Результаты нового исследования, опубликованные на  сервере препринтов medRxiv * , показали,  что эпидемиология сточных вод (WBE) может предоставить информацию о циркулирующих респираторных вирусах в сообществе. Помимо экономии времени и денег, этот метод может помочь в принятии надлежащих клинических решений, изменении поведения и вмешательстве в общественное здравоохранение.

Исследование: Наблюдение за человеческим гриппом, метапневмовирусом, парагриппом, респираторно-синцитиальным вирусом (RSV), риновирусом и сезонными коронавирусами во время пандемии COVID-19 в сточных водах . Изображение предоставлено: Даниэль Джедзура / Shutterstock

Фон

Острые респираторные заболевания (ОРЗ) являются основной причиной смертности и связаны со значительной заболеваемостью детей в возрасте до пяти лет. ОРИ могут иметь бактериальное, грибковое или вирусное происхождение, а тяжелые симптомы обычно наблюдаются при инфекциях нижних дыхательных путей (ИНДП) с такими осложнениями, как пневмония и бронхиолит. Вторичные инфекции могут возникать в результате обострения инфекций верхних дыхательных путей (ИВДП).

В настоящее время большинство ОРЗ имеют вирусную этиологию, при этом коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2) и сезонный коронавирус человека занимают лидирующие позиции в качестве возбудителей. Другими вирусами, вносящими вклад в этиопатогенез ОРЗ, являются риновирусы, грипп, парагрипп человека (ВПЧ), аденовирусы, респираторно-синцитиальный вирус, нериновирусные энтеровирусы и бокавирусы человека.

Многие ОРИ разрешаются спонтанно, и их лечение может не требовать диагностического тестирования. Это ограничивает регистрацию точной заболеваемости на основе возбудителя, знаний о циркулирующих респираторных заболеваниях и понимания эпидемиологии заболевания, влияния болезни и коинфекций. 

WBE может помочь в получении информации о заболеваемости инфекционными заболеваниями в сообществах, поскольку они включают составные биологические образцы с выделениями организма, которые содержат маркеры инфекционных заболеваний. Этот способ тестирования образцов не влечет за собой индивидуальных исследований или медицинского вмешательства. Кроме того, этот метод также может учитывать бессимптомные инфекции в источниках данных на уровне сообществ.

WBE продемонстрировал свою полезность в эпиднадзоре за заболеваниями и понимании циркуляции в сообществе основных вирусов, например полиовируса,  сальмонеллы , гепатита А и энтеровирусов. Однако его широкое использование так и не было реализовано.

Пандемия коронавирусной болезни 2019 (COVID-19) побудила WBE подать заявку на документирование респираторных заболеваний. Точность этого метода учета заболеваемости была доказана в период широкодоступного клинического тестирования на COVID-19.

Изучение

В этом исследовании была проверена полезность и точность WBE при регистрации заболеваемости и распространения вирусных респираторных заболеваний на уровне сообщества. 

Thorne Research, витамины D и K2, 25 мкг (1000 МЕ), 30 мл (1 жидк. унция)

Здесь были разработаны проверенные новые анализы полимеразной цепной реакции в реальном времени (RT-PCR) на основе гидролизных зондов для обнаружения геномов респираторных вирусов. Твердые вещества сточных вод, которые собирались три раза в неделю, тестировались в течение 17 месяцев во время пандемии COVID-19. В основном проверялись основные вирусные этиологии респираторных инфекций; vis,  сезонные коронавирусы человека (229E, OC43, NL63 и HKU-1), RSV A и B, грипп A и B, парагрипп (1-4), метапневмовирус и рибонуклеиновая кислота (РНК) риновируса.

Полученные результаты

Анализ качества показал постоянную силу фекалий и эффективность экстракции РНК. РНК были обнаружены у всех тестируемых вирусов в пробах сточных вод. Средний грипп A, грипп B и RSV A не были обнаружены, в то время как вирусная РНК этих вирусов была обнаружена в 28%, 6% и 14% образцов соответственно.

Средняя концентрация SARS-CoV-2 составляла 48000 имп/г, при этом все концентрации были самыми низкими в начале исследования в феврале 2021 года. Концентрация вирусной РНК увеличивалась до января 2022 года, после чего она резко снизилась. 

Вирусные РНК начали расти до тех пор, пока не прошла волна Omicron BA.1, за исключением RSV B. Высокие концентрации РНК коронавируса человека впервые появились, когда концентрации всех других вирусов (включая SARS-CoV-2) были относительно низкими.

Почти все РНК коронавируса человека были OC43 — в семи из девяти протестированных образцов — до апреля 2022 года. После этого концентрации РНК OC43 снизились, что составляет лишь 20–30% случаев заражения коронавирусом человека. Между тем, 229E и HKU-1 увеличились с <10% до более чем 50% и 20-30% соответственно.

Точно так же мы измерили концентрации РНК каждого HPIV (1, 2, 3, 4A и 4B) ​​в 239 образцах, охватывающих временной ряд. Присутствовала РНК всех четырех HPIV; HPIV 3 доминировал в большинстве 240 образцов (40-90% от общего числа HPIV), хотя каждый HPIV 2 и 4B также доминировал в одном из 241 девяти протестированных образцов. HPIV 1 и 4A вносили наименьший вклад в общее количество присутствующих HPIV (медиана от <10% до >50% и от 20% до 30% соответственно.

Тесты выявили РНК всех четырех вирусов парагриппа человека с преобладанием HPIV 3. Один из протестированных образцов также показал высокие концентрации HPIV 2 и 4B, в то время как HPIV 1 и 4A имели самые низкие вклады.

Когда агрегированные показатели положительных результатов на респираторные инфекции вирусной этиологии сопоставлялись с концентрациями вирусной РНК в сточных водах, между ними можно было установить значительную связь. Кроме того, положительные корреляции были обнаружены для всех вирусов, кроме гриппа B.

Среди коронавирусов человека OC43 показал самую высокую положительную реакцию. В то время как среди вирусов парагриппа человека HPIV 3 доминировал по частоте положительных результатов. HPIV 2 и 4 имели более низкие показатели положительных результатов, тогда как HPIV 1 редко встречался в клинических образцах.

Следует отметить, что концентрации вирусной РНК коррелировали друг с другом, а концентрации гена N SARS-CoV-2 — по данным региональной программы мониторинга. При тестировании трехдневной концентрации сглаженных сточных вод РНК гриппа B и RSV A не коррелировали с концентрациями РНК других вирусов. Кроме того, концентрации РНК коронавируса человека не коррелировали с концентрациями РНК других вирусов.

Регистрация обильных циркулирующих вирусов может быть полезна для разработки стратегии профилактики и контроля заболеваний, а также может помочь сдержать вспышки вирусных инфекций. Эта информация также может помочь в планировании соответствующих кампаний по повышению осведомленности населения в области здравоохранения, чтобы способствовать принятию обоснованных решений и изменению поведения. 

*Важное замечание

medRxiv публикует предварительные научные отчеты, которые не рецензируются экспертами и, следовательно, не должны рассматриваться как окончательные, направляющие клиническую практику/поведение, связанное со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.