16.2: Rastreando doenças infecciosas

Objetivos de

• Explicar as abordagens de pesquisa usadas pelos pioneiros da epidemiologia
• Explicar como estudos epidemiológicos descritivos, analíticos e experimentais determinam a causa da morbidade e mortalidade

A epidemiologia tem suas raízes no trabalho de médicos que buscaram padrões na ocorrência de doenças como uma forma de entender como evitá-la. A ideia de que a doença poderia ser transmitida foi um importante precursor para entender alguns dos padrões. Em 1546, Girolamo Fracastoro propôs pela primeira vez a teoria da doença germinativa em seu ensaio De Contagione et Contagiosis Morbis, mas essa teoria permaneceu em competição com outras teorias, como a hipótese do miasma, por muitos anos (veja O que nossos ancestrais sabiam). A incerteza sobre a causa da doença não era uma barreira absoluta para obter conhecimento útil dos padrões da doença. Alguns pesquisadores importantes, como Florence Nightingale, subscreveram a hipótese do miasma. A transição para a aceitação da teoria dos germes durante o século 19 forneceu uma base mecanística sólida para o estudo dos padrões de doenças. Os estudos de médicos e pesquisadores do século XIX, como John Snow, Florence Nightingale, Ignaz Semmelweis, Joseph Lister, Robert Koch, Louis Pasteur e outros, semearam as sementes da epidemiologia moderna.

Pioneiros da Epidemiologia

John Snow (Figura\(\PageIndex{1}\)) foi um médico britânico conhecido como o pai da epidemiologia por determinar a origem da epidemia de cólera da Broad Street de 1854 em Londres. Com base nas observações que ele fez durante um surto anterior de cólera (1848—1849), Snow propôs que a cólera era transmitida por uma via fecal-oral de transmissão e que um micróbio era o agente infeccioso. Ele investigou a epidemia de cólera de 1854 de duas maneiras. Primeiro, suspeitando que a água contaminada era a fonte da epidemia, Snow identificou a fonte de água para os infectados. Ele encontrou uma alta frequência de casos de cólera entre indivíduos que obtinham água do rio Tâmisa, a jusante de Londres. Essa água continha o lixo e o esgoto de Londres e dos assentamentos a montante. Ele também observou que os trabalhadores da cervejaria não contraíram cólera e, na investigação, descobriu que os proprietários forneciam cerveja aos trabalhadores para beber e afirmaram que provavelmente não bebiam água. ¹ Segundo, ele também mapeou meticulosamente a incidência da cólera e encontrou uma alta frequência entre os indivíduos que usavam uma bomba de água específica localizada na Broad Street. Em resposta ao conselho de Snow, as autoridades locais removeram a alça da bomba, ² resultando na contenção da epidemia de cólera em Broad Street.

Figura\(\PageIndex{1}\): (a) John Snow (1813—1858), médico britânico e pai da epidemiologia. (b) O mapeamento detalhado de Snow da incidência de cólera levou à descoberta da bomba de água contaminada na Broad Street (praça vermelha) responsável pela epidemia de cólera de 1854. (crédito a: modificação do trabalho de “Rsabbatini” /Wikimedia Commons)

O trabalho de Snow representa um estudo epidemiológico inicial e resultou na primeira resposta conhecida da saúde pública a uma epidemia. Os métodos meticulosos de rastreamento de casos de Snow agora são uma prática comum no estudo de surtos de doenças e na associação de novas doenças às suas causas. Seu trabalho ainda esclarece as práticas insalubres de esgoto e os efeitos do despejo de lixo no Tamisa. Além disso, seu trabalho apoiou a teoria da doença germinativa, que argumentava que a doença poderia ser transmitida por meio de itens contaminados, incluindo água contaminada com matéria fecal.

O trabalho de Snow ilustrou o que é conhecido hoje como uma fonte comum de disseminação de doenças infecciosas, na qual há uma única fonte para todos os indivíduos infectados. Nesse caso, a única fonte foi a contaminação bem abaixo da bomba da Broad Street. Os tipos de propagação de fonte comum incluem disseminação de fonte pontual, disseminação contínua de fonte comum e disseminação intermitente de fonte comum. Na disseminação pontual de doenças infecciosas, a fonte comum opera por um curto período de tempo — menos do que o período de incubação do patógeno. Um exemplo de propagação de fonte pontual é uma única salada de batata contaminada em um piquenique em grupo. Na disseminação contínua de fontes comuns, a infecção ocorre por um longo período de tempo, maior do que o período de incubação. Um exemplo de disseminação contínua de fontes comuns seria a fonte de água de Londres retirada a jusante da cidade, que estava continuamente contaminada com esgoto a montante. Finalmente, com a disseminação intermitente da fonte comum, as infecções ocorrem por um período, param e recomeçam. Isso pode ser observado em infecções de um poço que foi contaminado somente após grandes chuvas e que se livrou da contaminação após um curto período.

Em contraste com a disseminação de origem comum, a propagação propagada ocorre por meio do contato direto ou indireto de pessoa para pessoa. Com a propagação propagada, não há uma única fonte de infecção; cada indivíduo infectado se torna uma fonte para uma ou mais infecções subsequentes. Com a propagação propagada, a menos que a propagação seja interrompida imediatamente, as infecções ocorrem por mais tempo do que o período de incubação. Embora as fontes pontuais geralmente levem a surtos de grande escala, mas localizados, de curta duração, a propagação propagada normalmente resulta em surtos de maior duração que podem variar de pequenos a grandes, dependendo da população e da doença (Figura\(\PageIndex{2}\)). Além disso, devido à transmissão de pessoa para pessoa, a propagação propagada não pode ser facilmente interrompida em uma única fonte, como a propagação de uma fonte pontual.

Figura\(\PageIndex{2}\): (a) Os surtos que podem ser atribuídos à disseminação de fontes pontuais geralmente têm uma duração curta. (b) Os surtos atribuídos à propagação propagada podem ter uma duração mais prolongada. (crédito a, b: modificação do trabalho dos Centros de Controle e Prevenção de Doenças)

O trabalho de Florence Nightingale é outro exemplo de um estudo epidemiológico precoce. Em 1854, Nightingale fazia parte de um contingente de enfermeiras enviadas pelos militares britânicos para cuidar de soldados feridos durante a Guerra da Crimeia. Nightingale manteve registros meticulosos sobre as causas de doenças e mortes durante a guerra. Sua manutenção de registros foi uma tarefa fundamental do que mais tarde se tornaria a ciência da epidemiologia. Sua análise dos dados que ela coletou foi publicada em 1858. Neste livro, ela apresentou dados mensais de frequência sobre causas de morte em um histograma gráfico em cunha (Figura\(\PageIndex{3}\)). Essa apresentação gráfica de dados, incomum na época, ilustrou poderosamente que a grande maioria das vítimas durante a guerra ocorreu não devido a ferimentos sofridos em ação, mas ao que Nightingale considerava doenças infecciosas evitáveis. Muitas vezes, essas doenças ocorreram devido à falta de saneamento e à falta de acesso às instalações hospitalares. As descobertas de Nightingale levaram a muitas reformas no sistema militar britânico de assistência médica.

Joseph Lister forneceu evidências epidemiológicas precoces que levaram a boas práticas de saúde pública em clínicas e hospitais. Essas configurações eram notórias em meados de 1800 por infecções fatais de feridas cirúrgicas em uma época em que a teoria germinativa da doença ainda não era amplamente aceita (veja Fundamentos da Teoria Celular Moderna). A maioria dos médicos não lavava as mãos entre as consultas dos pacientes nem limpava e esterilizava suas ferramentas cirúrgicas. Lister, no entanto, descobriu as propriedades desinfetantes do ácido carbólico, também conhecido como fenol (consulte Uso de produtos químicos para controlar microorganismos). Ele introduziu vários protocolos de desinfecção que reduziram drasticamente as taxas de infecção pós-cirúrgica. ³ Ele exigiu que os cirurgiões que trabalhavam para ele usassem uma solução de 5% de ácido carbólico para limpar suas ferramentas cirúrgicas entre os pacientes e chegou a pulverizar a solução nas bandagens e no local da cirurgia durante as operações (Figura\(\PageIndex{4}\)). Ele também tomou precauções para não introduzir fontes de infecção na pele ou nas roupas, removendo o casaco, arregaçando as mangas e lavando as mãos em uma solução diluída de ácido carbólico antes e durante a cirurgia.

Figura\(\PageIndex{3}\): (a) Florence Nightingale relatou os dados que coletou como enfermeira na Guerra da Crimeia. (b) O diagrama de Nightingale mostra o número de mortes de soldados por mês do conflito por várias causas. O número total de mortos em um determinado mês é igual à área da cunha desse mês. As seções coloridas da cunha representam diferentes causas de morte: feridas (rosa), doenças infecciosas evitáveis (cinza) e todas as outras causas (marrons).

Figura\(\PageIndex{4}\): Joseph Lister iniciou o uso de um ácido carbólico (fenol) durante as cirurgias. Esta ilustração de uma cirurgia mostra um recipiente pressurizado de ácido carbólico sendo pulverizado sobre o local da cirurgia.

Link para o aprendizado

O próprio relato de John Snow sobre seu trabalho tem links e informações adicionais.

Esse recurso do CDC detalha ainda mais o padrão esperado de um surto de fonte pontual.

Saiba mais sobre o gráfico de cunhas de Nightingale aqui.

Exercício\(\PageIndex{1}\)

1. Explique a diferença entre disseminação por fontes comuns e disseminação propagada de doenças.
2. Descreva como as observações de John Snow, Florence Nightingale e Joseph Lister levaram a melhorias na saúde pública.

Tipos de estudos epidemiológicos

Hoje, os epidemiologistas usam desenhos de estudos, a forma pela qual os dados são coletados para testar uma hipótese, semelhante aos de pesquisadores que estudam outros fenômenos que ocorrem nas populações. Essas abordagens podem ser divididas em estudos observacionais (nos quais os assuntos não são manipulados) e estudos experimentais (nos quais os assuntos são manipulados). Coletivamente, esses estudos fornecem aos epidemiologistas modernos várias ferramentas para explorar as conexões entre doenças infecciosas e as populações de indivíduos suscetíveis que eles possam infectar.

Estudos observacionais

Em um estudo observacional, os dados são coletados dos participantes do estudo por meio de medições (como variáveis fisiológicas, como contagem de glóbulos brancos) ou respostas a perguntas em entrevistas (como viagens recentes ou frequência de exercícios). Os sujeitos em um estudo observacional são normalmente escolhidos aleatoriamente de uma população de indivíduos afetados ou não afetados. No entanto, os sujeitos de um estudo observacional não são de forma alguma manipulados pelo pesquisador. Estudos observacionais são normalmente mais fáceis de realizar do que estudos experimentais e, em certas situações, podem ser os únicos estudos possíveis por razões éticas.

Estudos observacionais só são capazes de medir associações entre a ocorrência da doença e possíveis agentes causadores; eles não necessariamente provam uma relação causal. Por exemplo, suponha que um estudo encontre uma associação entre o consumo excessivo de café e a menor incidência de câncer de pele. Isso pode sugerir que o café previne o câncer de pele, mas pode haver outro fator não mensurado envolvido, como a quantidade de exposição solar que os participantes recebem. Se descobrir que os bebedores de café trabalham mais em escritórios e passam menos tempo ao sol do que aqueles que bebem menos café, então pode ser possível que a menor taxa de câncer de pele se deva à menor exposição ao sol, não ao consumo de café. O estudo observacional não consegue distinguir entre essas duas causas potenciais.

Existem várias abordagens úteis em estudos observacionais. Isso inclui métodos classificados como epidemiologia descritiva e epidemiologia analítica. A epidemiologia descritiva reúne informações sobre um surto de doença, os indivíduos afetados e como a doença se espalhou ao longo do tempo em uma etapa exploratória do estudo. Esse tipo de estudo envolverá entrevistas com pacientes, seus contatos e familiares; exame de amostras e prontuários médicos; e até mesmo histórias de alimentos e bebidas consumidos. Esse estudo pode ser realizado enquanto o surto ainda está ocorrendo. Estudos descritivos podem formar a base para o desenvolvimento de uma hipótese de causalidade que possa ser testada por estudos observacionais e experimentais mais rigorosos.

A epidemiologia analítica emprega grupos cuidadosamente selecionados de indivíduos na tentativa de avaliar de forma mais convincente as hipóteses sobre as possíveis causas de um surto de doença. A seleção dos casos geralmente é feita aleatoriamente, portanto, os resultados não são tendenciosos devido a alguma característica comum dos participantes do estudo. Estudos analíticos podem reunir seus dados voltando no tempo (estudos retrospectivos) ou à medida que os eventos se desenrolam no tempo (estudos prospectivos).

Estudos retrospectivos reúnem dados do passado sobre casos atuais. Os dados podem incluir informações como histórico médico, idade, sexo ou histórico ocupacional dos indivíduos afetados. Esse tipo de estudo examina associações entre fatores escolhidos ou disponíveis para o pesquisador e a ocorrência da doença.

Estudos prospectivos acompanham indivíduos e monitoram seu estado de doença durante o curso do estudo. Os dados sobre as características dos sujeitos do estudo e seus ambientes são coletados no início e durante o estudo para que os sujeitos que adoecem possam ser comparados aos que não adoecem. Novamente, os pesquisadores podem procurar associações entre o estado da doença e as variáveis que foram medidas durante o estudo para esclarecer possíveis causas.

Estudos analíticos incorporam grupos em seus projetos para ajudar a identificar associações com doenças. As abordagens para estudos analíticos baseados em grupos incluem estudos de coorte, estudos de caso-controle e estudos transversais. O método de coorte examina grupos de indivíduos (chamados de coortes) que compartilham uma característica específica. Por exemplo, uma coorte pode consistir em indivíduos nascidos no mesmo ano e no mesmo local; ou pode consistir em pessoas que praticam ou evitam um comportamento específico, por exemplo, fumantes ou não fumantes. Em um estudo de coorte, as coortes podem ser seguidas prospectivamente ou estudadas retrospectivamente. Se apenas uma única coorte for seguida, os indivíduos afetados serão comparados com os indivíduos não afetados no mesmo grupo. Os resultados da doença são registrados e analisados para tentar identificar correlações entre as características dos indivíduos na coorte e a incidência da doença. Os estudos de coorte são uma forma útil de determinar as causas de uma condição sem violar a proibição ética de expor indivíduos a um fator de risco. As coortes são normalmente identificadas e definidas com base em fatores de risco suspeitos aos quais os indivíduos já foram expostos por meio de suas próprias escolhas ou circunstâncias.

Os estudos de caso-controle são geralmente retrospectivos e comparam um grupo de indivíduos com uma doença a um grupo similar de indivíduos sem a doença. Os estudos de caso-controle são muito mais eficientes do que os estudos de coorte porque os pesquisadores podem selecionar deliberadamente indivíduos que já foram afetados pela doença, em vez de esperar para ver quais indivíduos de uma amostra aleatória desenvolverão uma doença.

Um estudo transversal analisa indivíduos selecionados aleatoriamente em uma população e compara indivíduos afetados por uma doença ou condição com aqueles não afetados em um único momento. Os indivíduos são comparados para procurar associações entre certas variáveis mensuráveis e a doença ou condição. Estudos transversais também são usados para determinar a prevalência de uma condição.

Estudos experimentais

A epidemiologia experimental usa estudos laboratoriais ou clínicos nos quais o investigador manipula os sujeitos do estudo para estudar as conexões entre doenças e potenciais agentes causadores ou para avaliar tratamentos. Exemplos de tratamentos podem ser a administração de um medicamento, a inclusão ou exclusão de diferentes itens dietéticos, exercícios físicos ou um procedimento cirúrgico específico. Animais ou humanos são usados como cobaias. Como os estudos experimentais envolvem manipulação de sujeitos, eles geralmente são mais difíceis e às vezes impossíveis por razões éticas.

Os postulados de Koch requerem intervenções experimentais para determinar o agente causador de uma doença. Ao contrário dos estudos observacionais, os estudos experimentais podem fornecer fortes evidências de apoio à causa, porque outros fatores geralmente são mantidos constantes quando o pesquisador manipula o assunto. Os resultados de um grupo que recebe o tratamento são comparados aos resultados de um grupo que não recebe o tratamento, mas é tratado da mesma forma em todas as outras formas. Por exemplo, um grupo pode receber um regime de um medicamento administrado como uma pílula, enquanto o grupo não tratado recebe um placebo (uma pílula que parece a mesma, mas não tem ingrediente ativo). Ambos os grupos são tratados da forma mais semelhante possível, exceto pela administração do medicamento. Como outras variáveis são mantidas constantes nos grupos tratados e não tratados, o pesquisador tem mais certeza de que qualquer mudança no grupo tratado é resultado da manipulação específica.

Estudos experimentais fornecem a evidência mais forte da etiologia da doença, mas também devem ser elaborados com cuidado para eliminar os efeitos sutis do viés. Normalmente, estudos experimentais com humanos são conduzidos como estudos duplo-cegos, o que significa que nem os sujeitos nem os pesquisadores sabem quem é um caso de tratamento e quem não é. Esse design remove uma causa bem conhecida de viés na pesquisa chamada efeito placebo, na qual o conhecimento do tratamento pelo sujeito ou pelo pesquisador pode influenciar os resultados.

Exercício\(\PageIndex{2}\)

1. Descreva as vantagens e desvantagens dos estudos observacionais e experimentais.
2. Explique as maneiras pelas quais grupos de assuntos podem ser selecionados para estudos analíticos.

Foco clínico: Parte 3

Como os testes laboratoriais confirmaram a Salmonella, um patógeno comum de origem alimentar, como agente etiológico, epidemiologistas suspeitaram que o surto foi causado pela contaminação em uma instalação de processamento de alimentos que atende à região. As entrevistas com pacientes se concentraram no consumo de alimentos durante e após o feriado de Ação de Graças, correspondendo ao momento do surto. Durante as entrevistas, os pacientes foram convidados a listar os itens consumidos nas reuniões de fim de ano e descrever a amplitude com que cada item foi consumido entre familiares e parentes. Eles também foram questionados sobre as fontes dos alimentos (por exemplo, marca, local da compra, data da compra). Ao fazer essas perguntas, as autoridades de saúde esperavam identificar padrões que levassem à origem do surto.

A análise das respostas da entrevista acabou vinculando quase todos os casos ao consumo de um prato natalino conhecido como turducken - um frango recheado dentro de um pato recheado dentro de um perú. Turducken é um prato geralmente não consumido durante todo o ano, o que explicaria o aumento nos casos logo após o feriado de Ação de Graças. Análises adicionais revelaram que os turduckens consumidos pelos pacientes afetados foram comprados já recheados e prontos para serem cozidos. Além disso, os patos pré-recheados eram todos vendidos na mesma rede regional de supermercados sob duas marcas diferentes. Após uma investigação mais aprofundada, as autoridades rastrearam as duas marcas até uma única planta de processamento que abastecia lojas em toda a região da Flórida.

Exercício\(\PageIndex{3}\)

1. Esse é um exemplo de propagação de fonte comum ou propagação propagada?
2. Quais os próximos passos que o departamento de saúde pública provavelmente tomaria depois de identificar a origem do surto?

Conceitos principais e resumo

• Os primeiros pioneiros da epidemiologia, como John Snow, Florence Nightingale e Joseph Lister, estudaram doenças em nível populacional e usaram dados para interromper a transmissão da doença.
• Estudos epidemiológicos descritivos se baseiam na análise de casos e nos históricos dos pacientes para obter informações sobre surtos, frequentemente enquanto ainda estão ocorrendo.
• Estudos epidemiológicos retrospectivos usam dados históricos para identificar associações com o estado da doença dos casos presentes. Estudos epidemiológicos prospectivos coletam dados e acompanham casos para encontrar associações com estados futuros da doença.
• Estudos de epidemiologia analítica são estudos observacionais cuidadosamente projetados para comparar grupos e descobrir associações entre fatores ambientais ou genéticos e doenças.
• Estudos epidemiológicos experimentais geram fortes evidências de causalidade na doença ou no tratamento, manipulando indivíduos e comparando-os com indivíduos de controle.

Notas de pé

1. John Snow. Sobre o modo de comunicação da cólera. Segunda edição, Much Enlarged. John Churchill, 1855.
2. John Snow. “A cólera perto de Golden-Square e em Deptford.” Medical Times and Gazette 9 (1854): 321—322. http://www.ph.ucla.edu/epi/snow/chol...densquare.html.
3. O.M. Lidwell. “Joseph Lister e a infecção do ar.” Epidemiologia e infecção 99 (1987): 569—578. www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/arti... 00006-0004.pdf.