Burden of disease estimation using dose-response models based on E.coli quantification in ready-to-eat meals of institutional canteens

Abstract

ABSTRACT - In 2015 the World Health Organization launched an initiative to estimate the global burden of foodborne disease, through the release of the Estimates of the Global Burden of Foodborne Diseases. According to the most recent estimate, in 2010, Shiga toxin-producing E.coli (STEC) was responsible for 12,953 disability adjusted life years (DALYs), enterotoxigenic E.coli (ETEC) for 2,084,229 DALYs and enteropathogenic E.coli (EPEC) for 2,938,407 DALYs. These E.coli groups are associated with the onset of gastroenteritis with different severities, however, STEC can be associated with other sequelae such as hemolytic uremic syndrome and end stage renal disease. This work aimed to estimate the annual foodborne burden of disease associated with STEC, ETEC and EPEC infection based on results of E.coli quantification in ready-to-eat meals of institutional canteens from 2018 to 2019. Results were compiled and organized in a database, and the number of expected cases of disease resulted from the application of dose-response models for risk assessment using quantitative microbial risk assessment methodology which also allowed DALYs calculation. Two different scenarios were built based on the ingested meal portion and also based on the occurrence of E.coli STEC, ETEC and EPEC. A sensitivity analysis was performed for each model using Sobol method. Assuming a scenario in which a whole meal portion (450 grams) was consumed daily, the calculated burden was 4.99 x 10-3 DALYs/person/year for STEC infection, 2.82 x 10-4 DALYs/person/year for ETEC infection and 7.91 x 10-6 DALYs/person/year for EPEC infection. Regarding the sensitivity analysis, the factors that most contributed to the overall output variability were the occurrence of the E.coli group for the STEC model, the number of people exposed to the hazard for the ETEC model and the E.coli concentrations for the EPEC model.

RESUMO - No ano de 2015, a Organização Mundial de Saúde coordenou uma iniciativa internacional para estimar a carga global de doença de origem alimentar, através da publicação Estimates of the Global Burden of Foodborne Diseases. De acordo com estimativas recentes, em 2010, E.coli produtora de toxina Shiga (STEC) foi responsável por 12 953 anos de vida ajustados por incapacidade (DALYs), enquanto E.coli enterotoxigénica (ETEC) foi responsável por 2 084 229 DALYs e E.coli enteropatogénica (EPEC) por 2 938 407 DALYs. Estes grupos de E.coli estão associados a gastroenterite humana com severidade variável, no entanto, STEC pode ainda desencadear síndrome hemolítico urémico e doença renal de estadio terminal. Este trabalho teve como objetivo estimar a carga de doença de origem alimentar anual associada a infeção por STEC, por ETEC e por EPEC a partir dos resultados de quantificação microbiológica efetuada a refeições prontas a consumir servidas em cantinas institucionais no período de 2018 a 2019. Para isso, os resultados das contagens de E.coli foram compilados e organizados numa base de dados. O número estimado de casos de doença resultou da aplicação de modelos de dose-resposta para a estimativa do risco, através da metodologia de avaliação quantitativa de risco microbiológico, tendo também permitido o cálculo dos DALYs. Construíram-se dois cenários diferentes com base na quantidade de refeição consumida e também considerando a ocorrência de E.coli STEC, ETEC e EPEC. Uma análise de sensibilidade foi efetuada para cada um dos modelos utilizando o método de Sobol. Tendo em conta o cenário de consumo duma refeição diária com 450 gramas, a estimativa da carga de doença associada ao consumo das referidas refeições foi de 4,99x10-3 DALYs/pessoa/ano para infeção por STEC, 2,82x10-4 DALYs/pessoa/ano para infeção por ETEC e 7,91x10-6 DALYs/pessoa/ano para infeção por EPEC. De acordo com a análise de sensibilidade, o fator que mais contribuiu para a variabilidade nos modelos STEC foi a ocorrência do grupo de E.coli, no modelo ETEC foi o número de pessoas expostas ao perigo e no modelo EPEC foram as concentrações de E.coli.