Las aguas negras: testigos epidemiológicos

Guadalupe Ortiz-López y Luz Breton-Deval

---

Durante la pandemia por SARS-CoV2 surgió el interés por conocer a fondo las condiciones ambientales necesarias para la propagación de un virus. Brotaron preguntas como: ¿Cuánto tiempo permanecen las partículas virales en mis verduras? ¿Qué tan seguro es respirar el aire del aeropuerto? y ¿Se pueden compartir los servicios sanitarios con enfermos de COVID? En ese momento se generaron muchas dudas porque vivíamos una pandemia en tiempo real. Es aquí donde entra el monitoreo ambiental, el cual busca, entre otras cosas, detectar la presencia de agentes químicos y biológicos dañinos para los humanos, las plantas y los animales.

La detección de microorganismos en el ambiente (Figura 1) es de vital importancia, pues su presencia puede indicar un estado alterado de salud en la población e inclusive ser un factor de riesgo y contagio para la población sana. Por eso consideramos que las descargas del drenaje son una gran fuente de información sobre los microorganismos que están en contacto con nosotros (Figura 2). Por lo que, una pregunta interesante sería ¿Qué dicen de nosotros las aguas negras descargadas por el drenaje de nuestras casas?

Epidemiología basada en el estudio de aguas negras

La epidemiología basada en el monitoreo de aguas (EBA), analiza la presencia de genes (ADN), fragmentos de enzimas (proteínas), sustancias químicas y microorganismos. Ello para generar un registro de las posibles enfermedades presentes en la población y tratar de predecir futuros brotes epidemiológicos. Esto se hace con base a criterios como una ocurrencia mayor a lo usual (abundancia), que sea una enfermedad que se encuentre activamente en vigilancia (prioridad), o que se trate de una enfermedad nueva, emergente o desconocida (singularidad).

Este monitoreo permite iniciar de forma oportuna la investigación en campo de una enfermedad en particular, ya que, en algunos brotes (aparición repentina de una enfermedad), la ventana de oportunidad para ejecutar la investigación e iniciar un protocolo de acción puede limitarse a unas cuantas horas o días (1). Por ejemplo, durante la pandemia de COVID-19, el monitoreo de aguas negras permitió detectar aumentos en la carga viral antes de que se reflejaran en los casos clínicos. Esto proporcionó a las autoridades sanitarias un tiempo crucial para implementar medidas de contención, como el aumento de pruebas diagnósticas y la preparación de instalaciones hospitalarias.

Este enfoque epidemiológico es relativamente nuevo (Figura 3), ya que sus primeras aplicaciones permitieron detectar la presencia de drogas de uso legal e ilegal en una comunidad, como el uso de Tamiflu durante la pandemia por influenza del 2009 [(2](https://www.zotero.org/google-docs/?mTCtBb)). Aunque mucho antes de acuñar el término “EBA” ya se realizaban estudios en agua, tanto residual como potable, para detectar de manera oportuna la presencia de bacterias patógenas causantes de enfermedades gastrointestinales. Por su parte, el monitoreo de virus se ha vuelto cada vez más común; un ejemplo de ello es el estudio que hizo Connell y sus colaboradores en el 2012, en el cual analizaron muestras de agua de 22 sitios recreativos en la isla de Oahu, Hawaii, encontrando la presencia de un virus llamado Enterovirus, que es perteneciente a un género presente en la materia fecal y que provoca enfermedades diarreicas (3).

¿Por qué estos estudios no se hacían antes?

El desarrollo de nuevas tecnologías y las modificaciones en los métodos de detección molecular han permitido obtener datos con mejor resolución a través de técnicas no invasivas, de forma rápida y a bajo costo. Inicialmente, el uso de la Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) permitió detectar y cuantificar patógenos mediante la amplificación de genes de interés (Figura 4). Posteriormente, la incorporación de las nuevas tecnologías de secuenciación masiva (NGS) (4) fue clave como herramienta para la vigilancia epidemiológica. Este monitoreo, que se llama “metagenómico”, permite, a partir de secuencias de ADN extraídas de muestras ambientales, caracterizar a las comunidades de microorganismos y reconstruir el genoma de virus y bacterias patógenas, además de identificar genes de virulencia y de resistencia a antibióticos (Figura 4).

En el contexto de la pandemia se amplió el uso de estas herramientas para detectar la prevalencia de SARS-CoV-2 en una población. Ello se hizo, a partir de muestras de aguas negras de las cuales se cuantificó el ARN proveniente del virus. Como resultado, más allá del monitoreo microbiológico, la información obtenida mediante “EBA” permitió detectar -de forma temprana- los cambios en la dinámica de la epidemia y anticipar el aumento de casos hasta con dos semanas de antelación, logrando que el brote fuera focalizado y no se esparciera por toda la comunidad (5). Además, permitió preparar las instalaciones hospitalarias y disponer de los medicamentos necesarios, aumentando así las posibilidades de supervivencia de los enfermos.

La información obtenida a través de los estudios tipo “EBA” ha sido vinculada y comparada con los datos de vigilancia basada en las admisiones hospitalarias (6) y la conclusión de esta comparación es que los resultados de vigilancia basada en las admisiones hospitalarias es limitado, porque de acuerdo al Instituto Nacional de Estadística y Geografía sólo el 28% de los Mexicanos tiene acceso a servicios de salud, lo cual aporta un sesgo a los resultados en estudios epidemiológicos. En cambio los estudios tipo “EBA” al ser mediciones indirectas, resultan más económicos, que realizar evaluaciones individuales y son representativos de más individuos en la población, lo que permite tomar decisiones de tratamiento y prevención ante posibles brotes (Figura 5).

Epidemiología en México

A nivel nacional, la Dirección General de Epidemiología es la encargada de supervisar la vigilancia epidemiológica. Esto se hace a partir del sistema nacional de vigilancia epidemiológica, el cual se rige por la Norma Oficial Mexicana NOM-017-SSA2-2012. Esta norma establece la clasificación de las enfermedades virales, parasitarias y bacterianas que son de importancia epidemiológica en el país, así como la periodicidad con la cual deben ser reportadas.

El reporte epidemiológico presenta varios problemas, uno de ellos es que el monitoreo depende de la asistencia y el acceso oportuno de los pacientes a los servicios de salud para tratar la enfermedad; sin embargo, esto no siempre ocurre, lo cual trae como consecuencia que muchos casos y brotes significativos queden sin registrar. Otro problema con esta normatividad es que tiene una clasificación ambigua para ciertos rubros. Por ejemplo: “Infecciones intestinales por otros organismos y las mal definidas” o “Infecciones respiratorias agudas en general”, provocando así el uso de tratamientos imprecisos con antibióticos de amplio espectro, dando origen a otros problemas de salud pública, como la proliferación de bacterias resistentes a los antibióticos y, por lo tanto, el aumento de casos fatales de enfermedades provocadas por bacterias y que dejan de ser tratables con los antibióticos más comunes en el mercado.

En México, el estudio epidemiológico a partir de muestras de agua se encuentra en sus primeras fases, especialmente para la detección de partículas virales. Durante la pandemia por SARS-CoV-2 se realizó uno de los estudios tipo EBA más grandes hasta la fecha, el cual incluyó 10 plantas de tratamiento de aguas negras en ciudades densamente pobladas del país. En este estudio se logró detectar y cuantificar el virus en un 88% de las muestras. Como resultado, se encontró una prevalencia de 71.2 casos por cada 1000 personas, en comparación con los datos de las admisiones hospitalarias donde fue de 1.6 casos activos por cada 1000 personas (5).

Otros estudios se han basado en el análisis de cuerpos de agua como ríos, los cuales en varias partes del mundo se siguen usando como drenajes a cielo abierto, lo cual puede representar un riesgo aún no cuantificado para la población circundante (7).

En países como México, al igual que otros en América Latina, donde el acceso a servicios de salud integral aún no es suficiente para cubrir las necesidades de las comunidades alejadas de las grandes ciudades, existe, a pesar de los esfuerzos, una evidente subestimación del número de casos reportados para las distintas enfermedades de interés clínico. Es aquí donde el monitoreo epidemiológico de aguas negras se puede utilizar como una forma de monitoreo que permita tener un panorama más amplio de las enfermedades que se encuentran circulando en una población de forma poco invasiva.

Se ha demostrado que los estudios basados en aguas negras nos permiten identificar virus de interés clínico, pero esta metodología también puede ser aplicada para la detección de bacterias, hongos y parásitos que pueden ser patógenos para animales y humanos.

En resumen, este tipo de estudios nos permite identificar organismos patógenos que pudieran representar un riesgo para la población. Además, como ha quedado demostrado en estudios científicos, nos permite anticiparnos a brotes epidémicos, lo que hace posible la contención y que las autoridades tengan tiempo de prepararse con lo necesario para atender a los enfermos. De esta forma, los enfermos tienen mayores posibilidades de sobrevivir. Al final, la prevención de enfermedades resulta más económica para los gobiernos, pues reduce los costos de tratamientos, personal calificado e instalaciones. Además de reducir los riesgos por complicaciones en la salud de las personas.

Referencias

1. OPS/OMS. (2001). Módulos de Principios de Epidemiología para el Control de Enfermedades. Pan American Health Organization / World Health Organization. (material didáctico de la OPS/OMS publicado como instrumento de capacitación en epidemiología básica, en especial para facilitar la implementación de respuestas prácticas a la atención de los problemas de salud cotidianos de las comunidades).
2. Polo, D., Quintela-Baluja, M., Corbishley, A., Jones, D. L., Singer, A. C., Graham, D. W., & Romalde, J. L. (2020). Making waves: Wastewater-based epidemiology for COVID-19 – approaches and challenges for surveillance and prediction. (En este artículo de revisión, publicado en la revista “Water Research”, se describen los pros y contras del análisis de aguas negras en el estudio epidemiológico de Covid, aplicado a nivel de comunidad). DOI: 10.1016/j.watres.2020.116404
3. Connell, C., Tong, H.-I., Wang, Z., Allmann, E., & Lu, Y. (2012). New Approaches for Enhanced Detection of Enteroviruses from Hawaiian Environmental Waters. (En este artículo científico, publicado en la revista PlosOne, se presentan los resultados de analizar 22 cuerpos de agua de uso recreativo en Hawaii, en los cuales se detectó Enterovirus, una tipo de virus que provoca enfermedades entéricas diarreicas). DOI: 10.1371/journal.pone.0032442
4. Grande Cano, R. (2018). Secuenciación masiva de ADN. Biotecnología en Movimiento, 4(13), 13–21.(En este articulo de divulgación, publicado en la revista “Biotecnología´en Movimiento”, se hace un recorrido desde los inicios de la tecnología para secuenciación, las plataformas que existen y los procedimientos que se realizan para poder obtener los datos de las secuencias de ADN).
5. Schilmann, A., Sánchez-Pájaro, A., Ovilla-Muñoz, M. T., Téllez-Sosa, J., Bravo-Romero, S., Bahena-Reyes, S. Y., Lobato, M., Martínez-Barnetche, J., Alpuche-Aranda, C. M., Lamadrid-Figueroa, H., & Barrientos-Gutiérrez, T. (2023). SARS-CoV-2 Wastewater Surveillance in Ten Cities from Mexico. Water, 15(4), 799. (En este artículo científico, publicado en la revista que en español sería “Agua”, se describen los resultados de uno de los trabajos más grandes en México de epidemiología basada en aguas negras, el cual abarcó 10 ciudades de la república). DOI: 10.3390/w15040799
6. Prado, T., Fumian, T. M., Mannarino, C. F., Resende, P. C., Motta, F. C., Eppinghaus, A. L. F., Chagas do Vale, V. H., Braz, R. M. S., de Andrade, J. da S. R., Maranhão, A. G., & Miagostovich, M. P. (2021). Wastewater-based epidemiology as a useful tool to track SARS-CoV-2 and support public health policies at municipal level in Brazil. (En este artículo científico, publicado en la revista “Investigación en Agua”, se presentan parte de los resultados del estudio epidemiológico basado en aguas negras realizado en el municipio de Niterói en Brasil; además, se mencionan algunas estrategias que se pusieron en práctica en base a los resultados). DOI: 10.1016/j.watres.2021.116810
7. Breton-Deval, L., Sanchez-Flores, A., Juárez, K., & Vera-Estrella, R. (2019). Integrative study of microbial community dynamics and water quality along The Apatlaco River. Environmental Pollution, 255, 113158. (En este artículo científico de nuestro grupo de investigación, publicado en la revista que en español sería “Contaminación Ambiental”, se reportan los principales resultados de un trabajo desarrollado en el IBt, que estudió las comunidades microbianas en un río contaminado que pasa por la ciudad de Cuernavaca, Morelos, México). DOI: 10.1016/j.envpol.2019.113158

Lecturas recomendadas

1. CDC. (2023). Sistema Nacional de Vigilancia de Aguas Residuales (NWSS). cdc.gov/nwss/wastewater-surveillance-esp.html (creado en 2020 como respuesta a la pandemia de COVID-19, con la finalidad de detectar el virus en muestras de aguas negras recolectadas en los Estados Unidos, en el sitio hay datos de vigilancia epidemiológica para influenza, COVID y viruela símica).
2. OPS/OMS. (2023). Las aguas negras ofrecen pistas sobre enfermedades emergentes. paho.org/es/historias/aguas-residuales-ofrecen-pistas-sobre-enfermedades-emergentes (opinión de la OMS sobre la importancia de incorporar la epidemiología basada en aguas negras a prácticas de salud pública de forma regular y su uso a lo largo del tiempo).

Comparte este artículo en redes sociales