Introducción

En todo el mundo, el incremento de las actividades antropogénicas ejerce presión sobre los recursos naturales, exacerbando así la probabilidad de enfermedad y otros riesgos para la salud pública. Además del acrecentamiento de la demanda de agua por una población en crecimiento, la agricultura, la ganadería y las actividades manufactureras también contribuyen a la contaminación de las aguas superficiales y subterráneas ¹. En el año 2010, las Naciones Unidas (ONU) reconocieron el acceso al agua potable y al saneamiento como un elemento fundamental de los derechos humanos, basado en la preocupación de que 884 millones de personas viven sin acceso a agua potable y más de 2,6 mil millones presentan falta de acceso al saneamiento básico ². Esta deficiencia explica por qué cada año 1,5 millones de niños menores de cinco años mueren como resultado de enfermedades relacionadas con el agua y el saneamiento ^1,3. En Latinoamérica, la creciente población urbana y la rápida urbanización asociada a centros urbanos no planificados y asentamientos periurbanos han superado la capacidad de los gobiernos para ampliar la infraestructura relacionada con el saneamiento y suministro de agua potable limitando las opciones disponibles para proporcionar acceso adecuado a agua de buena calidad ^4-6. Además, la brecha urbano-rural relacionada con el suministro de agua potable es mayor en los países en desarrollo, donde en áreas rurales, ocho de cada diez personas todavía no tienen acceso a una fuente adecuada de agua potable ⁷.

La diarrea es una causa importante de muerte y enfermedades, especialmente entre los niños más pequeños de países de bajos ingresos. La pérdida de líquido (deshidratación) es la amenaza principal, aunque la diarrea también reduce la absorción de nutrientes, lo que causa un crecimiento deficiente en los niños, una reducción de la resistencia a infecciones y posibles trastornos intestinales a largo plazo. Las intervenciones para mejorar la calidad del agua, en particular cuando se implementan a nivel doméstico, son efectivas en la prevención de la diarrea en ámbitos donde es endémica ⁸.

De manera que, en los países más pobres, la morbimortalidad por diarrea en niños menores de cinco años ocupa un lugar importante y está relacionada con el saneamiento inadecuado ⁹, reconociéndose esta enfermedad como la segunda causa de muerte en este grupo etario ¹⁰. La presencia de microorganismos patógenos en el agua ocurre por cambios en el medio ambiente y en la población, como consecuencia de la urbanización no controlada, el crecimiento industrial, el incremento de la pobreza y la disposición inadecuada de excretas humanas y animales, siendo las heces, la fuente primaria de contaminación del recurso hídrico ^11,12. Estudios previos estiman que 1.800 millones de personas en el mundo consumen agua contaminada, principalmente, en zonas rurales. La contaminación más prevalente se ha observado en países del África, Sudeste de Asia y Latinoamérica ^3,5. Anualmente, en estas regiones, se ha estimado que ocurren cerca de 5 billones de casos de infecciones transmitidas por el agua ¹¹.

En muchas regiones, la fuente elemental para la provisión de agua para todo propósito es el suministro de agua subterránea ¹². Esta constituye una de las principales fuentes de abastecimiento; en diferentes épocas del año, la precipitación pluvial afecta a los mantos freáticos con el movimiento de contaminantes a través del suelo, influyendo en su uso futuro como fuente de consumo humano. Aún sin la intervención humana, el agua de lluvia se infiltra al suelo, fluye en la superficie o se evapora de acuerdo a los patrones naturales. El agua subterránea puede presentar tanto contaminación microbiana, como de sustancias químicas; estos contaminantes se dispersan a través del acuífero por el movimiento natural del fluido ^13-15. A pesar de todos los esfuerzos para almacenar y disminuir el consumo de agua, ésta se vuelve cada vez más escasa y su calidad se deteriora cada vez más rápido. El agua subterránea, por ejemplo, además de ser un bien económico, se considera una fuente indispensable de suministro para el consumo humano en todo el mundo, para las personas que no tienen acceso al suministro público de agua o para aquellos que tienen acceso a un suministro de agua de frecuencia irregular ¹⁶.

Puesto que la provisión de agua potable ha sido una de las intervenciones de salud pública más exitosas de la humanidad y es un aspecto definitorio de un país desarrollado, el presente artículo tiene como propósito recopilar y analizar la información disponible acerca de la contaminación de las fuentes de agua subterránea como factor de riesgo epidemiológico para la enfermedad diarreica en niños menores de cinco años, a través de una revisión sistemática de la literatura.

Métodos

Los artículos se obtuvieron de la consulta directa y acceso vía internet en las siguientes bases de datos: PubMed, ScienceDirect, SpringerLink, SciELO y Google Scholar. Luego de una primera revisión general, se tomaron en cuenta algunas referencias bibliográficas citadas por estos primeros artículos en la realización de una nueva búsqueda. En la barra del buscador de cada repositorio se usaron las siguientes ecuaciones de búsqueda como filtros para la derivación de artículos: «Groundwater and diarrhoea», «Groundwater and child gastrointestinal disease», «Groundwater and molecular techniques», «Groundwater and microbial pollution», «Groundwater and biochemical techniques», «Groundwater quality and infant diarrhoea», «Children diarrhoea and potable water». Se limitó la búsqueda a investigaciones realizadas en humanos, se utilizaron los descriptores MeSH o DeCS. Se tomaron en cuenta artículos publicados desde el año 1991 hasta junio del 2018. Dentro de los criterios de inclusión se consideraron: a) artículos de fuentes primarias publicados en revistas indexadas, con naturaleza de revisión, artículos originales de investigación, estudios comparativos, estudios de evaluación, capítulos de libros y metaanálisis; b) artículos en idioma inglés y español: c) artículos que abordaron la relación entre el consumo de agua subterránea y la diarrea provocada por enteropatógenos (bacterias, virus y protozoos) en niños, d) artículos que utilizaron métodos y tecnologías de naturaleza bioquímica y molecular para detectar los microorganismos enteropatógenos contaminantes. Por tanto, se excluyeron: a) guías, cartas al editor, editoriales, tesis, disertaciones, reportes de casos, ensayos clínicos y memorias de congresos, b) No se tomaron en cuenta estudios retractados y c) Material bibliográfico solo disponible en físico. Para cotejar los diferentes artículos, se hizo una lectura crítica de cada resumen y una evaluación general del texto completo, considerando los elementos más importantes como la metodología empleada, resultados y conclusiones (Figura 1). El desacuerdo entre los revisores se resolvió mediante consenso; pues solo dos investigadores identificaron de forma individual los estudios según los criterios de inclusión. Esta revisión bibliográfica no evaluó la calidad metodológica de los estudios, sino el constatar la existencia de trabajos que estudiaron la contaminación del agua subterránea y su posible rol como factor de riesgo para la ocurrencia de diarrea infantil en menores de 5 años de edad. Esta revisión está registrada en PROSPERO (International Prospective Register of Systematic Reviews) bajo el número ID 129254.

Resultados y Discusión

Impacto de la enfermedad diarreica en niños menores de cinco años en la salud pública mundial:

la importancia de la enfermedad diarreica infantil se describió en 40 investigaciones incluidas en esta revisión ^17-56 (Tabla 1). A pesar de los enormes avances tecnológicos que ha experimentado la medicina, la enfermedad diarreica aguda (EDA), continúa siendo un gran problema para la salud pública en los países en desarrollo, por ser una de las principales causas de muerte en menores de 5 años, por el elevado número de casos que se presentan anualmente y los gastos que genera el tratamiento médico general o específico de los enfermos ^17,18. Se estima que los menores de 5 años representan el 9% de todas las muertes en todo el mundo en 2015 ^17,18. La OMS reveló que, en todo el mundo, ocurren aproximadamente 1,7 billones de casos y 760.000 muertes de niños por la diarrea cada año ¹⁹. La mayoría de las muertes infantiles por diarrea ocurre en niños menores de 2 años que viven en entornos pobres de África subsahariana y Asia meridional ^19,20. Las regiones del sudeste asiático y africano contribuyeron cada una con 26% de episodios severos de diarrea en 2010 ²¹; como resultado, la carga de enfermedades diarreicas en los países en desarrollo es mayor que en los países desarrollados ^21-23. Según UNICEF en 2016, el total anual de muertes por diarrea en la infancia se ha reducido en más del 50% (para los últimos 15 años, disminuyó de más de 1,2 millones a medio millón) ²⁰, lo cual es infortunado ya que el problema puede ser fácilmente tratado con terapia de rehidratación oral (SRO) ^23,24.

La magnitud de diarrea infantil en África Oriental fue del 13 al 32%. Informes y estudios sobre mortalidad y morbilidad infantil en Etiopía demostraron que la diarrea es un importante problema en la región y que su prevalencia oscila entre 13,55 a 30,5% ^23-37.

En Latinoamérica, de acuerdo con los datos recién publicados por la Global Burden Diseases (Diarrhoeal Diseases), las EDA continúan siendo un problema de salud pública ³⁸. La incidencia se ha mantenido relativamente constante en las tres últimas décadas; no obstante, varios países han disminuido la mortalidad durante este mismo periodo ^21,22,39-46 gracias a los programas de control de las EDA que la OMS ha establecido y que la Organización Panamericana de la Salud (OPS), como oficina regional, ha difundido en Latinoamérica ^38,47.

La comparación entre las tasas de incidencia y mortalidad por diarrea infantil registradas en el continente americano entre 2005 y 2015 evidencia tres patrones diferentes de países: en el primero, ambas tasas de incidencia son similares. Este grupo incluye a: Argentina, Bolivia, Costa Rica, El Salvador, Nicaragua, Paraguay y República Dominicana; en el segundo, la tasa de incidencia es mayor a la de la mortalidad, como ocurre en Brasil, Colombia, Ecuador, México, Perú y Venezuela; en el tercero, la tasa de mortalidad es mayor a la de incidencia y corresponde a: Antigua y Barbuda, Bahamas, Barbados, Belice, Dominica, Guatemala, Guyana, Haití, Honduras, Panamá, Santa Lucía, Surinam, Trinidad y Tobago y Uruguay. Esta información permite visualizar claramente tres panoramas epidemiológicos y de salud pública diferentes; probablemente, en los países donde la mortalidad es mayor que la morbilidad, estén jugando varios factores: 1) subregistro de casos leves, 2) falla en la prevención de las enfermedades diarreicas, 3) mala clasificación o terapéutica de casos de EDA moderadas o severas, y 4) débil infraestructura del sistema de salud. En general, estos son los países que menor reducción en la mortalidad han tenido. En el otro extremo de este contexto estarían los países donde la morbilidad es mayor a la mortalidad. En su mayoría, en estos países es donde se ha observado la mayor disminución en la mortalidad durante los últimos 10 años, situación que refleja las mejoras en el registro, detección oportuna y manejo de la enfermedad diarreica. Finalmente, se encuentran los países en donde ambas tasas son similares, los cuales, por cierto, son los que tienen las tasas más pequeñas, situación que estaría hablando de un mejor control de las EDA ⁴⁷.

Pese a que la gran mayoría de los cuadros diarreicos resuelve en corto tiempo con medidas básicas (empleo de SRO), un porcentaje de los niños sufre complicaciones graves, como la deshidratación que puede llevar a la muerte. A través del reconocimiento oportuno de datos de deshidratación, el manejo adecuado, así como la identificación de factores de riesgo que podrían empeorar el curso de la enfermedad, el personal de salud puede también contribuir a evitar sus complicaciones ¹⁸.

Múltiples factores contribuyen a la aparición de diarrea entre niños menores de cinco años. Así, la diarrea infantil se ha asociado significativamente con factores maternos, tales como: bajo nivel de educación materna ^{32,33,35,37,48,49}, edad de la madre ⁵⁰, historia de morbilidad diarreica materna ³⁶, madres que no practican el lavado de manos en momentos importantes ^32,34,35,37, escaso conocimiento materno sobre la diarrea ³⁴ y residencia rural ³⁷; factores relacionados con el niño como: sexo del niño ³⁷, edad de los niños ^{18,31,33-35,48} y la desnutrición ^18,36,51-54 se asociaron estadísticamente con diarrea infantil ²³.

De igual manera, varios estudios reportan que las condiciones ambientales y prácticas de comportamiento, cantidad de niños menores de cinco años ^23,33,36, disponibilidad de letrinas ^23,33,55, tiempo de inicio de la alimentación suplementaria ^23,34,49, modo de alimentación ^23,36, métodos inadecuados de eliminación de heces infantiles ^23,33, falta de fuentes seguras de agua ^23,37,55,56, inadecuada manipulación del agua para beber ^23,30,49,56, métodos inapropiados de eliminación de residuos sólidos ^23,31,32, menor riqueza del estado ^23,34, y más tiempo transcurrido para visitar hogares por los extensionistas de salud ^23,34 también fueron significativamente asociados con la diarrea infantil ²³. Un estudio sistemático realizado en países de bajos y medianos ingresos, también reveló que las enfermedades diarreicas son más frecuentes en áreas con escasez de agua, con suministro no seguro de agua potable, falta de higiene y saneamiento deficiente ^23,57. Otros factores de riesgo señalados en la literatura están representados por el uso de medicina natural, falta de alcantarillado, hacinamiento y la falta de inmunizaciones contra el rotavirus ^17,18,23. Todos estos factores de riesgo, que en su mayor parte concuerdan en los diferentes trabajos, deberían tomarse en cuenta a la hora de atender pacientes con EDA, de manera que, pacientes que cuenten con factores de riesgo y al momento de la atención no ameriten internación, requieren seguimiento estrecho, además de concientizar a la madre sobre la evolución de la enfermedad y los cuidados que debe tener ²³. Es preciso registrar en la historia clínica de los pacientes internados, los factores de riesgo conocidos que puedan tener relevancia en la evolución de la enfermedad. Estos datos también son útiles al hacer una revisión retrospectiva para futuros trabajos de investigación ²³.

Relación entre la contaminación del agua potable y la enfermedad diarreica predominantemente en menores de 5 años:

se revisaron 24 artículos ^{10,72,76,81,117,122-140} (Tabla 2). Los virus, bacterias, protozoos y helmintos pueden causar diarrea, por lo que se debe monitorear la calidad del agua y considerar el riesgo para la salud asociado a la contaminación ¹¹⁵. Se ha propuesto la relación entre la diarrea infantil y la contaminación de aguas, tanto superficiales como subterráneas ^10,124. Se han detectado quistes de Cryptosporidium y Giardia en fuentes de agua subterránea en India rural, con una prevalencia diaria de diarrea infantil variable entre 1% y 6,5%, representando desde 2,9% hasta 65,8 % del total de diarrea por todas las causas medidas en menores de 5 años ¹²⁴. En zonas rurales de Bangladesh, el mayor acceso a pozos tubulares se asoció con menor diarrea infantil, cuya prevalencia disminuyó con el uso de pozos de profundidad mayor a 300 pies ^10,123. En Nogales (México), los pozos para suministrar agua están contaminados, y son la causa principal de enfermedad gastrointestinal; las muestras de agua mostraron elevados niveles de coliformes y de E. coli¹¹⁷. En Lesoto, Sur África, el 100% de las muestras de agua estudiadas mostró contaminación con coliformes totales a elevadas concentraciones (> 16 UFC [Unidades Formadoras de Colonia] por 100 ml), el 18% de niños menores de 5 años presentó diarrea dos semanas previas al periodo de estudio ¹²².

En Filipinas, se evaluaron 690 menores de 2 años con diarrea. E. coli y enterococos fueron mejores predictores que los coliformes fecales del riesgo de diarrea; se observó diferencia entre las tasas de enfermedad de los niños que beben agua de buena calidad (< 1 E. coli por 100 ml), y los que beben agua con > 1000 E. coli por 100 ml, mostrando tasas significativamente más elevadas, las 2000 muestras de agua estudiadas mostraron: E. coli (85%), enterococos (79%), coliformes fecales (77%) y estreptococos fecales (60%) ¹²⁴. En Ciudad de México, se estudiaron niños en la temporada de lluvias (n=761) y en la estación seca (n=732), la presencia de organismos indicadores en muestras de agua subterránea apuntó a contaminación fecal, las tasas de diarrea fueron 10,7% en la estación seca y 11,8% en la temporada de lluvias. Los niños de 1 año mostraron la mayor tasa de diarrea durante la estación seca ¹²⁵. El agua residual no tratada de la cuenca de la Ciudad de México utilizada para riego de tierras de cultivo fue evaluada mediante la determinación de coliformes fecales, Vibrio cholerae y Salmonella. El 10% de la muestra reportó diarrea frecuente, la detección de V. cholerae no 01 en aguas superficiales en todos los sitios, sugirió un riesgo potencial de diarrea para bañistas de río por ingestión accidental, así como contaminación potencial del agua subterránea cercana a la superficie y potencial riesgo de cólera. Los altos niveles de coliformes totales en el agua superficial y subterránea indicaron contaminación fecal y un riesgo potencial de enfermedades gastrointestinales ¹²⁶. En la zona urbana de Ahmedabad (Gujarat-India), se estudió la calidad del agua de riego agrícola: agua subterránea, superficial y residual. Las concentraciones promedio de E. coli mostraron que todas las fuentes eran inadecuadas para riego, con una elevada contaminación. La incidencia de diarrea fue de 11, 5 episodios/1.000 personas-semana. Se encontró una correlación significativa entre la concentración de E. coli en el agua de riego y la incidencia de diarrea ¹²⁷. En India, se relacionó el patrón estacional, la diarrea y la calidad del agua subterránea del sistema público y privado, y el agua almacenada en zonas rurales y urbanas; el 99-100% de muestras excedieron el estándar de 50 UFC/100 ml de coliformes totales para el agua potable de clase A. La mayoría de las muestras (87% en áreas rurales y 91% en áreas urbanas de dominio público, 90% en zonas rurales y 92% en áreas urbanas privadas) presentaron > 10 UFC/100 ml, las concentraciones más altas de coliformes totales en fuentes públicas ocurrieron durante temporadas relativamente húmedas. En zonas rurales, un aumento de 10 veces en la precipitación acumulada semanal, se asoció con un aumento en las concentraciones de coliformes totales y el riesgo de diarrea aumentó un 66%, manteniéndose una asociación fuerte entre la lluvia y el riesgo de diarrea en los sitios rurales ⁷⁶. En Bangladesh, el 59% de las muestras de agua potable estudiadas (2.273/3.833) mostró contaminación con E. coli, informándose en un 9,5% la ocurrencia de diarrea en niños dos días antes de la intervención. El riesgo de enfermedad aumentó, sosteniéndose que la cantidad de exposición a la contaminación fecal del agua potable contribuye de manera significativa al riesgo de diarrea infantil ⁸¹. En la zona rural de Turquía, se detectó diarrea en el 31,7% de los 543 hogares estudiados. El porcentaje de personas con al menos un episodio de diarrea fue del 10%, la tasa de episodios fue del 18,7% ¹²⁸.

Es evidente que, cada año, el agua potable contaminada contribuye a la muerte de millones de las personas más pobres del mundo por enfermedades prevenibles ^129,130. Más importante aún, los grupos vulnerables, como los niños, las mujeres y los ancianos, son las principales víctimas. La evidencia empírica también muestra una franca relación entre el saneamiento, la contaminación del agua potable y la salud ^101,131-134. En particular, a menudo se enfatizan dos tipos de relación. Primero, la contaminación por heces humanas o animales es el riesgo de salud más frecuentemente asociado con el consumo de agua potable contaminada; cuando dicho defecto es reciente y los responsables del mismo incluyen portadores de enfermedades entéricas transmisibles, los microorganismos que causan estas enfermedades pueden estar presentes en el agua. En segundo lugar, el agua potable contaminada puede provocar enfermedades transmitidas por el agua, como el cólera, la disentería y otras enfermedades que pueden causar diarreas ¹³⁵.

A nivel mundial, se estima que el 88% de los casos de enfermedades diarreicas son atribuibles al agua no segura. De hecho, se estima que alrededor de 1.100 millones de personas en todo el mundo beben agua no segura ^136,137. A pesar del número de estudios realizados, se sabe relativamente poco sobre la contribución clave del consumo de agua no segura en la aparición de enfermedades diarreicas ¹³⁸. El agua insegura a menudo está contaminada con material fecal, desechos domésticos e industriales, lo que trae asociado como resultado un mayor riesgo de transmisión de enfermedades a las personas ¹³⁹. Las enfermedades diarreicas, a menudo, son causadas por agua contaminada, saneamiento deficiente y falta de higiene. Constituyen las enfermedades transmitidas por el agua más frecuentes entre los niños menores de cinco años, cuya prevalencia está en constante incremento ⁷².

Técnicas de uso rutinario para la detección y cuantificación de microorganismos indicadores de calidad sanitaria del agua:

se revisaron 14 artículos ^72,136-148 (Tabla 3). Tradicionalmente, la ausencia o presencia de coliformes totales y fecales (termotolerantes) definen la potabilidad del agua. Se han descrito métodos de cultivo e identificación como: filtración por membrana, transformación enzimática de sustratos, Número Más Probable (NMP), recuento de colonias en placa, y Petrifilm y, métodos inmunológicos como la hibridación in situ (FISH), ELISA y la citometría de flujo, para este fin ¹³⁶. La filtración por membrana consiste en filtrar un volumen de agua a través de una membrana de celulosa e incubar en un medio de cultivo selectivo que promueve el crecimiento de coliformes, para observar la formación de colonias y estimar el número de UFC por unidad de volumen filtrado. El valor obtenido se compara con los valores de referencia aceptados para la región ¹³⁷.

En el NMP, se inocula un volumen de agua en tubos con un caldo para la detección de coliformes totales, los cuales se incuban a 35°C; los tubos negativos se reincuban por 24 horas y, los positivos se siembran a su vez en un nuevo caldo para la prueba confirmatoria de coliformes fecales, incubándose de 24 a 48 horas. Al final del ensayo se cuentan los tubos positivos y se llevan a la tabla del NMP ^138,139.

La técnica de Petrifilm consiste en inocular películas de plástico con rejillas recubiertas con agentes gelificantes, y un medio nutriente apropiado para el crecimiento del microorganismo a investigar, que para E. coli es agar bilis y rojo violeta (AVRB) con un indicador de la actividad glucuronidasa ⁷². Las técnicas inmunológicas, como la citometría de flujo, caracterizan comunidades microbianas, cuantifican células bacterianas y detectan partículas virales ¹⁴⁰. Adicionalmente, la identificación de genes de resistencia es una herramienta de predicción de contaminación antropogénica, especialmente porque permite identificar la fuente de la contaminación, pudiendo aplicarse a los pozos subterráneos de zonas rurales de países subdesarrollados ^141-150.

Fuentes de agua de consumo y accesibilidad:

se encontraron 56 artículos ^{7-9,11,14-16,58,61-109} (Tabla 4). Casi la mitad de la población mundial carece de conexiones domiciliarias de agua, y tiene mayor riesgo de agua no segura debido a la contaminación durante la recolección y el almacenamiento; 1.100 millones de personas dependen de suministros de agua que tienen un alto riesgo de contaminación fecal ⁸. Los cambios en la distribución, abundancia y calidad del agua, representan aspectos fundamentales para la calidad de la vida humana ⁵⁸. El agua potable, definida como “adecuada para el consumo humano y para todo uso doméstico habitual, incluida la higiene personal”, es libre de microorganismos causantes de enfermedades ¹². El acceso al agua potable ha sido un objetivo central de la salud pública y la política de desarrollo internacional. Los objetivos de desarrollo del milenio incluyen: "Haber reducido a la mitad en el año 2015, la proporción de la población que no tiene acceso sostenible al agua potable segura” ⁵⁹. Sin embargo, aún quedan cientos de millones de personas sin acceso al suministro de agua potable ⁹. ¿Cómo pueden las personas acceder a una fuente suficiente, confiable y sostenible de agua potable? La opción preferida debe ser redes de tratamiento, esto no es posible para muchas comunidades debido a consideraciones financieras o geográficas. Las opciones para obtener agua potable son limitadas al acceso de otras fuentes de agua potable "mejorada", que se definen como “ aquellas que por su naturaleza o por medio de una intervención activa, están protegidas de la contaminación externa, en particular, de la contaminación con materia fecal ", incluyen agua entubada en la vivienda o patio, grifos públicos o fuentes de agua potable, pozos entubados o perforaciones, pozos cavados protegidos, manantiales protegidos y fuentes de agua de lluvia ^8,9. Las fuentes no mejoradas, incluyen manantiales y pozos excavados sin protección, carros con tanques o tambores pequeños, camiones cisterna, aguas superficiales y aguas embotelladas ⁹.

Como otras fuentes se encuentran las aguas subterráneas protegidas o no ¹². 2,4 mil millones de personas en el mundo viven sin un saneamiento adecuado, 663 millones no tienen acceso a fuentes de agua mejoradas y 946 millones defecan al aire libre. Si bien ha habido progreso, ha sido lento y desigual, 96% de la población mundial urbana utiliza fuentes mejoradas de agua potable en comparación con el 84% de la población rural; 82% de la población urbana mundial utiliza instalaciones de saneamiento versus 51% de la población rural ⁶⁰. El agua subterránea, se considera un importante sistema de soporte de vida ^{7,11,14-16,58,61-74}. Esta fuente de agua representa el 4% del volumen de agua global. En India, el 77% de las personas dependen del agua potable en fuentes de agua mejoradas sin tubería, por ejemplo, pozos entubados, lo que plantea inquietudes sobre la exposición a patógenos a causa de contaminación fecal ⁷⁵. En Canadá, el agua subterránea es la principal fuente de agua potable para 7,9 millones de personas (26%), el 30% de los residentes dependen de esta fuente que también se utiliza ampliamente para actividades agrícolas y ganaderas ⁵⁸. En India, más del 60% de la actividad agrícola y 85% del agua doméstica se surte a través de agua subterránea. La OMS estimó que el 96% de la población urbana y un 84% de la rural tenían acceso al agua. Sin embargo, la inferencia a estos altos porcentajes no se corresponde con la calidad y la distribución equitativa, muchas ciudades reciben agua pocas horas al día, por lo que es almacenada, asociándose esta práctica con el deterioro de su calidad. Adicionalmente, está casi siempre contaminada, por canales de drenaje abiertos en espacios altamente contaminados por prácticas como la defecación al aire libre ^76,77.

En el 2015, 147 países, se reunieron a propósito del Desarrollo del Milenio con el objetivo de proporcionar agua potable de fuentes mejoradas ⁷⁸. Sin embargo, se ha señalado que, las políticas basadas en el monitoreo del progreso hacia el Desarrollo del Milenio y los objetivos de desarrollo sostenible en curso, no consideraron la gama de desafíos que aún no se han resuelto para satisfacer las necesidades de agua y el saneamiento de las personas y, por lo tanto, brindaron una falsa sensación de progreso ⁷⁹. Aunque varios estudios han documentado que el agua de fuentes mejoradas redujo la aparición de diarrea entre los menores de cinco años ^80-82, se conoce menos información sobre la seguridad ⁸³ y la calidad microbiana del agua ^83,84. Esta discrepancia se debe en gran medida a la naturaleza intermitente del suministro de fuentes de agua mejorada entubada en muchos países de bajos y medianos ingresos, donde más de un tercio de los suministros de agua urbanos son frecuentemente interrumpidos ^77,85.

Se ha estimado que al menos 309 millones de personas en todo el mundo experimentan interrupciones en el suministro de agua ⁸⁶. Los suministros de agua intermitentes transmiten patógenos transmitidos por el agua ⁸⁷, incrementan los tiempos de almacenamiento de agua en el hogar ^88-90 y ponen en peligro las prácticas de higiene ^89,90. Además, los recipientes de almacenamiento de agua de boca ancha son vulnerables a la contaminación por manos sucias, tazas y otros recipientes utilizados para la recuperación del agua ^91-93. Revisiones sistemáticas revelaron una reducción del 73% en las diarreas después del cambio de suministros intermitentes de agua a continuos ⁹⁴ y que las mejoras en la calidad microbiológica del agua redujeron el riesgo de morbilidad relacionada a la diarrea en un 31% ⁹⁵. El almacenamiento seguro del agua a nivel doméstico ^80,81,96, la disponibilidad continua de suministro mejorado de agua ^87,95 y el nivel de tratamiento del agua a nivel doméstico son medidas efectivas para prevenir la diarrea que reducen el riesgo de aparición en un 25%-85% ^81,89,96-98. Por lo tanto, el suministro seguro de agua por tuberías por sí solo, no constituye una garantía para prevenir la diarrea debido a posibles problemas derivados de la falta de disponibilidad continua y a la contaminación microbiológica del agua a través de malas prácticas domésticas de manejo del agua ^{77,81,88,98-100}.

Varios estudios señalan que las fuentes de agua ubicadas lejos de los hogares (al menos 30 minutos de caminata) ^101-103, la limpieza infrecuente de los recipientes de almacenamiento de agua ¹⁰⁴, la disminución diaria per cápita del consumo de agua ¹⁰⁵ y el bajo nivel educativo de los cuidadores ¹⁰⁶ se asociaron significativamente con la aparición de diarrea aguda ⁷⁷.

Las condiciones ambientales como, por ejemplo, las lluvias parecen también influir en la calidad microbiológica del agua distribuida por tuberías ⁷⁷. Así, investigaciones realizadas durante un período con muy poca lluvia, pueden haber resultado en una mejor calidad bacteriológica del agua de los suministros de agua entubada que durante la temporada de lluvias, cuando la contaminación fecal tiende a degradar la calidad microbiana de las aguas superficiales y subterráneas ¹⁰⁷. Por otro lado, la frecuencia de interrupciones del suministro intermitente de agua podría disminuir durante las estaciones lluviosas debido a la mayor disponibilidad de agua superficial para las plantas de tratamiento del agua ⁷⁷.

Contaminación de las fuentes de agua y sus indicadores. Patógenos más relevantes:

se analizaron 20 artículos de investigación ^{8,10-12,17,76,108-122} (Tabla 5). La contaminación en el agua para consumo surge por efecto de cambios en el medio ambiente y en la población, provocados por la actividad humana ¹². Numerosos microorganismos transmitidos a través del agua son responsables de patología gastrointestinal, resaltando algunos virus: rotavirus, norovirus y adenovirus; parásitos como Cryptosporidium spp., Giardia intestinalis (G. intestinalis) y los miembros del Complejo Entamoeba histolytica/dispar/moshkovskii, así como también bacterias, entre las que se encuentran Escherichia coli (E. coli) enteropatógena (ECEP), E. coli enteroinvasiva (ECEI) y E. coli enterotoxigénica (ETEC), Salmonella spp., Shigella spp., Campylobacter spp., Vibrio spp., y Aeromonas spp. La importancia relativa de cada uno varía entre entornos, estaciones y grupos de población ^8,108,110. Las diarreas producidas por agentes bacterianos se producen mayormente en los meses de verano y los virus aumentan su frecuencia en la época de invierno ¹⁷. Todos estos agentes causan enfermedades desde leves y autolimitadas hasta cuadros severos de deshidratación, toxemia o sepsis que causan gran mortalidad y morbilidad, o tienen repercusión en el estado nutricional de los menores de 5 años. El tratamiento etiológico de estas enfermedades está orientado principalmente a las especies bacterianas involucradas; sin embargo, en los últimos años, se ha observado el aumento de la resistencia bacteriana a los antimicrobianos ^17,110.

Debido al tedioso y complicado procedimiento para la identificación de agentes etiológicos de la EDA, los médicos prefieren prescribir antibioticoterapia de manera empírica o indiscriminada, por lo que la mayoría de los cultivos son reportados como “No se aislaron bacterias enteropatógenas”, “Se encontraron gérmenes pertenecientes a la flora bacteriana normal”. Debido al uso empírico de los antibióticos, la flora bacteriana es destruida y las personas quedan expuestas a diversos enteropatógenos ^17,111.

Diferentes investigaciones demuestran una mayor prevalencia de bacterias y parásitos como agentes etiológicos de diarrea aguda en menores de 5 años ^17,108-111. En Perú, los agentes bacterianos más frecuentes fueron: ECEP (20%), Campylobacter spp. (11,7%), Salmonella spp. (3,3%) y Shigella spp. (2,5%) ¹¹². Ochoa y cols ¹⁰⁸, también en Perú, señalan una prevalencia de 8,5% para ECEP. En Venezuela, Cermeño y cols ¹¹¹, reportan un 2,7% de ECEP; 1,8% de Salmonella spp. y 0,9% para Shigella spp. (0,9%). En Colombia, un estudio encontró ECEP (13,9%), Campylobacter spp. (2,3%) y Shigella spp. en un menor porcentaje (0,8%) ¹¹⁴. La diferencia porcentual entre los distintos estudios citados sobre la presencia de las diferentes especies bacterianas en los coprocultivos obedece a dificultades en la identificación para la cual se requiere de un personal altamente capacitado y contar con el material de laboratorio requerido dependiendo del microorganismo blanco. Por ejemplo, las especies de Campylobacter no son detectadas en la mayoría de los casos, ya que para su identificación se requiere de una serie de procedimientos, como modificaciones de la coloración de Gram o el empleo de una coloración especial “coloración de Vago”, que requiere de colorantes como el mercurio de cromo que es una sustancia altamente toxica y carcinógena , por lo cual se deben utilizar normas de bioseguridad, ante lo cual el personal evade todo este protocolo dejando de detectar posibles casos de diarrea por este género bacteriano; en cuanto al cultivo, también cambian los requerimientos, la temperatura es de 42ºC y con atmósfera de microaerofilia, la siembra se hace sobre un filtro para que solo el germen que es espiralado pueda atravesar, todo esto constituye un protocolo alterno que por motivos obvios no es tomado en cuenta ^17,112.

Se ha encontrado que las parasitosis intestinales constituyen una de las principales causas de diarrea en niños menores de 5 años en países en desarrollo, observándose una elevada prevalencia de Entamoeba coli (50%), seguido de G. intestinalis (9,2%) y Blastocystis hominis (7,5%-11,8%) ^17,111. E. coli, es un parásito comensal, inocuo en personas sanas; pero que, en personas con mal nutrición o con defensas bajas puede originar algún daño; por lo general, se encuentra asociada junto con otros agentes patógenos (parásitos, bacterias o virus) causando así, las diarreas. Por su parte, la infección por G. intestinalis ocurre al ingerir los quistes (vía fecal-oral) encontrados en la tierra y se trasmiten por alimentos, vegetales crudos, agua, hielo y por animales, siendo los menores de 5 años los hospederos más susceptibles, por lo que, una infección por este protozoario en la primera infancia resulta casi siempre en diarrea ¹¹³. Generalmente, el principal patógeno viral causante de diarrea en menores de 5 años es rotavirus con un porcentaje que oscila entre 11% y 14,2% ^17,113, debido a su fácil contagio, se trasmite a través de las manos, los pañales y otros objetos contaminados como juguetes. En regiones de clima tropical, predomina en épocas de invierno como se señaló previamente ¹⁷.

El conocimiento de los agentes microbianos presentes en el agua para consumo es un aspecto clave en la evaluación de su calidad higiénico- sanitaria, lo que ha permitido definir posibles indicadores microbiológicos de calidad, cuyo uso constituye un principio de aceptación universal ¹². Estos bioindicadores son microorganismos, escogidos internacionalmente con criterios comunes, que permiten inferir la presencia de patógenos y poseen la ventaja de ser fácilmente cultivables o identificables, a muy bajo costo. Los principales incluyen coliformes fecales, E. coli, y enterococos; aun cuando, se ha logrado evidenciar que otros microorganismos como Pseudomonas spp., norovirus y Cryptosporidium spp., tienen un mejor comportamiento como bioindicadores y podrían optimizar el diagnóstico de potabilización en las plantas y sistemas de tratamiento del agua ¹². Las bacterias entéricas de referencia reconocidas y útiles en regiones desarrolladas son Salmonella entérica, C. jejuni y E. coli O157: H7, pero debido a las dificultades para cultivarlas a partir del medio ambiente, la determinación de indicadores fecales sigue utilizándose para estimar la eliminación de patógenos bacterianos entéricos por barreras de tratamiento ¹¹¹. También se están considerando algunos virus y parásitos ¹², así como el aislamiento de bacteriófagos (colifagos) en agua subterránea como bioindicadores de contaminación fecal ¹¹. La concentración de bioindicadores fecales es típicamente menor en el agua subterránea en comparación con las aguas superficiales ¹⁰. Un hecho resaltante es que la mayoría de las comunidades rurales usan aguas subterráneas sin ningún tratamiento ^114,116. Los flagelados formadores de quistes y amebas se encuentran como los principales tipos de protozoos en la subsuperficie ¹¹. Existen datos que muestran que la mayoría de los brotes de diarreas se relacionan al uso de fuentes de agua subterránea ^116-118. En países subdesarrollados, más del 60% de la actividad agrícola y 85% del agua doméstica se surten a través de esta fuente ⁷⁶. Las pruebas de bacterias coliformes termotolerantes son una alternativa aceptable ¹¹⁹, con la limitación que, si bien E. coli es útil, los virus entéricos y los protozoos son más resistentes a la desinfección, por lo cual, la ausencia de E. coli no necesariamente indicará la ausencia de estos organismos ¹²⁰. Los valores guía establecidos para la verificación de la calidad microbiológica del agua de consumo afirman que, en toda el agua destinada directamente para beber, la cantidad de E. coli y coliformes termotolerantes no debe ser detectable en ninguna muestra de 100 ml, igual que en aguas tratadas que ingresan al sistema de distribución y, en agua tratada en dicho sistema ¹²⁰. En el caso de Cryptosporidium, Campylobacter y rotavirus se han establecido estándares para la calidad del agua de consumo, con valores de 1 x 79.000 L; 1 x 9.500 L y 1 por 90.000 L, respectivamente ¹²¹. Para la derivación de estándares nacionales, es necesario definir la referencia poblacional, por ejemplo, la Agencia de Protección Medioambiental de los Estados Unidos establece un límite aceptable de coliformes totales y E. coli de < 1 organismo por 100 ml ¹²¹. En Italia, el agua se considera útil si E. coli <100 UFC/100 ml y Salmonella spp. está ausente en 1000 ml de agua ¹²². En los países bajos, las compañías de agua potable proporcionan agua que, en teoría, cumple con un riesgo gastrointestinal anual de <10^-4 en el 95% de los casos. Esto significa, que se requiere menos de un virus entérico por un millón de litros de agua potable para producir enfermedad ¹⁴⁵. En India, se ha tomado como estándar la presencia de hasta 50 UFC/100 ml de coliformes totales para el agua potable de clase A ⁷⁶.

El conocimiento preciso de los agentes etiológicos de EDA, puede ser reto permanente que muchas veces no logra ser alcanzado por los laboratorios de microbiología, esto no solo se debe a falta de capacidades sino también a falta de protocolos de trabajo y deficiente infraestructura; este proceso se inicia desde la toma de muestra diarreica en los niños, lo cual resulta complicado en menores de 2 años debido a que estos utilizan pañales que poseen una serie de sustancias absorbentes, motivo por el cual las heces líquidas son absorbidas y lo que queda de muestra ya no es significativo, posteriormente, las heces son recolectadas en un recipiente en donde pueden permanecer por horas, en este lapso, los miembros de la flora intestinal se reproducen rápidamente y pueden enmascar la presencia de microorganismos patógenos, lo que complica en gran manera la detección del agente etiológico ¹⁷.

Nueva generación de técnicas para el estudio de la calidad microbiológica del agua:

se revisaron 8 artículos ^{12,58,59,149,165,167-169} y 2 capítulos de libros ^11,166 (Tabla 6). En este tópico se evidencia el repunte del empleo de técnicas moleculares para verificar la calidad higiénico-sanitaria del agua potable ¹⁴⁹. La mayoría de los reportes buscaron esclarecer la posible fuente de contaminación, considerando las diferencias fenotípicas y genotípicas de los microorganismos contaminantes ¹⁵⁰. La aparición de la reacción en cadena de la polimerasa (RCP), basada en la detección de la presencia de un elemento genético amplificado, ha tenido múltiples aplicaciones a este propósito ^151,152. La variante múltiple de esta técnica (RCP-múltiple) contribuye a la identificación simultánea de varios patógenos en una comunidad microbiana ¹⁵³. La RCP cuantitativa (RCPc) está optimizada para detectar virus, protozoos enterotrópicos e, incluso, bacterias patógenas en muestras de agua ¹⁵³. La modalidad de retrotranscripción (RCP - TR) se usa para identificar virus ARN que estén contaminando las aguas ^154-157. La RCP de amplificación repetitiva (RCP-rep), persigue amplificar elementos repetitivos palindrómicos en las regiones extensivas del genoma del microorganismo sin necesidad de aislar su ADN, logrando la identificación de patógenos con el diseño de cebadores específicos ^158,159. Existe una variante con combinación de la RCP y digestión con endonucleasas restrictivas para la caracterización del polimorfismo genético en los protistas (ARNr 18S) y en procariotas (ARNr 16S). Así, se ha detectado la presencia de protozoos patógenos responsables de diarrea aguda y crónica en inmunosuprimidos, reportándose Cristoporidium hominis, C. parvum y G. intestinalis¹⁶⁰. Otra técnica es la ribotipificación, que permite observar las diferencias entre la longitud y ubicación de las bandas del ARN ribosómico para distinguir los géneros bacterianos, lo cual permite caracterizar y hacer seguimiento de las comunidades microbianas en pozos de agua subterránea. Estos ensayos se han enfocado en la identificación de patovariedades de E. coli^161-166. Técnicas adicionales como la tecnología ómica, la metagenómica y la proteómica (MALDI-TOF) también se han adaptado para evaluar la calidad hídrica en pozos de agua subterránea ^41,167-169.

Se ha sugerido asociación entre la contaminación del agua potable y la diarrea, condición variable por regiones geográficas, fuente de agua, climatología, desarrollo socioeconómico y sanitario, entre otras variables. Así, el consumo de agua contaminada influye de manera negativa sobre el estado de salud poblacional, pues esta enfermedad es responsable de 2,5 millones de muertes anuales en niños ⁴¹, reflejándose la importancia que sobre la salud pública tiene la diarrea infantil asociada a la calidad del agua para consumo. Las plantas de tratamiento de aguas residuales contribuyen con el control de los agentes enteropatógenos ⁵⁸; sin embargo, la contaminación microbiana está muy extendida afectando todos los tipos de fuentes de agua ⁵⁹. Por esta razón, es importante el monitoreo de la calidad del agua potable. La vigilancia y control está definida como la “evaluación y examen de forma continua y vigilante, de la inocuidad y aceptabilidad de los sistemas de abastecimiento de agua de consumo”, lo cual incluye conocer la calidad del agua en sus fuentes y sistemas de potabilización, identificar los microorganismos y las formas parasitarias macroscópicas presentes en ella, con el fin de establecer medidas de intervención y conservación del recurso hídrico, evitando la propagación de contaminantes ¹². Para esto, la detección de bioindicadores ha facilitado la implementación de medidas eficientes de tratamiento y control del agua. En este sentido, se utilizan varias técnicas bioquímicas, microbiológicas, inmunológicas y moleculares. Rutinariamente, se han empleado técnicas microbiológicas, por su sencillez analítica y fácil interpretación de resultados ⁴¹. Sin embargo, la inclusión de las técnicas moleculares ha permitido aumentar la sensibilidad en la detección de algunos enteropatógenos, cuyo cultivo o modo de detección es complicado, y a nivel epidemiológico, contribuyen en una mejor toma de decisiones en programas de salud pública, debido a la especificidad de las mismas y en el menor tiempo requerido para la emisión de resultados ^150,153. La presente revisión plantea retos futuros para el estudio de la contaminación del agua potable y su relación con la producción de diarrea, sugiriendo la incorporación de nuevas metodologías, utilización de mejores indicadores biológicos de contaminación y de tecnologías más específicas para la detección y cuantificación de los mismos. Así mismo, la necesidad de aplicar e impulsar actividades en educación sanitaria; la contribución al desarrollo de políticas e intervenciones sostenibles que disminuyan la contaminación del agua, promuevan un mejor acceso a fuentes de agua controladas y reduzcan la asociación con la morbimortalidad por diarrea. Los estudios considerados para esta revisión sustentan la existencia de una estrecha relación entre la calidad del agua subterránea para consumo humano y el desarrollo de enfermedad diarreica, especialmente en la población infantil menor de 5 años de edad.

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Notas de autor

Autor de Correspondencia: Piguave-Reyes, José Manuel. E-mail: jose.manuel.piguave@hotmail.com

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