa tecnologia è utile anche perchè fornisce dati tossicocinetici per gli stupefacenti usati localmente che si prevede o si sa che emergeranno nei paesi sviluppati.[15]

Un ampia letteratura internazionale impiega la metodica WBE per determinare il consumo nella popolazione dei prodotti chimici, ed in particolare le droghe illecite.[16][17]

È stata pubblicata nel ottobre 2020 una prima metanalisi, condotta da ricercatori iraniani, fillandesi e turchi, in grado di stimare il grado e il tasso di consumo di droghe illecite attraverso studi sulla WBE su 37 sostanze; essa ha fornito la classifica generale delle droghe illecite in base al loro tasso di consumo aggregato:[18]

Una ricerca condotta in Sicilia in due impianti di riciclo acque reflue, da parte di ricercatori dell'Università di Palermo, hanno rilevato come la popolazione esaminata, circa 545.000 abitanti, consumi 1,6 e 23,4 dose 1000 ab-1 giorno -1 di cocaina e cannabis, rispettivamente.[19] In Corea del Sud una ricerca analoga codotta in 5 città durante il periodo di Natale e Capodanno del 2012-13 ha mostrato un consumo di metanfetamina come tasso di consumo medio stimato pari a 22 (mg / giorno / 1000 persone); un valore stimato da 4 a 80 volte inferiore ai tassi di consumo medi stimati nelle città dei paesi occidentali, con tassi di utilizzo nelle città più piccole superiori (2-4 volte) rispetto alla media.[20]

WBE e metalli pesanti e metalloidi

L'epidemiologia basata sulle acque reflue (WBE) è stata suggerita e utilizzata come nuovo approccio per determinare con precisione l'entità dell'esposizione a più sostanze a livello di popolazione; i metalli pesanti e metalloidi notoriamente sono dannosi per la salute umana a causa dei loro effetti tossici, genotossici e cancerogeni. Normalmente il biomonitoraggio umano (HBM) è il metodo di campionamento usato, però questo metodo ha diversi limiti, tra cui invasività, bias di campionamento, intensità di costi e tempi e questioni etiche. L'uso della WBE consentirebbe l'interpretazione della relazione tra l'esposizione ai metalli e la salute della popolazione, rivelerebbe effetti sinergici di diversi fattori di salute e modellizzerebbe i rischi per la salute pubblica in diversi scenari.[21]

Una ricerca cinese ha mostrato che l'arsenico è identificato come l'inquinante più importante tra i cinque metalli pesanti ricercati ((Hg, Cd, Cr(VI), Pb e As); per entrambi i valori di quoziente di pericolo (HQ) <1 e per il rischio cancerogeno (CR), indicando rischi per la salute potenzialmente avversi per la popolazione locale.[22]

Note

  1. ^ Sims N, Kasprzyk-Hordern B, Future perspectives of wastewater-based epidemiology: Monitoring infectious disease spread and resistance to the community level, in Environ Int, vol. 139, June 2020, p. 105689, DOI:10.1016/j.envint.2020.105689. URL consultato il 19 settembre 2020.
  2. ^ Assress HA, Selvarajan R, Nyoni H, Ntushelo K, Mamba BB, Msagati TAM, Diversity, Co-occurrence and Implications of Fungal Communities in Wastewater Treatment Plants, in Sci Rep, vol. 9, n. 1, October 2019, p. 14056, DOI:10.1038/s41598-019-50624-z. URL consultato il 19 settembre 2020.
  3. ^ a b Wastewater-based epidemiology: current status and future prospects, in Current Opinion in Environmental Science & Health, vol. 9, 2019, pp. 77–84, DOI:10.1016/j.coesh.2019.05.007.
  4. ^ (EN) Warish Ahmed, et al.,, First confirmed detection of SARS-CoV-2 in untreated wastewater in Australia: A proof of concept for the wastewater surveillance of COVID-19 in the community., su x-mol.com, - Sci. Total Environ. - X-MOL, 18 04 2020. URL consultato il 19 settembre 2020.
  5. ^ a b La Rosa G, Iaconelli M, Mancini P, Bonanno Ferraro G, Veneri C, Bonadonna L, Lucentini L, Suffredini E, First detection of SARS-CoV-2 in untreated wastewaters in Italy, in Sci. Total Environ., vol. 736, September 2020, p. 139652, DOI:10.1016/j.scitotenv.2020.139652. URL consultato il 20 settembre 2020.
  6. ^ Wu F, Zhang J, Xiao A, Gu X, Lee WL, Armas F, Kauffman K, Hanage W, Matus M, Ghaeli N, Endo N, Duvallet C, Poyet M, Moniz K, Washburne AD, Erickson TB, Chai PR, Thompson J, Alm EJ, SARS-CoV-2 Titers in Wastewater Are Higher than Expected from Clinically Confirmed Cases, in mSystems, vol. 5, n. 4, July 2020, DOI:10.1128/mSystems.00614-20. URL consultato il 20 settembre 2020.
  7. ^ Wu F, Xiao A, Zhang J, Moniz K, Endo N, Armas F, Bonneau R, Brown MA, Bushman M, Chai PR, Duvallet C, Erickson TB, Foppe K, Ghaeli N, Gu X, Hanage WP, Huang KH, Lee WL, Matus M, McElroy KA, Nagler J, Rhode SF, Santillana M, Tucker JA, Wuertz S, Zhao S, Thompson J, Alm EJ, SARS-CoV-2 titers in wastewater foreshadow dynamics and clinical presentation of new COVID-19 cases, in medRxiv, June 2020, DOI:10.1101/2020.06.15.20117747. URL consultato il 20 settembre 2020.
  8. ^ Randazzo W, Truchado P, Cuevas-Ferrando E, Simón P, Allende A, Sánchez G, SARS-CoV-2 RNA in wastewater anticipated COVID-19 occurrence in a low prevalence area, in Water Res., vol. 181, August 2020, p. 115942, DOI:10.1016/j.watres.2020.115942. URL consultato il 20 settembre 2020.
  9. ^ Mlejnkova H, Sovova K, Vasickova P, Ocenaskova V, Jasikova L, Juranova E, Preliminary Study of Sars-Cov-2 Occurrence in Wastewater in the Czech Republic, in Int J Environ Res Public Health, vol. 17, n. 15, July 2020, DOI:10.3390/ijerph17155508. URL consultato il 20 settembre 2020.
  10. ^ Ahmed W, Bertsch PM, Angel N, Bibby K, Bivins A, Dierens L, Edson J, Ehret J, Gyawali P, Hamilton KA, Hosegood I, Hugenholtz P, Jiang G, Kitajima M, Sichani HT, Shi J, Shimko KM, Simpson SL, Smith WJM, Symonds EM, Thomas KV, Verhagen R, Zaugg J, Mueller JF, Detection of SARS-CoV-2 RNA in commercial passenger aircraft and cruise ship wastewater: a surveillance tool for assessing the presence of COVID-19 infected travellers, in J Travel Med, vol. 27, n. 5, August 2020, DOI:10.1093/jtm/taaa116. URL consultato il 20 settembre 2020.
  11. ^ Orive G, Lertxundi U, Barcelo D, Early SARS-CoV-2 outbreak detection by sewage-based epidemiology, in Sci. Total Environ., vol. 732, August 2020, p. 139298, DOI:10.1016/j.scitotenv.2020.139298. URL consultato il 20 settembre 2020.
  12. ^ Tesson V, Belliot G, Estienney M, Wurtzer S, Renault P, Vomiting symptom of acute gastroenteritis estimated from epidemiological data can help predict river contamination by human pathogenic enteric viruses, in Environ Int, vol. 123, February 2019, pp. 114–123, DOI:10.1016/j.envint.2018.11.058. URL consultato il 20 settembre 2020.
  13. ^ Guillois-Bécel Y, Couturier E, Le Saux JC, Roque-Afonso AM, Le Guyader FS, Le Goas A, Pernès J, Le Bechec S, Briand A, Robert C, Dussaix E, Pommepuy M, Vaillant V, An oyster-associated hepatitis A outbreak in France in 2007, in Euro Surveill., vol. 14, n. 10, March 2009.
  14. ^ McCall C, Wu H, Miyani B, Xagoraraki I, Identification of multiple potential viral diseases in a large urban center using wastewater surveillance, in Water Res., vol. 184, July 2020, p. 116160, DOI:10.1016/j.watres.2020.116160. URL consultato il 20 settembre 2020.
  15. ^ Devault DA, Maguet H, Merle S, Péné-Annette A, Lévi Y, Wastewater-based epidemiology in low Human Development Index states: bias in consumption monitoring of illicit drugs, in Environ Sci Pollut Res Int, vol. 25, n. 28, October 2018, pp. 27819–27838, DOI:10.1007/s11356-018-2864-7. URL consultato il 20 settembre 2020.
  16. ^ Choi PM, Tscharke B, Samanipour S, Hall WD, Gartner CE, Mueller JF, Thomas KV, O'Brien JW, Social, demographic, and economic correlates of food and chemical consumption measured by wastewater-based epidemiology, in Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., vol. 116, n. 43, October 2019, pp. 21864–21873, DOI:10.1073/pnas.1910242116. URL consultato il 20 settembre 2020.
  17. ^ Daglioglu N, Guzel EY, Kilercioglu S, Assessment of illicit drugs in wastewater and estimation of drugs of abuse in Adana Province, Turkey, in Forensic Sci. Int., vol. 294, January 2019, pp. 132–139, DOI:10.1016/j.forsciint.2018.11.012. URL consultato il 20 settembre 2020.
  18. ^ Zarei S, Salimi Y, Repo E, Daglioglu N, Safaei Z, Güzel E, Asadi A, A global systematic review and meta-analysis on illicit drug consumption rate through wastewater-based epidemiology, in Environ Sci Pollut Res Int, vol. 27, n. 29, October 2020, pp. 36037–36051, DOI:10.1007/s11356-020-09818-6. URL consultato il 20 settembre 2020.
  19. ^ Cosenza A, Maida CM, Piscionieri D, Fanara S, Di Gaudio F, Viviani G, Occurrence of illicit drugs in two wastewater treatment plants in the South of Italy, in Chemosphere, vol. 198, May 2018, pp. 377–385, DOI:10.1016/j.chemosphere.2018.01.158. URL consultato il 20 settembre 2020.
  20. ^ Kim KY, Lai FY, Kim HY, Thai PK, Mueller JF, Oh JE, The first application of wastewater-based drug epidemiology in five South Korean cities, in Sci. Total Environ., vol. 524-525, August 2015, pp. 440–6, DOI:10.1016/j.scitotenv.2015.04.065. URL consultato il 20 settembre 2020.
  21. ^ Markosian C, Mirzoyan N, Wastewater-based epidemiology as a novel assessment approach for population-level metal exposure, in Sci. Total Environ., vol. 689, November 2019, pp. 1125–1132, DOI:10.1016/j.scitotenv.2019.06.419. URL consultato il 20 settembre 2020.
  22. ^ Yang X, Duan J, Wang L, Li W, Guan J, Beecham S, Mulcahy D, Heavy metal pollution and health risk assessment in the Wei River in China, in Environ Monit Assess, vol. 187, n. 3, March 2015, p. 111, DOI:10.1007/s10661-014-4202-y. URL consultato il 20 settembre 2020.

Bibliografia

Riviste

Testi

Voci correlate

Collegamenti esterni

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