Rastreando as Raízes das Doenças Transmitidas por Alimentos
Usando sequenciamento de genoma pra enfrentar doenças transmitidas por alimentos e melhorar a saúde pública.
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Índice
- Como Funciona o Sequenciamento de Genoma
- Estudando Doenças Esporádicas
- Como os Agregados se Formam
- Idade e Tamanho do Agregado
- Compreendendo a Diversidade nos Agregados
- Padrões Geográficos de Contaminação
- O Papel dos Agregados na Compreensão de Episódios de Contaminação
- Persistência dos Agregados de Contaminação
- Examinando Casos em Bebês
- Conclusão: Enfrentando os Desafios da Segurança Alimentar
- Fonte original
- Ligações de referência
Desde 2013, organizações de saúde têm usado técnicas avançadas pra identificar e rastrear as fontes de doenças transmitidas por alimentos. Analisando o material genético dos germes que causam essas doenças, os cientistas conseguem detectar surtos mais rápido e descobrir de onde vem a contaminação. Esse sistema gerou bancos de dados valiosos de germes como Salmonella, E. coli, Campylobacter e Listeria. Esses bancos não servem só pra achar surtos, mas também ajudam a entender casos individuais de doenças que acontecem mais frequentemente do que grandes surtos.
Como Funciona o Sequenciamento de Genoma
Quando os cientistas analisam as Sequências Genéticas dos germes de pessoas doentes, conseguem ver quão relacionados esses germes são. Se dois germes têm poucas diferenças no DNA, é provável que venham da mesma fonte de contaminação. Por exemplo, se os germes de duas pessoas doentes diferem por quatro pequenas mudanças no código genético, é bem provável que essas pessoas ficaram doentes por causa da mesma comida ou ambiente. Esse método pode ser usado em qualquer etapa do processo alimentar, inclusive em casa.
Um “episódio de contaminação” se refere a um conjunto de eventos onde uma única fonte é responsável pela contaminação. Esse termo é usado porque a mesma fonte pode causar várias doenças ao longo do tempo.
Os germes armazenados no banco de dados de saúde pública contêm dados genéticos de uma ampla gama de doenças alimentares. Esses casos envolvem pessoas que comeram alimentos contaminados e ficaram doentes a ponto de buscarem atendimento médico. Contudo, muitas pessoas podem ficar doentes por causa de comida contaminada mas não relatam isso. Os pesquisadores estimam que o número real de casos é muitas vezes muito maior do que o que é reportado.
Por exemplo, estima-se que o número real de casos de Salmonella seja cerca de 29 vezes maior do que os casos reportados. Em incidentes maiores de contaminação, muitos pacotes de comida podem estar contaminados, causando doenças generalizadas. Mas em incidentes menores, os níveis de contaminação podem ser tão baixos que muitos adultos saudáveis não ficam doentes, embora Grupos vulneráveis como crianças pequenas e idosos possam. Em países com bons sistemas de segurança alimentar, a maioria dos eventos de contaminação tende a ser pequena, levando a muitas doenças individuais classificadas como esporádicas.
Estudando Doenças Esporádicas
Doenças esporádicas geralmente não desencadeiam investigações extensas, então os pesquisadores têm se baseado em estudos menores pra entendê-las. No entanto, com a ajuda do sequenciamento de genoma, agora é possível conectar informações genéticas de pessoas doentes a fontes específicas de contaminação. Isso significa que os cientistas podem procurar padrões e tendências em vários germes em diferentes regiões e períodos de tempo.
Agrupando pessoas doentes com base em seus germes, os cientistas conseguem reunir informações sobre quão disseminado um episódio de contaminação é. A composição genética dos germes ajuda a determinar se os indivíduos doentes fizeram parte de um surto maior ou se são casos isolados. Essa análise também pode fornecer informações sobre se a contaminação aconteceu antes da comida chegar aos consumidores ou durante a preparação em casa.
Como os Agregados se Formam
O processo de formação de agrupamentos de doenças envolve procurar sequências genéticas semelhantes nos germes coletados de indivíduos doentes. Usando um limite para as diferenças genéticas, os cientistas conseguem agrupar indivíduos cujos germes são semelhantes o suficiente pra sugerir que vieram da mesma fonte. Esse método utiliza uma abordagem de ligação única, o que significa que se um germe em um grupo for semelhante o suficiente a outro, ambos podem pertencer ao mesmo agregado.
Os resultados dessas análises indicam diferentes tamanhos de agrupamentos, mostrando quantos casos podem ser agrupados com base em semelhanças genéticas. Por exemplo, um tipo específico de Salmonella chamado Enteritidis se comporta de maneira diferente de outros tipos, com uma porcentagem menor de casos pertencentes a pequenos agrupamentos. Isso sugere que os casos de Enteritidis muitas vezes fazem parte de agregados maiores, indicando uma contaminação mais ampla.
Idade e Tamanho do Agregado
Ao examinar as idades dos indivíduos afetados em pequenos versus grandes agrupamentos, certos padrões aparecem. Para pequenos agrupamentos, há um aumento notável nos casos entre crianças, que diminui em bebês com menos de um ano. Salmonella, E. coli e Campylobacter mostram essa tendência, onde indivíduos mais jovens estão mais frequentemente envolvidos em pequenos agrupamentos. Esse padrão é importante porque sugere que grupos etários mais jovens são mais afetados por esses eventos de contaminação menores.
Em contraste, grandes agrupamentos tendem a mostrar uma distribuição etária mais mista, com menos crianças pequenas envolvidas. Isso pode indicar que eventos de contaminação maiores poderiam espalhar a doença de maneira mais uniforme entre diferentes grupos etários. Como resultado, os pequenos agrupamentos parecem mais concentrados em casos envolvendo indivíduos jovens, o que pode apontar para sua maior vulnerabilidade.
Compreendendo a Diversidade nos Agregados
Analisar a diversidade dentro desses agrupamentos mostra que diferentes serovares (ou cepas) de germes são mais comumente encontrados em pequenos agrupamentos. Isso significa que pequenos agrupamentos geralmente envolvem uma variedade maior de germes, enquanto grandes agrupamentos podem ter menos cepas diferentes representadas. Essa compreensão ajuda a identificar as dinâmicas da contaminação e os tipos de germes que podem estar circulando em diferentes surtos.
Além disso, examinar a distância genética entre germes fornece informações sobre quão relacionados eles são. Uma maior diversidade em pequenos agrupamentos sugere que esses incidentes envolvem diferentes eventos de contaminação. Em contraste, grandes agrupamentos, que podem incluir germes intimamente relacionados, poderiam indicar uma fonte de contaminação mais concentrada.
Padrões Geográficos de Contaminação
Ao olhar onde esses casos ocorrem, fica evidente que certos germes são mais comuns em regiões específicas. Por exemplo, Enteritidis é mais frequentemente reportado nas partes nordeste dos Estados Unidos enquanto é menos comum no sudeste. Essa distribuição geográfica pode estar relacionada a fatores como fontes de alimentos e condições ambientais.
Enquanto a incidência geral dessas doenças mostra padrões sazonais, a distribuição etária dos casos permanece relativamente constante ao longo do ano. Isso sugere que a geografia desempenha um papel em como essas doenças se espalham, mas não é simplesmente baseado na temperatura ou mudanças sazonais. Fatores ambientais locais também podem contribuir para as taxas de infecção em diferentes áreas.
O Papel dos Agregados na Compreensão de Episódios de Contaminação
Investigar agregados de doenças pode revelar informações importantes sobre como os episódios de contaminação acontecem. Ao examinar agregados não singulares (aqueles com mais de um caso), os pesquisadores podem determinar se esses casos vêm de vários estados. Em muitos casos, os dados sugerem que grandes agrupamentos estão provavelmente ligados a uma fonte central de contaminação, como uma instalação de produção de alimentos.
A análise desses agrupamentos multi-estaduais mostra que surtos maiores são frequentemente mais dispersos geograficamente. À medida que os agrupamentos crescem, aumenta a chance de que incluam casos de diferentes locais. No entanto, mesmo pequenos agrupamentos ainda podem mostrar casos provenientes de uma fonte central, indicando que a exposição ambiental local desempenha um papel nessas doenças.
Persistência dos Agregados de Contaminação
O tempo que os agregados de contaminação duram é outro fator importante. Os agrupamentos podem persistir por muitos dias, indicando que as fontes de contaminação não são apenas transitórias, mas podem permanecer problemáticas por longos períodos. Essa persistência sugere que intervenções voltadas para o controle da segurança alimentar devem focar tanto em estratégias imediatas quanto em longo prazo.
Ao rastrear o tempo dos casos dentro dos agrupamentos, os pesquisadores podem identificar por quanto tempo estão conectados a uma única fonte. Essa informação pode ajudar os funcionários de saúde pública a entender quando e onde concentrar seus esforços pra prevenir surtos futuros.
Examinando Casos em Bebês
Bebês representam um caso único quando se estuda doenças alimentares. As dietas de crianças com menos de seis meses consistem principalmente em leite materno e fórmula. Se a fórmula fosse uma fonte grande de Salmonella, esperar-se-ia ver mais casos especificamente ligados a esse grupo etário. No entanto, os dados mostram que agregados só com bebês são raros, sugerindo que mais casos de doenças em bebês são provavelmente devido à contaminação cruzada em casa do que diretamente de fórmulas contaminadas.
A coocorrência de casos entre bebês e indivíduos mais velhos reforça a ideia de que a contaminação cruzada desempenha um papel significativo nas infecções entre crianças pequenas. Esse padrão destaca a necessidade de uma melhor educação sobre segurança alimentar para cuidadores e pais, especialmente em relação ao preparo e manuseio de alimentos para bebês.
Conclusão: Enfrentando os Desafios da Segurança Alimentar
Embora doenças alimentares afetem milhões a cada ano, entender a dinâmica desses surtos é essencial pra melhorar as respostas de saúde pública. Ao utilizar sequenciamento de genoma e analisar padrões em agrupamentos, os pesquisadores podem obter informações valiosas sobre as fontes e a propagação da contaminação.
A forte ligação entre o tamanho do agrupamento e a idade dos indivíduos afetados enfatiza a necessidade de uma educação direcionada em segurança alimentar, especialmente entre populações vulneráveis. Práticas de segurança alimentar não devem focar apenas nas instalações de produção, mas também enfatizar o manuseio e preparo seguros em casa.
Em conclusão, melhorar nossa compreensão sobre doenças alimentares pode levar a melhores estratégias de prevenção que protejam os consumidores e reduzam a carga total de doenças relacionadas à comida. Continuando a estudar essas tendências, os funcionários de saúde pública podem trabalhar pra criar sistemas alimentares mais seguros pra todo mundo.
Título: Genomic perspectives on sporadic foodborne illness
Resumo: Whole-genome sequencing of bacterial pathogens is used by public health agencies to link cases of food poisoning caused by the same source of contamination. The vast majority of these appear to be sporadic cases associated with small contamination episodes and do not trigger investigations. We analyzed clusters of sequenced clinical isolates of Salmonella, Escherichia coli, Campylobacter, and Listeria that differ by only a small number of mutations to provide a new understanding of the underlying contamination episodes. These analyses provide new evidence that the youngest age groups have greater susceptibility to infection from Salmonella, Escherichia coli, and Campylobacter than older age groups. This age bias is weaker for the common Salmonella serovar Enteritidis than Salmonella in general. Analysis of these clusters reveals significant regional variations in relative frequencies of Salmonella serovars across the United States. A large fraction of the contamination episodes causing sickness appear to have long duration. For example, 50% of the Salmonella cases are in clusters that persist for almost three years. For all four pathogen species, the majority of the cases were part of genetic clusters with illnesses in multiple states and likely to be caused by contaminated commercially distributed foods. The vast majority of Salmonella cases among infants < 6 months of age appear to be caused by cross-contamination from foods consumed by older age groups or by environmental bacteria rather than infant formula contaminated at production sites.
Autores: David J Lipman, J. L. Cherry, E. A. L. Strain, R. Agarwala, S. M. Musser
Última atualização: 2024-05-16 00:00:00
Idioma: English
Fonte URL: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.05.16.24307425
Fonte PDF: https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2024.05.16.24307425.full.pdf
Licença: https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
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