UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
P
ROGRAMA DE
P
ÓS
-
GRADUAÇÃO EM
S
ANEAMENTO
,
M
EIO
A
MBIENTE E
R
ECURSOS
H
ÍDRICOS
AVALIAÇÃO DO RISCO MICROBIOLÓGICO
ASSOCIADO À OCORRÊNCIA DE
PROTOZOÁRIOS EM SISTEMAS DE
ABASTECIMENTO DE ÁGUA:
UM ESTUDO NA CIDADE DE DIVINÓPOLIS,
MINAS GERAIS.
Patrícia Maria Ribeiro Machado Leal
AVALIAÇÃO DO RISCO MICROBIOLÓGICO
ASSOCIADO À OCORRÊNCIA DE PROTOZOÁRIOS
EM SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA:
UM ESTUDO NA CIDADE DE DIVINÓPOLIS,
Patrícia Maria Ribeiro Machado Leal
AVALIAÇÃO DO RISCO MICROBIOLÓGICO
ASSOCIADO À OCORRÊNCIA DE PROTOZOÁRIOS
EM SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA:
UM ESTUDO NA CIDADE DE DIVINÓPOLIS,
MINAS GERAIS.
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos da Universidade Federal de Minas Gerais, como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos.
Área de concentração: Saneamento
Linha de pesquisa: Saúde Ambiental - Impacto das condições ambientais sobre a saúde
Orientador: Prof. Dr. Léo Heller
Co-orientador: Msc. Daniel Adolpho Cerqueira
Belo Horizonte
Página com as assinaturas dos membros da banca examinadora, fornecida pelo Colegiado do Programa
Aos meus Pais,
Armando e Wanda
“A vida é uma estrada. São caminhos
longos, difíceis, ora, semeados de alegria e
sonhos. São lutas, esforços e também conquistas
e vitórias. Meus pés palmilham essa estrada, mas
meu coração, estará sempre pulsando para o
mundo inteiro”.
(Wanda Ribeiro Machado)
AGRADECIMENTOS
Ao finalizar este trabalho, percebi o quanto as pessoas que contribuíram e participaram desta dissertação farão sempre parte de minha história. Com carinho agradeço a todos vocês:
• Primeiramente, quero agradecer a Deus por ter sempre iluminado e abençoado os meus caminhos;
• Aos meus queridos pais, Armando e Wanda, por suas palavras carinhosas que a todo momento me trouxeram paz, felicidade e força para lutar e superar as dificuldades;
• Ao meu querido esposo, Miguel Ângelo, que sempre esteve ao meu lado e me incentivando, agradeço pela paciência e compreensão;
• Aos meus queridos irmãos, Júnior, Cassia, Marcus, Cláudio e Maurício que sempre me apoiaram e incentivaram a minha caminhada;
• Aos meus amados sobrinhos, Gustavo, Natany, Bárbara, Letícia, Carol, Mariana, Pedro Henrique e João Paulo que acompanharam este trabalho - “Tia Patty você está estudando a água?” “Por que você estuda muito?” – agradeço o carinho de vocês;
• Às minhas cunhadas Júnia, Fátima e Ana Maria, e aos meus cunhados Robson e Léo pelo apoio e amizade;
• À minha querida sogra Conceição, que sempre acompanhou meu trabalho, agradeço pela atenção e pelos maravilhosos lanches;
• À Companhia de Saneamento de Minas Gerais (COPASA), agradeço pelo financiamento, sem o qual não seria possível a realização da pesquisa;
• Ao meu amigo e mestre Daniel, que sempre me apoiou e muito me ensinou sobre a microbiologia ambiental, agradeço pela sua participação e grande ajuda na elaboração deste trabalho;
• Agradeço as colegas da COPASA, Cristina Schembri, Fátima e Marília pelo apoio e colaboração;
• Aos meus colegas da COPASA/ Distrito de Divinópolis, especialmente na pessoa do Carlinhos, Jumarly, Claudenice, Márcio, Adaílson e Patrick, que muito trabalharam nesta pesquisa, agradeço pela colaboração, amizade, dedicação e disponibilidade da coleta dos dados;
• À Adriana, bioquímica da Secretaria Municipal de Saúde de Divinópolis (SEMUSA) e a Marilene, que nos ajudou fornecendo os dados de Giardia, o meu agradecimento pela sua colaboração e amizade;
• Aos meus colegas do Laboratório Central da COPASA, Adriana, Ronaldo Ribeiro, Benedito, Grace, Marcelo Zeferino, Adílson, Nágela, Francisco Machado, Patrícia Gallinari, Marly, Floriano, Volney, Geraldo, Arley, Paulinho, Ronaldo Antônio, Airis, Carlinhos, agradeço a todos vocês pela amizade e pela colaboração para a realização deste trabalho;
• Ao meu colega Fernando Jardim, que sempre me apoiou e muito me incentivou, agradeço pela sua colaboração na correção deste trabalho;
• À minha amiga Larissa, que sempre me apoiou com suas palavras de incentivo, agradeço pelo seu carinho e pela sua amizade;
• Agradeço à Maria Berenice, pela sua amizade e por ter me “apresentado” o
Cryptosporidium e a Giardia, e que desde então eu não consegui mais separar deles;
• Agradeço pela dedicação da secretária Iara, dos professores e demais funcionários do departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais;
• Às minhas colegas do curso, Sara, com todo seu carinho, Lenora, com sua meiguice, Carol, Vívian e Josiane, agradeço pela amizade e pelo companheirismo;
• Ao meu orientador, Professor Leó Heller, agradeço pela confiança, pela sabedoria, pela dedicação e por ter me aceitado como sua orientada permitindo que esse sonho se concretizasse.
RESUMO
Cryptosporidium spp. e Giardia sp. são parasitos protozoários cosmopolitas, que têm causado
muitos surtos de doenças gastrointestinais associados ao consumo de água. A persistência ambiental dos (oo) cistos de Cryptosporidium e Giardia é reconhecidamente elevada, podendo sobreviver por vários meses no ambiente e são também resistentes aos desinfetantes utilizados nos processos de tratamentos convencionais para o abastecimento de água. O presente trabalho avaliou o risco microbiológico para oocistos de Cryptosporidium spp. e cistos de Giardia sp. a partir do estudo dos padrões de ocorrência em mananciais superficiais e da eficiência de remoção por sistemas de tratamento de água. Foi selecionada a cidade de Divinópolis (cerca de 200.000 habitantes), do Estado de Minas Gerais, com dois sub-sistemas de tratamento de água de ciclo completo (sub-sistema Itapecerica e sub-sistema Pará), sendo que cada sub-sistema apresentou diferentes concentrações de poluição fecal e vazões de operação. Foram realizadas quatro coletas mensais de água bruta e tratada nas respectivas ETAs em estudo, no período de setembro de 2004 a janeiro de 2005, para avaliação da freqüência de ocorrência de Cryptosporidium spp. e Giardia sp. e para avaliação dos parâmetros de qualidade de água. Os dados bacteriológicos confirmaram o maior comprometimento do Rio Itapecerica quanto à poluição fecal e consequentemente uma maior pressão de (oo) cistos de Cryptosporidium spp. e de Giardia sp. No sentido de avaliar possíveis diferenças nas concentrações de oocistos de Cryptosporidium spp. e cistos de
Giardia sp. foram coletadas duas amostras quinzenais do esgoto doméstico no período de
novembro a dezembro de 2004 em cada área de abrangência. Não foi observada diferença entre essas concentrações nas amostras de esgoto coletadas. Por meio da análise estatística dos dados, observou-se forte relação entre o parâmetro físico turbidez e a ocorrência de
Giardia no sub-sistema Itapecerica. Os dados epidemiológicos foram levantados nos meses de
janeiro e junho de 2005 para a verificação da prevalência de giardíase em uma amostra da população, referentes a um período de dez meses (outubro, novembro e dezembro de 2003; fevereiro, maio, junho, agosto, setembro, outubro e novembro de 2004). Foram observadas taxas de 3,2% (0,9% de erro amostral) e 4,1% (2,1% de erro amostral) de prevalência de
Giardia em pessoas residentes nas áreas que são abastecidas pelos sub-sistemas Itapecerica e
Pará, respectivamente. A aplicação da metodologia de avaliação de risco revelou uma significância epidemiológica para a população quanto à ingestão diária de (oo) cistos de
ABSTRACT
Cryptosporidium spp. and Giardia sp are cosmopolites parasites protozoa who have caused
many enteritis disease break through connected to water consumption. Their environmental persistence is regarded as high, being able to survive for several months, and are also resistant to disinfectants products used in conventional water treatment processes. The present work assessed Cryptosporidium spp. oocysts and Giardia sp cysts microbiological risk, basing on the study of its occurrence pattern in water sources and the efficiency of its removal by water treatment processes. Divinópolis, a city of 200000 inhabitants in the state of Minas Gerais - Brazil, was selected. The water treatment system in Divinópolis comprises two complete cycle subsystems, (subsystem Itapecerica and subsystem Pará), each one presenting different concentrations of faecal pollution and operational inflow rate. Samples were collected four times per month, at each Water Treatment Plant, from September 2004 to January 2005, for both, raw and treated waters, with the aim of evaluating Cryptosporidium spp. and Giardia sp. occurrence frequency and also other water quality parameters. Bacteriological data confirmed that the level of faecal pollution in higher in Rio Itapecerica when compared with that of Rio Pará. Cryptosporidium and Giardia are expected to follow the same pattern. To enable the evaluation of possible different concentrations of those protozoa in the two studied water sources, fortnight sewage samples were collected throughout November and December 2004 within each river basin. No difference was observed when comparing the concentrations found in the samples collected. From a statistical analysis of dates, it was observed a strong relationship between the level of the physical parameter turbidity and Giardia occurrence in Itapecerica subsystem. January and June 2005 epidemiological data were studied in order to access the prevalence of giardiasis in a population sample referring to a ten month period (October, November and December/2003; February, May, June August, September, October and November/2004). According to those data, giardiasis was prevalent at a 3.2% rate (0.9% sampling error) in Itapecerica subsystem area and at 4.1% rate (2.1% sampling error) in Pará subsystem area. By applying the risk assessment methodology it was observed an epidemiological significance for the population, related to the daily intake of Cryptosporidium oocysts and Giardia cysts present in both raw and treated water.
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS ...VIII LISTA DE TABELAS ... X LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS... XII
1 INTRODUÇÃO... 1
2 OBJETIVOS... 5
OBJETIVO GERAL... 5
OBJETIVOS ESPECÍFICOS... 5
3 REVISÃO DA LITERATURA... 6
1.1 ALGUNS ASPECTOS DA BIOLOGIA E PERSISTÊNCIA AMBIENTAL DO PROTOZOÁRIO CRYPTOSPORIDIUM SPP. ... 6
1.2 ALGUNS ASPECTOS DA BIOLOGIA E PERSISTÊNCIA AMBIENTAL DO PROTOZOÁRIO GIARDIA SP... ... 8
3.3 OCORRÊNCIA DOS PROTOZOÁRIOS CRYPTOSPORIDIUM SPP. E GIARDIA SP. EM PAÍSES DESENVOLVIDOS E EM DESENVOLVIMENTO... 9
3.4 REMOÇÃO DOS PROTOZOÁRIOS CRYPTOSPORIDIUM SPP. E GIARDIA SP. EM SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA... 12
3.5MÉTODOS ATUAIS DE DETECÇÃO DOS PROTOZOÁRIOS CRYPTOSPORIDIUM SPP. E GIARDIA SP. ... 13
3.6LEGISLAÇÃO E MONITORAMENTO EM OUTROS PAÍSES E NO BRASIL SOBRE A OCORRÊNCIA DOS PROTOZOÁRIOS CRYPTOSPORIDIUM SPP. E GIARDIA SP. EM ÁGUA... 15
3.7INDICADORES MICROBIOLÓGICOS DA QUALIDADE DA ÁGUA... 16
3.8AVALIAÇÃO DE RISCO... 19
4 MATERIAL E MÉTODOS ... 22
4.1CARACTERIZAÇÃO DA CIDADE ESTUDADA... 22
4.2COLETA DAS AMOSTRAS SOBRE A QUALIDADE DA ÁGUA... 24
4.2.1 Pesquisa de (oo) cistos de Cryptosporidium spp. e Giardia sp. nas amostras de água ... 24
4.2.2 Para a determinação de coliformes totais, Escherichia coli, Enterococcus sp. e bactérias esporogênicas aeróbias... 26
4.3COLETA DE AMOSTRAS DE ESGOTO DOMÉSTICO... 26
4.3.1 Pesquisa de (oo) cistos de Cryptosporidium spp. e Giardia sp. nas amostras de esgoto doméstico ... 26
4.4DETERMINAÇÕES ANALÍTICAS... 28
4.4.1 Pesquisa de (oo) cistos de Cryptosporidium spp. e Giardia sp. nas amostras de água ... 28
4.4.2 Determinação de coliformes totais e E. coli ... 31
4.4.3 Determinação de Enterococcus sp. ... 31
4.5COLETA DE DADOS EPIDEMIOLÓGICOS... 32
4.5.1 Demanda laboratorial ... 32
4.6TRATAMENTO DOS DADOS... 34
4.6.1 Análise dos dados ... 34
4.6.2 Avaliação quantitativa do risco microbiológico... 36
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ... 37
5.1ANÁLISES DA QUALIDADE DA ÁGUA... 37
5.1.1 Pesquisa de (oo) cistos de Cryptosporidium spp. e Giardia sp. nas amostras de água bruta... 37
5.1.2 Pesquisa de (oo) cistos de Cryptosporidium spp. e Giardia sp. nas amostras de água tratada... 47
5.1.3 Determinação dos indicadores de eficiência de tratamento nas amostras de água bruta e tratada ... 49
5.1.4 Avaliação da remoção da turbidez nos dois sub-sistemas ... 51
5.2ANÁLISES DO ESGOTO DOMÉSTICO... 53
5.3ANÁLISE DOS DADOS EPIDEMIOLÓGICOS... 53
5.4AVALIAÇÃO QUANTITATIVA DO RISCO MICROBIOLÓGICO... 58
6 CONCLUSÕES... 60
7 RECOMENDAÇÕES ... 61
8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 62
LISTA DE FIGURAS
Figura 4.1 - Vista parcial da ETA do sub-sistema Itapecerica...23
Figura 4.2 - Vista parcial da ETA do sub-sistema Pará...23
Figura 4.3 - Ponto de coleta da água bruta do sub-sistema Itapecerica ... 24
Figura 4.4 - Ponto de coleta da água bruta do sub-sistema Pará ... 25
Figura 4.5 - Ponto de coleta da água tratada do sub-sistema Itapecerica ... 25
Figura 4.6 - Ponto de coleta da água tratada do sub-sistema Pará ... 26
Figura 4.7 - Ponto de coleta do esgoto doméstico da área de abrangência do sub-sistema Itapecerica lançado no rio Itapecerica... 27
Figura 4.8 - Ponto de coleta do esgoto doméstico da área de abrangência do sub-sistema Pará lançado no rio Itapecerica ... 27
Figura 4.9 - Sistema Filta-Max - IDEXX/EUA...28
Figura 4.10 - Eluição das amostras de água em Stomacher...29
Figura 4.11 - Concentração das amostras em centrífuga...29
Figura 4.12 - Kit Dynal - Oslo/ Noruega...30
Figura 4.13 - Dissociação térmica a 800C em banho seco...30
Figura 4.14 - Kit Merifluor/EUA...31
Figura 4.15 - Microscopia por DAPI, CID e epifluorescência (micróscopio Leica/ Alemanha...31
Figura 4.16 - Amostras de fezes concentradas pelo método HPJ na Secretaria Municipal de Saúde de Divinópolis/ MG...33
Figura 5.1 - Correlação entre as variáveis E. coli e Cryptosporidium na água bruta do sub-sistema Itapecerica...41
Figura 5.2 – Correlação entre as variáveis E. coli e Giardia na água bruta do sub-sistema Itapecerica...41
Figura 5.3 – Correlação entre as as variáveis Cryptosporidium e Enterococcus na água bruta do sub-sistema Itapecerica...42
Figura 5.4 – Correlação entre Giardia e Enterococcus na água bruta do sub-sistema
Itapecerica...42
Figura 5.5 – Correlação entre as variáveis E. coli e Giardia na água bruta do sub-sistema
Pará...43
Figura 5.6 - Correlação entre as variáveis Cryptosporidium e Turbidez na água bruta do
sub-sistema Itapecerica...45
Figura 5.7 - Correlação entre as variáveis Turbidez e Giardia na água bruta do sub-sistema
Itapecerica...45
Figura 5.8 - Correlação entre as variáveis Turbidez e Giardia na água bruta do sub-sistema
Pará...45
Figura 5.9 – Correlação entre as variáveis E. coli e Turbidez na água bruta do sub-sistema
Itapecerica...45
Figura 5.10 – Proporção de exames positivos para Giardia por faixa etária na área abastecida
pelo sub-sistema Itapecerica... 56
Figura 5.11 – Proporção de exames positivos para Giardia por sexo na área abastecida pelo
sub-sistema Itapecerica ... 56
Figura 5.12 – Proporção de exames positivos para Giardia por faixa etária na área abastecida
pelo sub-sistema Pará... 57
Figura 5.13 – Proporção de exames positivos para Giardia por sexo na área abastecida pelo
LISTA DE TABELAS
Tabela 3.1 - Surtos de criptosporidiose de veiculação hídrica...10 Tabela 3.2 - Concentração de cloro (C) e a função Ct para inativação de 99% dos
microrganismos testados...12
Tabela 3.3 - Valores de log de remoção de (oo) cistos de Cryptosporidium e Giardia em
diferentes tipos de tecnologias de tratamento...13
Tabela 4.1 - Caracterização dos sub-sistemas Itapecerica e Pará, Divinópolis/MG... 22 Tabela 5.1- Concentração (oo) cistos de Cryptosporidium spp. e Giardia sp.por 10 L em
amostras de água bruta do sub-sistema Itapecerica, Divinópolis – MG ... 37
Tabela 5.2 - Concentração (oo) cistos de Cryptosporidium spp. e Giardia sp. em amostras de
água bruta do sub-sistema Pará, Divinópolis – MG ... 38
Tabela 5.3 – Análise descritiva e comparativa da ocorrência de Giardia nos sub-sistemas
Itapecerica e Pará, Divinópolis – MG... 39
Tabela 5.4 - Concentração dos indicadores de poluição fecal em amostras de água bruta do
sub-sistema Itapecerica, Divinópolis – MG ... 39
Tabela 5.5 - Concentração dos indicadores de poluição fecal em amostras de água bruta do
sub-sistema Pará, Divinópolis – MG ... 40
Tabela 5.6 – Análise descritiva e comparativa da ocorrência de E. coli nos sub-sistemas
Itapecerica e Pará, Divinópolis – MG... 44
Tabela 5.7 – Análise descritiva e comparativa da ocorrência de Enterococcus spp. nos
sub-sistemas Itapecerica e Pará, Divinópolis – MG... 44
Tabela 5.8 - Concentração de (oo) cistos de Cryptosporidium spp. e Giardia sp por 10 L em
amostras de água bruta e tratada do sub-sistema Itapecerica, Divinópolis- MG...47
Tabela 5.9 - Concentração de (oo) cistos de Cryptosporidium spp. e Giardia sp por 10 L em
amostras de água bruta e tratada do sub-sistema Pará, Divinópolis- MG...48
Tabela 5.10 - Concentração dos indicadores de avaliação de eficiência em amostras de água
bruta e tratada do sub-sistema Itapecerica, Divinópolis – MG ... 49
Tabela 5.11 - Concentração dos indicadores de avaliação de eficiência em amostras de água
Tabela 5.12 – Análise descritiva e comparativa dos log de remoção de bactérias
esporogênicas aeróbias entre os sub-sistemas Itapecerica e Pará, Divinópolis – MG... 50
Tabela 5.13 - Valores e log de remoção de turbidez do sub-sistema Itapecerica/Divinópolis–
MG...51
Tabela 5.14 - Valores e log de remoção de turbidez do sub-sistema Pará/ Divinópolis–
MG... ... 52
Tabela 5.15 - Concentração de (oo) cistos de Cryptosporidium spp. e Giardia sp. por 10L em
amostras de esgoto doméstico lançados na área de abastecimento dos sub-sistemas Itapecerica e Pará/ Divinópolis– MG ... 53
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS
AIDS: Síndrome da Imunodeficiência Adquirida
AQRM: Avaliação Quantitativa do Risco Microbiológico APHA: American Public Health Association
CDC: Centro de Controle e Prevenção de Doenças CID: Contraste de Interferência Diferencial
COPASA: Companhia de Saneamento de Minas Gerais DAPI: 4',6-diamidino-2-fenilindol
DATASUS: Banco de Dados do Sistema Único de Saúde ETAs: Estações de Tratamento de Água
FITC: Reagente para Microscopia de epifluorescência g: Aceleração devido a gravidade
HPJ: Método de Hoffman, Pons e Janer (sedimentação espontânea) ID50: Dose infecciosa que resulta em 50% de hospedeiros infectados
IMS: Imunoseparação magnética Log: Unidade logarítmica NMP: Número mais provável
PCR: Reação em Cadeia de Polimerase PSF: Programa Saúde da Família rpm: Rotações por minuto
SEMUSA: Secretaria Municipal de Saúde de Divinópolis sp. Espécie
spp. Espécies
UFC: Unidade Formadora de Colônia UNT: Unidade Nefelométrica de Turbidez
USEPA: Agência de Proteção Ambiental Americana WHO: Organização Mundial de Saúde
1 INTRODUÇÃO
Existem muitas evidências de que a saúde contribui efetivamente para a qualidade de vida das pessoas, assim como diversos componentes da vida social humana contribuem, direta ou indiretamente, para que essas pessoas tenham um elevado nível de saúde (BUSS, 2000 apud ROUQUAYROL e ALMEIDA FILHO, 2003).
A Organização Pan-americana de Saúde (OPAS), reconhecendo que contextos econômicos e sociais desempenham papel determinante na saúde da população, propõe que sejam aumentados os esforços no sentido de caracterizar as desigualdades da situação sanitária das populações e do acesso aos serviços de saúde, identificando os grupos de maior risco, para que medidas efetivas produzam um impacto de melhoria da saúde dessas populações (OPAS, 1998 apud ROUQUAYROL e ALMEIDA FILHO, 2003).
Diversas lacunas no conhecimento sobre a relação saneamento-saúde serão supridas a partir da realização de um número cada vez maior de estudos epidemiológicos. A concepção de estudos que possam instrumentalizar ações e políticas de saneamento e de saúde deve ser desenvolvida. Ênfase necessita ser colocada em protocolos que permitam estabelecer prioridades de intervenção, seja dentre diversas medidas de saneamento e outras ações de saúde pública (HELLER, 2000).
Intervenções no sentido de melhorar a qualidade da água de consumo proporciona benefícios significativos à saúde. As doenças relacionadas a contaminação da água constituem as maiores ameaças à saúde humana. Os guias para o controle de qualidade da água de consumo, editados em sua terceira edição pela Organização Mundial de Saúde (WHO, 2004) enfatizam o impacto de uma água microbiologicamente inadequada para a saúde, registrando anualmente cerca de dois milhões de mortes por ano.
Existem três principais tipos de microrganismos patogênicos que podem ser encontrados na água de consumo: bactérias, vírus e protozoários. Esses microrganismos ocorrem como resultado de contaminação fecal de homens e animais. As águas superficiais, como os lagos, rios e represas são mais passíveis de contaminação com esses microrganismos do que as águas subterrâneas, exceto aquelas susceptíveis à contaminação por aqüíferos superficiais.
Quando o tratamento da água não remove adequadamente esses microrganismos, a redução do risco de doenças pode ficar comprometida. Assim, para se reduzirem a um nível aceitável de transmissão de doenças de veiculação hídrica, deve-se adotar o sistema de múltiplas barreiras, em que vários processos de controle da qualidade da água, desde o manancial até o ponto de consumo, são aplicados para garantir a ausência desses microrganismos patogênicos.
Esses processos que compõem o sistema de múltiplas barreiras incluem a proteção da fonte de água, o uso apropriado de métodos eficientes de tratamento, a manutenção da rede distribuidora de água e a verificação rotineira de todo o sistema de abastecimento.
As infecções por protozoários parasitos intestinais representam um problema de saúde pública mundial. Têm alta prevalência em nosso país, principalmente na população pobre e em crianças, devido às precárias condições de saneamento básico, habitação e educação.
Cryptosporidium spp. e Giardia sp. são parasitos protozoários cosmopolitas, que têm causado
muitos surtos de doenças gastrointestinais associados ao consumo de água. O
Cryptosporidium parvum tem sido reconhecido como um patógeno humano desde 1976 e, na
última década, como um importante agente patogênico de veiculação hídrica.
Estes protozoários são transmitidos pela via fecal-oral, sendo que vários surtos de criptosporidiose e giardíase foram atribuídos ao consumo de água contaminada, submetidas ou não ao tratamento.
Com o advento da AIDS (Síndrome da Imunodeficiência Adquirida) na década de 1980, alguns protozoários assumiram grande relevância, como agentes de infecções oportunistas, tais como criptosporidiose, isosporíase e microsporidiose. A criptosporidiose, nessa época, era mais estreitamente associada a indivíduos imunodeficientes, mas hoje se reconhece sua importância epidemiológica entre indivíduos imunocompetentes.
No Brasil, cerca de 2.842 casos de criptosporidiose foram registrados no período de 1980 a 1997 entre os pacientes imunodeficientes, particularmente nos portadores da AIDS, sendo as regiões Nordeste e Sudeste do país as áreas mais afetadas (CRT, 1997, apud LIMA e STAMFORD, 2003). Acredita-se que o alto índice da criptosporidiose nessas regiões, possa ser devido, as más condições de saneamento na região Nordeste e na região Sudeste, por se
Nos indivíduos imunodeficientes, a criptosporidiose provoca uma diarréia grave, prolongada e recidivante, que pode cursar com síndrome de má absorção, perda de peso e evoluir para o óbito. No entanto, o estado imunológico não está relacionado à presença da doença, uma vez que a infecção pode ocorrer em indivíduos saudáveis, os quais apresentam um quadro clínico autolimitante (LIMA e STAMFORD, 2003).
A freqüência da giardíase e da criptosporidiose sofre variações quanto a distribuição mundial. Nos países desenvolvidos, a taxa é relativamente baixa, e o aumento destas taxas deve-se a surtos que não configuram um problema crônico com freqüências constantemente elevadas. Em países em desenvolvimento, essas taxas costumam ser elevadas, devido principalmente a contaminação da água por resíduos humanos e animais.
A importância de se avaliar o risco microbiológico associado à ocorrência de
Cryptosporidium e Giardia em ambientes aquáticos é reforçada pela Portaria 518 do
Ministério da Saúde (2004), que recomenda a pesquisa desses protozoários com o intuito de se atingir o padrão de potabilidade da água.
O monitoramento dos fatores de risco fornece um importante subsídio para o estabelecimento de estratégias de intervenção visando à redução de suas prevalências e à conseqüente redução da ocorrência das doenças, bem como para a avaliação da efetividade dessas medidas (ROUQUAYROL e ALMEIDA FILHO, 2003).
Por ser a água o veículo mais importante na transmissão da criptosporidiose e giardíase, muitos estudos têm sido feitos sobre a ocorrência dos patógenos causadores dessas infecções em águas superficiais, águas tratadas, subterrâneas e esgotos. Como essas doenças não são de notificação compulsória, fica comprometida a obtenção de dados da real ocorrência dessas parasitoses na população.
Dessa forma, o significado da presença dos protozoários Cryptosporidium e Giardia na água de consumo para a saúde pública tem sido determinado por meio da avaliação de risco (TEUNIS et al., 1997). Esse significado requer um conhecimento quantitativo de todos os fatores contribuintes como a concentração de oocistos e cistos na água bruta, a recuperação dos métodos de detecção, a viabilidade dos oocistos e cistos recuperados, a remoção desses organismos nos processos de tratamento e o consumo de água diário para que se possa então determinar a probabilidade de infecção no hospedeiro humano.
O presente trabalho procurou avaliar a influência da ocorrência de Cryptosporidium e Giardia em dois mananciais que abastecem uma população de aproximadamente 200 mil pessoas, a eficiência dos processos de tratamento da água de consumo e a prevalência da giardíase em uma amostra da população. A avaliação de risco proporcionou verificar o impacto das concentrações desses microrganismos e estimar os níveis de tratamento adequados na obtenção de água segura ao consumo humano.
2 OBJETIVOS
Objetivo geral
Avaliar o risco à saúde relacionado com o consumo de água com oocistos de Cryptosporidium spp. e cistos de Giardia sp. a partir do estudo dos padrões de ocorrência e remoção em dois diferentes sistemas de abastecimento de água da cidade de Divinópolis/ MG.
Objetivos específicos
• verificar a ocorrência de (oo) cistos de Cryptosporidium spp. e Giardia sp. nos mananciais abastecedores, associada aos indicadores Escherichia coli e Enterococcus spp., em diferentes concentrações de poluição fecal;
• avaliar as concentrações de (oo) cistos de Cryptosporidium spp. e Giardia sp. nos esgotos domésticos lançados em cada sistema produtor;
• associar os valores e taxas de remoção de (oo) cistos de Cryptosporidium spp e Giardia sp e do indicador físico, turbidez, e biológicos, coliformes e bactérias esporogênicas aeróbias;
• comparar a eficiência de dois sistemas de tratamento na remoção de indicadores e protozoários em função de suas diferenças operacionais;
• verificar a prevalência da giardíase em uma amostra da população, associados à água de distribuição dos dois sistemas de produção;
• avaliar quantitativamente o risco microbiológico para estimar o efeito da exposição ambiental aos microrganismos patogênicos.
3 REVISÃO DA LITERATURA
1.1 Alguns aspectos da biologia e persistência ambiental do
protozoário Cryptosporidium spp.
O Cryptosporidium é um protozoário parasito que pertence ao filo apicomplexa e todas as suas espécies são classificadas dentro da família Cryptosporidiidae, subordem Eimeriorina, ordem Eucoccidiorida, subclasse Coccidiasina e classe Coccidia (CAREY et al., 2003). Atualmente 11 espécies são reconhecidas dentro do gênero Cryptosporidium: C. andersoni, que infecta bezerros; C. baileyi e C. meleagridis que infectam aves; C. felis que tem o gato como hospedeiro; C. hominis encontrado em humanos; C. muris que infecta camundongos; C.
nasorum encontrado em peixes; C. parvum que infecta cerca de 152 espécies de mamíferos; C. saurophilum e C. serpentis que infectam muitos reptéis e C. wrairi que tem como
hospedeiro as cobaias (CAREY et al., 2004).
O Cryptosporidium tem um ciclo de vida que consiste de múltiplos estágios, típico de coccídeos entéricos, possuindo um único hospedeiro e envolvendo seis grandes estágios: encistamento, onde os esporozoítos são liberados do encistamento do oocisto; merogonia, onde ocorre a reprodução assexual; gametogonia, estágio onde são formados os gametas; fertilização do gameta pelo microgameta formando o zigoto; formação da parede dos oocistos; e esporogonia, formação dos esporozoítos dentro dos oocistos (CURRENT, 1986 apud HEALTH CANADA, 2004).
A transmissão da criptosporidose dá-se através da forma cística do protozoário que para este filo, taxonomicamente, é denominado de oocisto, que mede cerca de 4 a 6 µm. A parede dos oocistos é rica em ligações bissulfeto, que conferem uma barreira protetora para os esporozoítos infectivos. Comum entre os coccidianos, a parede dos oocistos é de dupla camada. A camada externa consiste de glicoprotéinas ácidas e é parcialmente removida pelo tratamento com hipoclorito de sódio, em solução de encistamento “in vitro”. Tem sido postulado que a rigidez e elasticidade da parede dos oocistos é conseqüência da camada central de glicoprotéinas/lipoprotéica, e da espessura filamentosa da camada interna, que acredita ser composta de glicoprotéinas (CAREY et al., 2004).
Surtos de criptosporidiose associados com o uso da água foram registrados na década de 1990 em sistemas de abastecimento de água do Reino Unido, além também de já terem sido registrados vários surtos da doença nos Estados Unidos. A criptosporidiose ganhou notoriedade a partir do surto de Milwaukee (EUA), onde cerca de 403.000 pessoas ficaram doentes, tendo havido 4.000 hospitalizações e 100 óbitos, devido a uma falha operacional no sistema de abastecimento de água daquela cidade (SMITH e ROSE, 1998).
O uso da biologia molecular para a determinação de genótipos de Cryptosporidium tem revelado que existem 2 genótipos predominantes em humanos. O genótipo 1, que atualmente refere-se ao Cryptosporidium hominis e que tem sido isolado somente de humanos, e o genótipo 2, que foi isolado em bezerros e em humanos expostos ao material fecal de bezerros contaminados (HEALTH CANADA, 2004).
A dose infecciosa média (ID50 – número de oocistos ingeridos resultando em 50% de
hospedeiros infectados) de Cryptosporidium parvum, em adultos voluntários saudáveis, foi determinado como 132 oocistos (DuPONT et al., 1995 apud CAREY et al., 2004). Com base no modelo matemático dos dados do surto de Milwaukee, Haas e Rose (1994) sugeriram que alguns indivíduos podem desenvolver criptosporidiose depois de ingerir apenas um oocisto. Os oocistos de Cryptosporidium possuem alta resistência ambiental, podendo sobreviver por mais de um ano à temperatura de 40C, incluindo água do mar (CACCIO et al., 2003). Temperaturas extremas afetam a viabilidade e a infectividade dos oocistos. Como a parede dos oocistos é constituída de numerosas proteínas (HARRIS, J.R e PETRY, F., 1999 apud CAREY et al., 2004) a desnaturação das mesmas a temperaturas elevadas pode romper a integridade da parede e expor os esporozoítos a condições prejudiciais à sua sobrevivência (CAREY et al., 2004).
A resistência dos oocistos aos desinfetantes utilizados nos processos de tratamentos convencionais para o abastecimento de água também é elevada, embora tenha sido relatado que em altas concentrações de cloro e ozônio os cistos de Giardia são menos resistentes do que os oocistos de Cryptosporidium (CACCIO et al., 2003).
1.2 Alguns aspectos da biologia e persistência ambiental do
protozoário Giardia sp.
O protozoário flagelado Giardia pertence ao filo Sarcomastigophora, família Hemamitidae, ordem Diplomonadida e classe Zoomastigophora. A transmissão de Giardia ocorre quando há a ingestão de água contaminada com fezes contendo os cistos, que medem cerca de 13 µm de comprimento e, com menor freqüência, por alimentos contaminados pelas fezes (HEALTH CANADA, 2004).
A transmissão da giardíase também se dá pelo contato pessoa a pessoa, que ocorre por transferência dos cistos presentes nas fezes de um indivíduo infectado. É provável que as pessoas infectadas, porém assintomáticas (situação muito comum) sejam mais importantes na transmissão do agente do que aquelas pessoas que apresentam diarréia (infecção sintomática). A taxonomia do gênero Giardia é baseada na definição de três espécies - Giardia duodenalis,
Giardia intestinalis e Giardia lamblia, que são causadoras de infecção no homem. Outras
espécies como Giardia muris, tem como hospedeiro os roedores e Giardia agilis infecta os anfíbios (HEALTH CANADA, 2004).
A infecção também ocorre pela ingestão de cistos em água ou alimentos contaminados. No intestino delgado, os trofozoítos sofrem divisão binária e chegam à luz do intestino, onde ficam livres ou aderidos à mucosa intestinal, por mecanismo de sucção. A formação do cisto ocorre quando o parasito transita o cólon, e neste estágio os cistos são encontrados nas fezes (forma infectante).
A dose infecciosa média dos cistos de Giardia lamblia em humanos é da ordem de 50 a 100 cistos, embora algumas pessoas possam se infectar com 1 a 10 cistos (RENDTORFF, 1954, apud FINCH e BELOSEVIC, 2002).
CACCIO et al. (2003) observaram que a persistência ambiental da Giardia é elevada e que os cistos podem sobreviver em água por mais de dois meses à temperatura de 80C. A resistência
ambiental e a prolongada viabilidade dos cistos de Giardia em águas com baixa temperatura, a natureza endêmica das infecções de Giardia em humanos e animais, a transmissão cruzada de espécies e a baixa dose infeciosa necessária para estabelecer colonização dentro de um
novo hospedeiro, são fatores que favorecem o potencial de propagação da giardíase (HEALTH CANADA, 2004).
3.3 Ocorrência dos protozoários Cryptosporidium spp. e Giardia sp. em
países desenvolvidos e em desenvolvimento
Estima-se que 0,6a 4,3% dos humanos são infectados com Cryptosporidium e 1,5 a 20% com
Giardia em todo mundo. O Cryptosporidum e a Giardia ocorrem em países desenvolvidos
usualmente por contaminação da água de consumo ou águas recreacionais. Em países em desenvolvimento, onde as condições de saneamento são precárias, a transmissão pode ser também de pessoa a pessoa e por alimentos contaminados por fezes (REDLINGER, 2002). Surtos de giardíase e de criptosporidiose associados com o uso da água foram registrados em décadas passadas principalmente nos Estados Unidos, Europa e Austrália (CACCIO et al., 2003). Até o início de 1980, a criptosporidiose era mais estreitamente associada a indivíduos imunodeficientes, mas hoje se reconhece sua importância epidemiológica entre indivíduos imunocompetentes.
O Centro de Controle e Prevenção de Doenças dos Estados Unidos tem considerado que 71% dos surtos de doenças de veiculação hídrica no período de 1993 a 1994 naquele país são devidos a criptosporidiose e a giardíase (CAREY et al., 2004).
Os surtos de criptosporidiose têm sido associados a águas superficiais tratadas e não tratadas, águas subterrâneas, sistemas de distribuição contaminados, água de consumo, águas recreacionais e águas de piscinas. Têm sido ainda relatados a transmissão via alimentar e diarréia em viajantes. A contaminação de águas superficiais não tratadas e tratadas por microrganismos patogênicos nos sistemas de abastecimento de água é de uma inquietude relevante, uma vez que numerosos surtos de criptosporidiose têm ocorrido em todo mundo (Tabela 3.1).
Tabela 3.1 - Surtos de criptosporidiose de veiculação hídrica
Ano, Local Tratamento Possível Fonte de Contaminação Número de casos Número de
Cryptosporidium isolado
1994, Condado de
Bexar, Texas, EUA -
Água de poço
contaminada por esgoto 79 -
1985, San Antonio, Texas, EUA
Cloração como o único tratamento; dentro dos padrões
para coliformes e turbidez
Esgoto como provável causa de contaminação
dos poços artesianos 2000
Oocistos detectados em 47 dos 79 indivíduos com diarréia; 34% dos oocistos eram infectivos
1987, Condado de Carrollton, Georgia, EUA
Tratamento de ciclo completo; dentro dos
padrões para coliformes e turbidez
Usuários de poços apresentaram significativamente menos
doença que os usuários do sistema público de
água
13.000
Média de 0,63 oocistos/L no sistema de distribuição; dos oocistos
detectados, 40% eram infectivos 1988, Doncaster,
EUA -
Contato com matéria
fecal em piscina 79 50 a 80 oocistos/L 1993,
Kitchener-Waterloo, Canadá Ciclo completo com pré-ozoniação
Possivelmente deficiência no reuso de água de lavagem de filtros 1000 - 1993, Milwaukee, Wisconsin, EUA Ciclo completo; ausência de coliformes
Oocistos passaram pelo
sistema de filtração 403.000 Densidade de 0,13 oocistos/L isolados de gelo 1997, West Hertfordshire e norte de Londres, Reino Unido -
Poço cárstico com influência de águas superficiais 345 0,2 oocistos/L na água bruta e de reuso; 0,3 oocistos/L na água tratada 2001, North Battleford, Canadá
Poços tratados com cloro e filtração; tratamento de ciclo completo de águas
superficiais
desconhecida 1.907 -
Fonte: CAREY, et al., 2004
A giardíase é reconhecida como infecção parasitária mais comum nos Estados Unidos. Uma investigação nesse país mostrou que 1 a 19% de amostras de fezes analisadas foram positivas para Giardia, enquanto que muitos outros parasitos foram detectados em <1% das amostras (CDC, 1991 apud GOFTI-LAROCHE et al, 2003). Foi estimado que a Giardia tem sido responsável por cerca da metade dos surtos de doenças de veiculação hídrica nos Estados Unidos (USEPA,2000, apud GOFTI-LAROCHE et al, 2003).
No Brasil, Franco et al (2001) observaram a ocorrência de (oo) cistos de Cryptosporidium e
oocistos de Cryptosporidium e 57% de cistos de Giardia em mananciais superficiais do Estado de São Paulo. Newman et al (1993) constataram a incidência de oocistos de
Cryptosporidium em 8 a 15% das amostras de episódios diarréicos em uma favela de
Fortaleza (CE), onde 22% das 18 amostras de água de fonte de abastecimento da comunidade apresentaram-se positivas para este microrganismo.
Machado e Cerqueira (2003), em um estudo de ocorrência e remoção de Cryptosporidium e
Giardia no rio das Velhas/MG, verificaram 96% de ocorrência para oocistos de Cryptosporidium e 100% para cistos de Giardia. Esses e outros percentuais citados sustentam
a proposta de utilização do conceito de barreiras múltiplas para o controle desses protozoários, considerando a fragilidade dos processos de desinfecção em sua inativação. Em uma pesquisa realizada em dois mananciais de abastecimento de água na cidade de Viçosa – MG, Heller et al (2004) verificaram que as concentrações médias de Giardia e de
Cryptosporidium foram da ordem de 4-7 cistos/L e 6-20 oocistos/L, respectivamente. Em
eventos de pico, foram encontradas concentrações tão altas quanto 510 oocistos de
Cryptosporidium/ L e 140 cistos de Giardia/ L.
Heller et al (2004), em um estudo da demanda laboratorial em Viçosa-MG, avaliando 3.463 exames parasitológicos de fezes, encontraram 10,6% de exames positivos para Giardia
lamblia, resultando em uma prevalência de 2,8%. A prevalência de enteroparasitas
concentra-se na faixa etária de 1 a 14 anos e em bairros com precária qualidade de vida e de infraestrutura de saneamento, logo, na população de mais baixa renda de Viçosa. Comparando a prevalência de exames positivos para protozoários intestinais segundo diferentes condições de saneamento, verificou-se que demonstram maior proteção os indivíduos que residem em casas com reservatório domiciliar de água para consumo tampado em relação aos que possuem ligação direta da rede, e os que residem em casas que dispõem seus esgotos em rede ou córrego, em relação aos que utilizam fossas.
Ladeia (2004) em um levantamento da ocorrência de Giardia lamblia em uma amostra da população de Montes Claros – MG, verificou que a proporção média desse protozoário em fezes foi de 3,62%, com 125 exames positivos num total de 3.450 exames de fezes realizados em um período de quatro meses de 2003.
Um estudo epidemiológico realizado em favelas de Belo Horizonte, que comparou três áreas com diferentes condições de saneamento, segundo indicadores de saúde de crianças entre um e cinco anos, mostrou prevalência total da criptosporidiose e da giardíase de 25%, revelando o risco de exposição da população amostrada em função das condições precárias de saneamento (AZEVEDO, 2003).
3.4 Remoção dos protozoários Cryptosporidium spp. e Giardia sp. em
sistemas de abastecimento de água
O controle microbiológico da água tem baseado historicamente no processo de desinfecção, em que o cloro, em suas diversas formas tem sido usado após as etapas físico-químicas de tratamento. Entretanto, as dosagens usuais de cloro, eficientes na desinfecção de bactérias e vírus têm se mostrado insuficientes na inativação de (oo) cistos de Cryptosporidium e Giardia em águas de abastecimento (FINCH e BELOSEVIC, 2002).
A Tabela 3.2 (CRAUN, 1996) apresenta os valores de concentração e tempo de contato (Ct) para inativação de alguns microrganismos em que se observa a fragilidade da Escherichia coli como indicadora da eficiência de inativação de outros microrganismos.
Tabela 3.2 - Concentração de cloro (C) e a função Ct para inativação de 99% dos
microrganismos testados
Organismo Temp (oC) pH Conc.cloro (mg/L) Valor CT
Escherichia coli 5 6,5 0,02 – 0,10 0,02 23 7,0 0,1 0,014 Poliovírus 20 6,0 0,3 - 0,7 0,5 - 0,7 Giardia lamblia 5 7,0 2,0 – 8,0 25,5- 44,8 25 7,0 1,5 < 15 Cryptosporidium parvum 25 7,0 80 7.200
Fonte: Adaptado de Sterling (1990 ) apud Craun (1996 )
Diante da fragilidade da desinfecção como processo de controle de microrganismos com padrões de resistência superiores às bactérias patogênicas e indicadoras, o controle de (oo) cistos de Cryptosporidium e Giardia tem sido obtido através da filtração, preferencialmente precedida de coagulação. Vieira (2002) demostrou a eficiência da filtração lenta na remoção de oocistos de Cryptosporidium em diversas taxas de filtração.
eficiência do controle desses protozoários. LeChevallier e Au (2004) reuniram vários trabalhos sobre remoção física e físico-química de (oo) cistos de Cryptosporidium e Giardia em que nem sempre ficou demonstrada a relação da remoção desses protozoários à obtenção de reduzidos valores de turbidez.
As estações de tratamento da água por ciclo completo, quando devidamente operadas, têm demonstrado uma eficiência próxima a 3 log de remoção de (oo) cistos de Cryptosporidium e
Giardia. O melhoramento das operações unitárias, preponderantemente o processo da
coagulação, tem sido o principal avanço para o controle desses protozoários e garantia da qualidade microbiológica da água de abastecimento (LeCHEVALLIER e AU, 2004; USEPA, 2001 a; NIEMINSKI e ONGERTH, 1995).
A Tabela 3.3, obtida dos Guidelines for Canadian Drinking Water Quality (HEALTH CANADA, 2004) apresenta os valores de log atribuídos a diferentes tipos de tecnologias de tratamento de águas de abastecimento na remoção de (oo) cistos de Cryptosporidium e
Giardia.
Tabela 3.3 - Valores de log de remoção de (oo) cistos de Cryptosporidium e Giardia em
diferentes tipos de tecnologias de tratamento.
Tecnologias Log de remoção de (oo) cistos de
Cryptosporidium e Giardia
Filtração pós ciclo completo 3,0 Filtração Direta 2,5 Filtração lenta em areia e terra diatomácea 3,0
Micro e Ultrafiltração, Nanofiltração e
Osmose Reversa Teste específico*
* Não há definição de valores de log de remoção porquanto a eficiência é avaliada pela manutenção da integridade das membranas.
3.5 Métodos atuais de detecção dos protozoários Cryptosporidium spp.
e Giardia sp.
Atualmente o método 1623 da Agência de Proteção Ambiental Americana (USEPA, 2001 b) é um dos mais amplamente usados para detecção simultânea de Cryptosporidium e Giardia em água. Entretanto, esse e outros métodos existentes para detecção dos protozoários
Cryptosporidium e Giardia não determinam a viabilidade ou infectibilidade dos oocistos e
A validação do protocolo 1623 da USEPA (2001b) tem permitido a padronização de técnicas de filtração, eluição, concentração, imunoseparação magnética e microscopia de epifluorescência para a identificação desses protozoários. A padronização dessas técnicas acarretou um aumento significativo da performance do método 1623.
Assim, o estudo de validação do método 1623, coordenado pela USEPA (2001c), registrou média de recuperação de 38% de oocistos de Cryptosporidium e 42% de cistos de Giardia em amostras de águas naturais.
Bukhari et al (1998) relatam que o procedimento de concentração provoca um acúmulo de resíduos na amostra de água, sendo necessário o procedimento de clarificação para separá-los dos oocistos e permitir a sua detecção, porém o grau de purificação pode ser variável e o sobrenadante pode conter, além de oocistos, inúmeras partículas e células de algas que interferem na identificação dos oocistos por microscopia de imunofluorescência.
O processo de imunoseparação magnética (IMS) em que os (oo) cistos são separados da matéria orgânica contida na amostra através de uma barra magnética, permite maior purificação da amostra analisada. Embora esse procedimento reduza os falsos positivos da amostra, ainda é um procedimento de custo elevado. De acordo com Fricker e Clancy (1998 apud HEALTH CANADA, 2004), os (oo) cistos de Cryptosporidium e Giardia semeados em amostras de água de baixa turbidez podem ser recuperados com uma eficiência de mais de 90%.
Pesquisas de biologia molecular também têm sido desenvolvidas para detecção de (oo) cistos de Cryptosporidium e Giardia, especialmente a reação de cadeia em polimerase (PCR) em associação com IMS (IMS-PCR). A PCR é altamente sensível e específica, quando combinada com outras técnicas de biologia molecular, que podem distinguir espécies e genótipos de Cryptosporidium. A informação genotípica pode ser usada para auxiliar na identificação de potenciais fontes de hospedeiros de Cryptosporidium responsável por vários surtos (MORGAN et al., 1997; WIDMER et al., 1998; LOWERY et al., 2000 apud HEALTH CANADA, 2004).
A detecção dos oocistos e cistos em amostras ambientais não fornecem nenhuma informação acerca da viabilidade dos parasitos e sua capacidade de causar alguma infecção em um
de viabilidade, desde que oocistos não encistados, diga-se não viavéis, possam causar alguma infecção em animais (NEUMANN et al., 2000 apud FINCH e BELOSEVIC, 2002).
3.6 Legislação e monitoramento em outros países e no Brasil sobre a
ocorrência dos protozoários Cryptosporidium spp. e Giardia sp. em
água
Recomendações e padrões são estabelecidos para o monitoramento de Cryptosporidium e
Giardia em várias partes do mundo. A legislação americana, através da sua Agência de
Proteção Ambiental, estabeleceu o monitoramento para esses protozoários, determinando níveis de remoção de 2 log (99%) para Cryptosporidium e 3 log (99,9%) para Giardia (USEPA, 1989). Com o objetivo de reduzir a transmissão desses mircroganismos patogênicos de veiculação hídrica, essa agência trabalha com uma visão de risco aceitável, estabelecendo dessa forma o máximo de uma infecção em cada 10.000 pessoas por ano (10-4).
As legislações australiana e canadense, Australin Drinking Water Guidelines (2002) e a Safe
Drinking Water Guidelines (2001), enfatizam a implementação do uso de barreiras múltiplas
como forma de prevenir e controlar a transmissão desses microrganismos patogênicos, não apontando níveis de remoção.
No Reino Unido, agência Drinking Water Inspectorate (1999) definiu, em seu padrão de potabilidade, o monitoramento diário da presença de Cryptosporidium na água tratada fornecida à população, e determina que o número de oocistos de Cryptosporidium presentes nas amostras deve ser no máximo de 10/100L. Esse guia também enfatiza a implementação da sistemática de barreiras múltiplas como forma de controle desses protozoários.
A Portaria 518/2004 do Ministério da Saúde do Brasil recomenda a pesquisa de (oo) cistos de
Cryptosporidium e Giardia e de enterovírus, enfatizando a importância da redução da
turbidez em níveis inferiores a 0,5 UT como forma de otimizar o controle microbiológico da água potável, embora não exista nenhuma regulamentação nacional que estabeleça o monitoramento desses protozoários ou de quaisquer outros microrganismos patogênicos em águas a serem destinadas ao consumo humano.
Allen et al (2000) relatam que apenas o monitoramento de microrganismos patogênicos não permite a confirmação da presença ou ausência de microrganismos infecciosos na água de
consumo humano, devendo ser feito a otimização dos processos de tratamento e da proteção da fonte, bem como outras medidas que assegurem a integridade do sistema. A otimização do tratamento compõem o sistema de múltiplas barreiras, que também inclui desde a proteção da fonte até o ponto de consumo da água, de forma a garantir a ausência de microrganismos patogênicos.
Rose et al (2002), em um trabalho de revisão sobre risco e controle da criptosporidiose, enfatizam que o monitoramento com novas metodologias de detecção de oocistos de
Cryptosporidium irá permitir uma melhor avaliação da ocorrência da doença em níveis
endêmicos e igualmente a determinação das fontes e causas dos surtos e que as informações poderão ser usadas para minimizar sua transmissão hídrica.
3.7 Indicadores microbiológicos da qualidade da água
A presença de coliformes, incluindo a Escherichia coli, em mananciais, pode ser um indicador útil da presença de bactérias, mas não de protozoários parasitos. O microrganismo
E. coli é mais representativo de poluição fecal do que outros coliformes, porque ocorre em
número elevado no material de origem fecal, e geralmente não ocorre em nenhum outro lugar no ambiente.
Muitas das dificuldades em correlacionar a presença de indicadores bacterianos à presença de protozoários é devido à diferença de susceptibilidade dos protozoários aos processos de tratamento, particularmente à ação do cloro. O cloro é um desinfetante que é mais efetivo contra bactérias e vírus do que para protozoários, tornando limitado o uso dos coliformes como um parâmetro de avaliação de eficiência desse processo de tratamento para a remoção de protozoários (SOBSEY, 1989 apud STEVENS et al., 2003).
Os novos guias da Organização Mundial de Saúde (WHO, 2004) ressaltam a importância em distinguir os parâmetros microbiológicos que mostram indício da presença de patogênicos fecais daqueles que são utilizados para avaliar a efetividade dos processos de tratamento. Para isso, os guias propõem os termos index e indicador. Como index os guias estabelecem os microrganismos que sugerem a presença de contaminação fecal, originária de animais e humanos, e por consequência de organismos patogênicos. Como indicador eles sugerem os microrganismos a serem utilizados para avaliar a efetividade dos processos de tratamento.
a turbidez, que pode ser usada como indicador de eficiência do processo de filtração.
A E. coli é reconhecida como o mais adequado “index” da poluição fecal como forma de avaliar o risco à saúde pública por meio do monitoramento da qualidade da água. O elevado número de E. coli nas fezes humanas e de animais de sangue quente favorece seu uso como “index” de poluição fecal, considerando não ser detectado em ambientes aquáticos não poluídos por fezes (EDBERG et al., 2000).
A E. coli é o microrganismo escolhido nos guias da OMS (WHO, 2004) tanto para o monitoramento quanto para a vigilância da qualidade da água de consumo humano, embora seja mais sensível à cloração do que vírus entéricos e protozoários. Na prática a E. coli é parâmetro de avaliação da eficiência de desinfecção da água apenas no controle de bactérias patogênicas, como aquelas causadoras da febre tifóide e da cólera.
Para aumentar a confiabilidade dos resultados da qualidade da água, especialmente para o monitoramento da poluição fecal, as análises para Enterococcus têm sido usadas. Os enterococcos são um grupo de bactérias mais freqüentemente sugeridas como alternativa para coliformes, e o interesse do uso deste grupo como indicador da qualidade da água vem desde 1900, quando eles foram encontrados como bactérias comensais comuns do intestino de animais de sangue quente (GLEESON e GRAY, 1997 apud STEVENS et al., 2003).
Os enterococos foram incluídos no grupo funcional das bactérias conhecidas como “estreptococcos fecais” e agora pertencem largamente ao gênero Enterococcus, sendo as espécies E. faecalis e E faecium as de maior importância na indicação auxiliar de poluição fecal da água (WHO, 2004). Além dessas, outras espécies do gênero Enterococcus podem ser pesquisadas como habitantes do intestino animal, enquanto que algumas espécies do gênero
Streptococcus são reconhecidas como pertencentes à microbiota aquática.
O grupo dos enterococos pode ser usado como “index”. Muitas espécies não se multiplicam em ambientes aquáticos e o número de enterococos em fezes humanas são geralmente de uma ordem baixa em relação a de E. coli. Este grupo também tende a sobreviver a mais longos períodos em ambientes aquáticos do que E. coli, e são mais resistentes a dessecação e ao cloro. Os enterococcos têm sido usados em análises de água bruta como “index” de patogênicos fecais que têm sobrevivência maior do que E. coli (WHO, 2004).
É difícil avaliar e determinar exatamente o impacto dos patógenos de veiculação hídrica sobre a saúde pública. Dificuldades técnicas ligadas à detecção dos protozoários em amostras ambientais não permitem, até então, uma vigilância eficiente da qualidade parasitológica da água. Portanto, no monitoramento da qualidade da água confia-se nos tradicionais organismos “index” para avaliar a poluição fecal (GOFTI-LAROCHE et al., 2003).
A turbidez e a contagem de partículas têm sido referenciados como indicadores físicos da eficiência de remoção de (oo) cistos de Cryptosporidium e Giardia em estações de tratamento de água. Quanto aos indicadores biológicos, a remoção de bactérias esporogênicas aeróbias e anaeróbias têm mostrado boas correlações com a remoção de (oo) cistos de
Cryptosporidium e Giardia (NIEMINSKI et al., 2000; CHAURET et al., 2001).
Vieira (2002) constatou boa correlação de E. coli, coliformes e esporos anaeróbios com os oocistos de Cryptosporidium e com os cistos de Giardia, em amostras de efluentes de filtros lentos. Por outro lado, Brito (2002) verificou uma fraca correlação de Cryptosporidium com a turbidez, coliformes e E. coli no interior do leito filtrante de filtros lentos de areia.
A comparação entre os parâmetros de qualidade da água com a presença de Cryptosporidium spp. é um subsídio para prever a sua ocorrência no ambiente aquático e com isso orientar quanto à performance dos tratamentos empregados e aos procedimentos preventivos. Dentre os fatores envolvidos na mensuração da qualidade da água, a turbidez é um importante parâmetro (LIMA & STAMFORD, 2003).
Devido à facilidade de aderência dos oocistos de Cryptosporidium spp. a compostos orgânicos e inorgânicos, a sua presença tem sido associada ao grau de turbidez da amostra, de forma que quanto maior a turbidez na amostra, maior a possibilidade de se encontrar o microrganismo, tanto na água não tratada como na água tratada (MEDEMA et al., 1998, apud LIMA e STAMFORD, 2003).
Rice et al (1996) propuseram usar endosporos de Bacillus subtilis como indicadores da eficiência do tratamento da água para avaliação da remoção de (oo) cistos de Cryptosporidium e Giardia. Entretanto, a concentração ambiental de bactérias esporogênicas aeróbias é superior a da espécie B. subtilis e por isso o grupo tem sido proposto, em alguns trabalhos, como indicador de eficiência dos processos de tratamento. Chauret et al (1999) concluíram
da remoção de oocistos de Cryptosporidium parvum.
Alguns estudos realizados com os esporos bacterianos, propõem–no como critério sensível à avaliação da eficiência do tratamento da água de consumo humano por apresentarem boas correlações com a remoção de (oo) cistos de Cryptosporidium e Giardia (GORDY e OWEN., 1999).
Heller et al (2004), em um estudo de avaliação da presença de (oo) cistos de Cryptosporidium e Giardia em dois mananciais de abastecimento de água na cidade de Viçosa – MG, observaram que as concentrações de Giardia podem estar associadas com a de endosporos e com a turbidez; e as de Cryptosporidium, com a turbidez.
3.8 Avaliação de risco
O risco de infecção com oocistos e cistos de protozoários em água de consumo depende de fatores como o número de cistos e oocistos viáveis ingeridos (dose), da virulência e infectividade dos oocistos e cistos e da susceptibilidade da população hospedeira. A dose pode ser estimada a partir das concentrações de oocistos e cistos na água de consumo e da quantidade de água consumida durante o período de exposição (HEALTH CANADA, 2004). A susceptibilidade de indivíduos na população hospedeira varia de acordo com a idade, estado imunológico, histórico de exposição anterior e outros fatores genéticos e ambientais (HEALTH CANADA, 2004).
A avaliação de risco não é usada de forma isolada, mas faz parte do que é conhecido atualmente como análise de risco, que engloba, além da avaliação de risco, o gerenciamento de risco e a comunicação de risco. A avaliação de risco pode ser definida como sendo uma caracterização e estimativa, qualitativa e quantitativa, dos potenciais efeitos adversos à saúde associados à exposição de indivíduos ou populações a fatores de risco (HAAS et al., 1999). A avaliação quantitativa do risco microbiológico tem sido aplicada para estimar numericamente as conseqüências de exposição ambiental a microrganismos patogênicos baseadas na identificação dos efeitos adversos à saúde, na avaliação da dose-resposta e da exposição e na caracterização do risco, a partir dos paradigmas da avaliação de risco químico (HAAS & EISENBERG., 2001; COVELLO., 1993; HAAS et al., 1999).
A identificação do risco é a identificação de ambos, agente microbiológico e do espectro da doença em humanos e a doença associada com o microrganismo específico (HAAS et al., 1999). Em surtos de doenças de veiculação hídrica, a identificação do agente etiológico é dependente da notificação do surto, assim que as amostras clínicas e ambientais podem ser obtidas. Os dados obtidos da qualidade da água durante e antes do surto podem ser úteis na identificação da causa do surto e prevenção da reocorrência do mesmo (WHO, 2003).
O modelo exponencial na análise de dose-resposta tem sido usado para estimar o número de casos de doença resultante dos níveis de concentração de organismos (ROSE et al., 1991; CRABTREE et al., 1996 apud HSU et al., 1999). O modelo fornece a probabilidade do risco diário (P), assumindo que uma pessoa ingere cerca de 2 L de água por dia. Dessa forma, é utilizada a equação abaixo para calcular esse risco:
P = 1 – exp (-rN) (3.8.1) onde r é o coeficiente indicativo de dose resposta (0,02 para Giardia e 0,004 para
Cryptosporidium) e N é o número de cistos e oocistos em dois litros de água. O modelo
assume que todos os cistos e os oocistos sejam viáveis e infectivos.
A probabilidade de que pelo menos 1 caso de infecção/10.000 pessoas por ano torne se infectada após a exposição de patogênicos de veiculação hídrica, tem sido proposto como um nível de risco aceitável. Isto corresponde ao risco diário de 2,75 casos de infecção por 10-7 pessoas (HEALTH CANADA, 2004).
Na avaliação da exposição, a dose atual consumida por indivíduo é geralmente desconhecida e difícil de ser estimada. Os métodos de detecção de alguns patogênicos não são precisos, e muitos desses microrganismos ocorrem em um número muito baixo na água tratada (geralmente abaixo do limite de detecção). O nível geral de alguns patógenos como enterovírus, Giardia e Cryptosporidium, entretanto, são encontrados em esgotos e água bruta. Esses valores em água bruta pode ser usado, junto com a proporção de “surrogados” removidos no tratamento, obtendo dessa forma a estimativa da “dose” de água (WHO, 2003). A caracterização do risco é uma integração da identificação do risco, da análise dose resposta e da avaliação da exposição, para estimar a magnitude do problema em saúde pública,
distribuições, como, o espectro do efeito da saúde; os limites de confiança que cerca o modelo dose resposta; a distribuição da ocorrência do microrganismo e a distribuição da exposição (HAAS et al., 1999).
No Brasil, Bevilacqua et al (2002) aplicaram a metodologia de avaliação de risco em um estudo de caso conduzido em um município do Estado de Minas Gerais para comparar densidades de cistos de Giardia sp. e oocistos de Cryptosporidium spp., encontradas em amostras de água filtrada de estações de tratamento, com os riscos estimados a essas exposições. Embora os resultados obtidos nesse estudo não corroboraram integralmente a metodologia da avaliação de risco, alguns autores indicaram experiências em que essa metodologia foi aplicada com sucesso (ROSE et al., 1991; HAAS & ROSE., 1995; WALLIS
et al., 1996 apud BEVILACQUA et al., 2002). BEVILACQUA et al (2002) também
verificaram que a aplicação da avaliação quantitativa do risco microbiológico pode-se revelar como importante estratégia, considerando:
• a dificuldade de se estimar riscos à saúde associados à presença de oocistos de
Cryptosporidium e cistos de Giardia em águas de consumo humano,
principalmente quando em números reduzidos;
• as limitações dos processos convencionais de tratamento de água na remoção/inativação desses protozoários;
• a insuficiência do controle microbiológico da água por meio de bactérias do grupo coliforme e, ou outros indicadores de contaminação fecal;
• as limitações analíticas dos métodos de detecção de Cryptosporidium e Giardia; • a escassez dos dados de monitoramento da qualidade microbiológica da água de
consumo quanto a ocorrência de patogênicos;
• A insuficiência de dados epidemiológicos que associem os agravos a saúde e a ocorrência de microrganismos patogênicos na água de consumo.
