Risk assessment for Salmonella spp. infection associated with the agricultural use of sewage sludge: vegetable consumption and risk to the worker

Introdução A presença de Salmonella spp.,que é um patógeno de importância clínica, tem sido detectada em lodos de esgoto gerados ao redor do mundo. O objetivo desse estudo foi o de estimar o risco anual de infecção relacionado à ingestão de alface, tomate e cenoura cultivados em solos acondicionados com o lodos de esgoto provenientes de cinco Estações de Tratamento de Esgoto (ETEs) da Região Metropolitana de São Paulo bem como o risco de infecção anual que trabalhadores agrícolas, através da ingestão involuntária de partículas de solo, são submetidos. Como no Brasil ainda não há o estabelecimento de valor de risco tolerável, o valor usado pela USEPA, de 1/10.000 (10-4), foi utilizado para que a comparação com os resultados obtidos fosse realizada. Métodos Foram coletadas 54 amostras de lodos de esgotos de cinco ETEs num período de 12 meses (janeiro a dezembro de 2011). A concentração de Salmonella spp nessas amostras foi obtida utilizando o método USEPA 1682/2006. Foram selecionadas 40 cepas isoladas e identificadas como Salmonella spp. para sorotipificação em laboratório de referência. Essas cepas foram submetidas à detecção dos genes de virulência invA, ssel e spvC, presença de plasmídeo por técnicas moleculares e ainda à resistência a antimicrobianos. Para a estimativa dos riscos anuais de infecção por Salmonella foram desenhados nove cenários diferentes considerando como fatores principais a presença ou ausência da variação da concentração de Salmonella spp. nos solos tratados com lodos de esgoto, a presença ou a ausência de crescimento desta bactéria nas hortaliças, a inibição do crescimento de Salmonella spp. nas cenouras e a ingestão involuntária de partículas de solo pelos trabalhadores agrícolas. Resultados Cepas de Salmonella spp. estavam presentes em 38,9 por cento (21/54) das amostras de lodos de esgoto analisadas. As maiores concentrações foram encontradas na ETE 2, sendo a maior delas de 12,19 NMP/g ST. Das 40 cepas selecionadas para sorotipificação 35 foram confirmadas como sorotipos de Salmonella comumente envolvidos em surtos alimentares e em casos clínicos como S. Typhimurium, S. Agona e S. Infantis. Destas, todas apresentaram o gene sseL e duas cepas de S. Typhimurium portavam os três genes de virulência pesquisados. Das 35 cepas 14 (40 por cento ) apresentaram plasmídeos e 14,2 por cento (3/35) foram sensíveis a pelo menos dois antimicrobianos, 5,7 por cento (3/35) foram identificadas como multi-droga resistentes (MDR). O maior risco anual de infecção foi obtido no cenário 9 para trabalhadores que aplicam lodos de esgoto nos solos (9,4x10-2) seguidos, em ordem decrescente, dos riscos de infecção para a ingestão de tomates e alfaces nos cenários 1 e 3 que consideravam o crescimento de Salmonella spp. nas hortaliças. Os menores riscos foram obtidos nos cenários 5 e 6 que envolviam o consumo de cenouras. Conclusões: Os riscos foram considerados elevados tendo em vista o valor utilizado como referência. O fator que mais impactou nos riscos obtidos foi o crescimento de Salmonella spp. nas hortaliças (alface e tomate). A variação da concentração de Salmonella spp. no solo teve pouco impacto nos riscos obtidos.Introduction - The presence of Salmonella spp., an important pathogen, has been reported in sewage sludge worldwide. The aim of this study was to estimate the annual risk of infection related to ingestion of lettuce, tomatoes and carrots grown in soil conditioned with sewage sludge from five Wastewater Treatment Plant (WWTP) in the Metropolitan Region of São Paulo. Also the annual risk of infection of farm workers through involuntary ingestion of soil particles were estimated. As in Brazil there is no establishment of the value of tolerable risk, the value used by the USEPA, 1/10,000 (10-4), was adopted in order to proceed the comparison with the results obtained. Methods - 54 samples of sewage sludge from the five WWTPs were collected over a period of 12 months (January to December, 2011). The concentration of Salmonella spp. in these samples was obtained using the method 1682/2006 USEPA. 40 strains identified as Salmonella spp were selected for serotyping in a reference laboratory. These strains were subjected by molecular techniques to detection of virulence genes invA, sseL and spvC, presence of plasmid and even resistance to antimicrobials. To estimate the annual risk of infection by Salmonella spp. nine different scenarios were designed considering the presence or absence of varying concentrations of Salmonella spp. in soils treated with sewage sludge, the presence or absence of growth of the bacteria in vegetables, the growth inhibition of Salmonella spp. in carrots as well as the involuntary ingestion of soil particles by agricultural workers. Results -Salmonella spp. strains were present in 38.9 per cent (21/54) of samples of the sewage sludge analyzed. The highest concentrations were found in WWTP 2, being the highest 12.19 MPN/g TS. From the 40 previously selected strains, 35 strains were confirmed as commonly involved in food borne outbreaks and clinical cases as such S. Typhimurium, S. Agona and S. Infantis. All the 35 strains harbored the sseL gene and two strains of S. Typhimurium carried the three virulence genes surveyed. A total of 14 from the 35 strains (40 per cent ) had plasmids and 14.2 per cent (3/35) were sensitive to at least two antimicrobials and 5.7 per cent (3/35) were identified as multi-drug resistance (MDR). The highest annual risk of infection was obtained in scenario 9 for workers applying sewage sludge in soils (9,4x10-2) followed, in descending order of risk of infection, to the intake of tomatoes and lettuces in scenarios 1 and 3 which considered the growth of Salmonella spp. in the vegetables. The lowest risks were obtained in scenarios 5 involving the consumption of carrots. Conclusions: The risks were considered high given the value used as a reference. The factor that most impacted the annual risk of infection obtained was the growth of Salmonella spp. in vegetables (lettuce and tomato). The variation of the concentration of Salmonella spp. in soil had little effect on the risks obtained