Desde que a cólera foi identificada e associada a doenças de veiculação hídrica na Índia em 1846, mas principalmente com o surto em Londres em 1854 e o trabalho investigativo de John Snow, a epidemiologia esteve à frente dos estudos de transmissão de doenças infecciosas e sua associação com condições ambientais onde a população está inserida. A epidemiologia sempre foi aplicada e sempre permanecerá como parte integrante da avaliação de risco microbiológico, dado seu reconhecimento científico em lidar com infecções em tempo real (HAAS et al., 1999).
Todavia, estudos epidemiológicos podem apresentar limitações em termos de sensibilidade para identificar riscos baixos. Além disso, em estudos epidemiológicos os dados referentes à exposição são, por vezes, incompletos ou imprecisos e caracterizados por fatores de confundimento, tornando difícil a identificação mais clara de fatores de risco.
Como historiado por Rose et al. (2008), nas décadas 1980 e 1990, a National Academy of Science (NAS) dos Estados Unidos (EUA) desenvolveu um modelo de risco, publicado no famoso Red Book, que viria a compor a base para avaliação de risco com fundamentação científica e para a formulação de estratégias regulatórias para poluentes ambientais, naquele momento, essencialmente poluentes químicos. Trata-se de uma abordagem matemática com o intuito de estimar a probabilidade de um desfecho adverso de saúde, isto é, um modelo de avaliação quantitativa de risco (AQR), originalmente risco químico (AQRQ), composto fundamentalmente por quatro etapas, descritas a seguir conforme sintetizado por Bastos e Bevilaqua (2006) e Bastos et al. (2009).
i. Identificação do perigo: compreende a avaliação do conhecimento disponível e a descrição de efeitos adversos à saúde, crônicos ou agudos, associados a um determinado perigo (agente químico, físico, ou microbiologico) ou situação (evento perigoso)
ii. Avaliação da exposição: visa à caracterização da população exposta, a quantidade ingerida do agente, a frequência, a duração e as prováveis vias de exposição.
5 iii. Avaliação da dose-resposta: consiste na avaliação do potencial que o agente possui em causar resposta a qual pode se traduzir infeção, resposta ou doença, em diversos níveis de exposição. Para determinados agentes, a definição da dose causadora dos efeitos adversos é estabelecida a partir de estudos experimentais, com voluntários humanos (principalmente no caso de agentes microbiólogicos), ou em ensaios de laboratório com cobaias (para agentes químicos, principalmente). Em outros casos, essencialmente de risco microbiológico, são utilizadas informações de estudos expermintais.
iv. Caracterização do risco: nessa etapa, as informações sobre exposição e dose-resposta são analisadas conjuntamente para o cálculo de probabilidades do desfecho (risco) associadas a determinado cenário de exposição a um perigo específico. Esta etapa inclue a análise de incertezas e sensibilidade.
Porém, como chamam atenção Petterrson e Ashbolt (2003), a aplicação direta e acrítica da AQR em estudos microbiológicos (AQRM) teria limitações decorrentes de diferenças entres agentes químicos e microbiológicos e os respectivos agravos à saúde, como, por exemplo:
(i) diferentemente das substâncias químicas, a concentração dos patógenos em determinada matriz ambiental pode crescer ou decair devido à reprodução ou inativação;
(ii) microrganismos não estão uniformemente distribuídos em determinada matriz ambiental, por exemplo devido à sua capacidade de agregação;
(iii) as doenças infecciosas em geral, diferentemente das intoxicações, podem ser transmitidas de uma pessoa para outra;
(iv) existem variações mais nítidas de susceptibilidade aos agentes microbiológicos, por exemplo, com o desenvolvimento de imunidade ou entre grupos populacionais mais sensíveis (crianças, idosos, gestantes, imunocomprometidos) .
Em aprimoramentos posteriores, o International Life Sciences Institute (ILSI) e a Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) desenvolveram uma estrutura mais específica para lidar com riscos microbiológicos (ILSI, 1996, 2000). Em resumo, nessa estrutura, incorporada às Diretrizes da OMS para qualidade da água para consumo humano (WHO, 2011) e para uso agrícola de esgotos sanitários (PETTERSON e ASHBOLT, 2003; WHO, 2006), o processo de AQRM pode
6 ser sistematizado em três etapas: (i) formulação do problema; (ii) a fase de análise e (iii) a de caracterização do risco. Essas etapas são descritas a seguir como em Bastos e Bevilacqua (2006), cujo texto tem como base ILSI (2000) e Petterson e Ashbolt (2003).
A etapa de formulação do problema constitui uma abordagem mais ampla da fase de identificação de perigos da formulação original de AQRQ. Envolve o planejamento sistemático de todo o processo, a começar pela definição do propósito e do escopo da avaliação de risco em questão, a caracterização inicial da exposição e dos efeitos adversos com a elaboração de um modelo conceitual que descreva o bioagente patogênico ou o ambiente de interesse, definindo população e cenários de exposição.
A fase de análise envolve a caracterização mais detalhada da exposição e dos efeitos adversos à saúde. A caracterização da exposição envolve a avaliação da interação entre o patógeno, o ambiente e a população humana. Para isso, são necessárias a caracterização do patógeno (incluindo aspectos de infectividade e patogenicidade), a caracterização da ocorrência do patógeno (distribuição, forma de ocorrência, sobrevivência maturação, transformação ou multiplicação no meio ambiente, isto é, informações sobre o ciclo biológico dos patógenos) e a análise da exposição (caracterização da fonte e do tempo de exposição). Com isso, é elaborado o perfil de exposição, com a descrição quantitativa ou qualitativa da magnitude, frequência e padrões de exposição para os cenários desenvolvidos na etapa de formulação do problema.
Ainda na fase de análise, a caracterização dos efeitos adversos à saúde, envolve:
(i) caracterização do hospedeiro - avaliação das características da população humana exposta ou potencialmente exposta que podem influenciar a susceptibilidade a um patógeno específico, como: idade, estado imune, uso de medicamentos, predisposição genética, gestação, estado nutricional; deve-se ainda considerar a existência de condições sociais ou comportamentais que possam influenciar a suscetibilidade ao agente e, ou a gravidade dos efeitos;
(ii) efeitos à saúde - são caracterizados os agravos associados com o patógeno, incluindo as manifestações clínicas (infecções ou doença), duração e severidade (ex.: letalidade, sequelas); (iii) avaliação da dose-resposta - avalia a relação entre dose, infectividade e manifestação da
7 elementos são utilizados para a elaboração do perfil patógeno-hospedeiro, com a descrição qualitativa e, ou quantitativa da natureza e da magnitude dos efeitos adversos para os cenários elaborados na etapa de formulação do problema.
Por fim, na etapa de caracterização do risco as informações sobre os perfis de exposição e patógeno-hospedeiro são analisadas conjuntamente para:
(i) estimativa da probabilidade de risco de infecção ou doença associada a um determinado cenário de exposição a um patógeno especifico;
(ii) descrição do risco, em que todas as pressuposições feitas para a avaliação do risco devem ser claramente identificadas e seus impactos devidamente analisados, incluindo as incertezas que permeiam a formulação do problema, a fase de análise e a própria caraterização do risco. Deve também ser considerada a confiabilidade das estimativas de risco, incluindo a suficiência e a qualidade dos dados utilizados. Por fim, se deve discutir, se as estimativas de risco são compatíveis com as questões delineadas na etapa de formulação do problema.
Os resultados podem ser expressos em base temporal (por exemplo, risco diário ou anual) de estimativas de risco individual (por exemplo, uma chance em um milhão) ou populacional (por exemplo, um caso entre cada milhão de pessoas). Desde a perspectiva populacional, riscos microbiológicos devem ainda, idealmente, ser modelados tendo em conta a dinâmica da transmissão das infecções ou doenças, isto é, incorporando aspectos tais como a existência de reservatórios intermediários, transmissão secundária e imunidade do hospedeiro (EISENBERG et al. 1996; EISENBERG et al. 2004).
Em resumo, modelos de AQRM são compostos por modelos concetuais de exposição e modelos dose-resposta (DR). Os modelos de exposição permitem a estimativa da dose ingerida (ou inalada) de determinado patógeno em cada evento de exposição, que computada em determinado modelo dose-resposta, permite a estimativa do risco.
Muitas vezes, a estimativa da dose em modelos de exposição parte da quantificação do patógeno em um dado produto ou ambiente (por exemplo, água bruta, esgoto bruto, lodo de esgoto) e da respectiva remoção em processos de tratamento. Outras vezes inclui considerações sobre a dinâmica do patógeno no ambiente (tais como decaimento ou incremento; transferência de matriz,
8 por exemplo, água-solo, solo-planta, água-planta, no caso de irrigação) antes do evento de exposição propriamente dito (por exemplo. ingestão via consumo de água ou de alimentos irrigados, ingestão involuntária de solo, ou inalação de aerossóis).
Porém, como destacado por Petterson et al. (2006), umas das maiores fragilidades do emprego de AQRM são as a próprias características das séries de dados de patógenos em matrizes ambientais: escassez, restritas em termos numéricos, elevados números de observações abaixo do limite de detecção. Isso faz com que muitas vezes se recorra a organismos indicadores e relações proporcionais (questionáveis) com patógenos para avaliar o grau de contaminação de determinado ambiente ou produto, bem como a remoção de patógenos em processos de tratamento ou o decaimento no ambiente.
Modelos de exposição podem então ser de formulação mais ou menos complexa e suas variáveis de entrada podem estar cercadas de incertezas, sejam incertezas verdadeiras ou variabilidade, decorrentes, respectivamente, do desconhecimento sobre, ou de variações inerentes ao comportamento de determinada variável ou fenômeno (MORGAN e HENRION, 2007). Os modelos DR também trazem incertezas importantes, pois em sua maioria, são obtidos de experimentos com administração de doses orais elevadas de patógenos, cuja cepa utilizada pode não ser a mais virulenta, a grupos muito pequenos, em geral constituídos por indivíduos adultos e sãos. Portanto, a generalização dos resultados por tipo ou grupo de patógenos pode ser problemática, bem como a extrapolação dos resultados para exposição ambiental a baixas doses e grupos populacionais heterogêneos (HAAS et al., 1999).
Assim, um aspecto crítico da metodologia de AQRM prende-se à escolha de valores numéricos para cada variável de entrada do modelo e à apropriação das incertezas em torno das mesmas. Incertezas verdadeiras podem ser contornadas, por exemplo, por meio de monitoramento mais intenso, mas variabilidade não pode ser eliminada nem sequer reduzida, apenas mais bem descrita (MORGAN e HENRION, 2007). Bem se apropriar das incertezas é, portanto, bem descrevê-las (por exemplo, por meio de distribuições de probabilidades) e propagá-las ao longo do modelo, de tal maneira que a resposta (estimativa de risco) seja também descrita probabilisticamente. Isso caracteriza os modelos estocásticos ou probabilísticos e os difere dos
9 modelos determinísticos, nos quais as variáveis de entrada, e por conseguinte as de saída, são descritas por estimativas pontuais.
2.2. AVALIAÇÃO DA EXPOSIÇÃO EM AQRM – ASPECTOS CONCEITUAIS E