农业检测诺瓦克病毒和甲型肝炎使用粪便指标:系统回顾

文摘

新鲜农产品消费者可能病原体感染的风险由于农业排泄物污染环境。排泄物污染的指标可能被用来作为一个代理来评估潜在的人类病原体的存在,比如诺瓦克病毒和甲型肝炎,农业样本。本系统评价的目的是确定是否存在人类诺瓦克病毒或甲型肝炎与微生物指标在农业样本包括新鲜农产品,设备表面,和手。四个数据库(Embase, PubMed、网络科学、和阿格里科拉)是系统地搜索和十五文章符合纳入和排除标准。数据提取后,个人indicator-pathogen使用科恩Kappa系数的关系进行了评估。诺瓦克病毒和腺病毒之间的协议是0.09 (n= 16,95% CI−0.05, 0.23),表明贫穷协议使用兰迪斯和科赫公司的标准。同样,Kappa系数诺瓦克病毒之间大肠杆菌(κ= 0.04,n= 14人,95% CI−0.05, 0.49)或总大肠杆菌群(κ= 0.03,n= 4,95% CI−0.01, 0.02)还差。与腺病毒(甲型肝炎之间的协议κ=−0.03,n= 3,95% CI−0.06, 0.01)或粪大肠杆菌群(κ= 0,n= 1,95%可信区间0,0)还差。有温和的甲型肝炎之间的关系大肠杆菌(κ= 0.49,n= 3,95% CI 0.28, 0.70)和总大肠杆菌群(κ= 0.47,n= 2,95% CI 0.47, 0.47)。基于这些结果有限,常见的生物指标是不强预测因子存在的诺瓦克病毒和肝炎病毒在农业环境。

1。介绍

在全球范围内,创建联合暴发的数量一直在增加由于增加新鲜农产品的消费1]。举个例子,在1998年至2013年之间,总共有972食源性疾病的暴发与新鲜农产品在美国,独自一人(2]。两个主要病因贡献者创建联合是人类诺瓦克病毒和肝炎病毒爆发。根据一项系统回顾与新鲜农产品相关的病毒疫情在全球范围内,诺瓦克病毒和肝炎病毒造成48.7%和46.1%的爆发3]。诺瓦克病毒是食源性疾病暴发的主要病原体相关的生产在美国和欧盟1]。具体地说,从1998年到2013年,超过一半的病原体是972年美国爆发与新鲜农产品(2]。总共有96甲型肝炎暴发在1998年至2017年之间,和新鲜水果和蔬菜是最常见的来源(4]。随着这些疫情严重的公共卫生和经济负担,这凸显了需要更好的微生物安全措施,包括检测这些病原体在农业或食品操作者以防止疫情发生生产价值链的下游(5,6]。

两个关键步骤确定诺瓦克病毒和肝炎病毒的农业设置洗脱的矩阵和病毒检测。洗脱这些病毒往往是困难的,因为食物样本通常有一个低浓度的病毒(7),因此复杂的过滤设备,洗脱和浓度方法需要处理大样本(8]。病毒检测也困难,属于两类:免疫学和分子(9]。免疫学方法,如酶免疫测定(ELISA),不是商业以外的临床使用(7]。最有效的分子方法是实时聚合酶链反应(PCR),它已被认可的国际标准化组织的标准检测方法甲肝病毒和诺瓦克病毒(10]。PCR用于病原体检测在农业环境带来了挑战,因为它需要较高的专业技术,大量的时间和资金来完成。因此,PCR不是一个可行的检测方法对诺瓦克病毒和甲型肝炎由小规模农民和其他食品生产商与微生物学背景的。

由于低水平的诺瓦克病毒和甲型肝炎在环境、生物指标常常被用作代表他们的污染11]。系统回顾2018年进行检测为病原体污染新鲜农产品发现检测结果的中位数为0% (12]。常见的生物指标,建议和测试作为诺瓦克病毒或甲型肝炎包括代理大肠杆菌、总大肠菌群、粪大肠杆菌群、enterococci大肠杆菌噬菌体,腺病毒。检测这些生物的优势而不是诺瓦克病毒或甲型肝炎包括time-to-result更快和更低的成本。然而,有许多警告当使用指标生物安全措施:(我)尽管粪便指示生物的存在可能表明存在病原体,重要的是要承认这只是一个推论,而不是直接测量。(2)而生物指标的使用已经被监管机构如美国规定公共卫生服务和100多年,仍然广泛的变量和方法很多尚未开发的专门监测环境样品等食物和水(11]。因此,很难选择合适的生物指标,可以近似诺瓦克病毒和甲型肝炎污染的风险在这些特定的设置。(3)已经证明,一个有机体的存在并不意味着其他生物的存在是因为指标,诺瓦克病毒和甲型肝炎相比,往往更短的持久性的环境,更容易受到高温和pH值(13]。(iv)细菌指标可以用在食物与病原体如诺瓦克病毒和肝炎没有生活的不能复制主机(7]。(v)此外,在评估指标之间的相关性及其病原体在40年的时间内,吴和他的同事们得出的结论是,使用常见的指标(如大肠杆菌噬菌体,大肠杆菌、粪大肠杆菌群和总大肠菌)不可靠估计病原体流行(例如,诺瓦克病毒和甲型肝炎)的水样(14]。

总之,这些生物的效用推断诺瓦克病毒和甲型肝炎在农业样本的存在(例如,灌溉用水)是不能很好地描述。因此,需要评估是否充分利用指示生物来描述诺瓦克病毒和甲型肝炎病毒在一个农业设置。本系统评价的目的是确定是否存在人类诺瓦克病毒和肝炎病毒可以关联到常见的生物在环境样品中微生物指标(如生产、水、土壤、设备、和手)。

2。材料和方法

2.1。搜索策略

电子搜索进行使用Embase, PubMed、冠心病和Web的科学之间的1994年和2018年4月。文献检索是由两个独立调查人员进行使用搜索字符串显示在表中1。

2.2。选择标准

完成后的电子搜索和重复,262篇文章仍筛查通过应用包含和排除标准定义的调查人员在文章摘要。在筛选文章的摘要,文章包括如果他们用英语写的,发表在1994年或以后(开发的分子测试后),解决人类诺瓦克病毒或甲肝病毒PCR证实或文化技术,并讨论了指标的使用特别的感兴趣的两种病毒。所有研究详细实验被排除在外。确认文章的资格,整个全文了确认文章必须有检查指标在水中的存在,生产、土壤、设备或人员手中。由于本研究的目的是评估诺瓦克病毒和甲型肝炎在农业之间的关系设置,水被定义为任何来源的水可以用于灌溉。因此,水样本类型包括农场池塘、水井、地表水、小溪、河流、弹簧、市政清洁水(污水和污泥),和废水径流。盐水和城市污水入渗被排除在外,因为这些不是水源通常用于灌溉。研究评价移除病原体通过用抗菌素治疗也包括在内。基于地理没有排斥。这一过程显示在图1。

2.3。数据提取

数据是由两个评论家(k . E独立提取。,F. L.) and reviewed by a third reviewer for errors (C. V.) from the selected articles. Extracted data included article title, author(s), date published, country of study, setting (urban or rural), sample setting, sample location, produce type, pathogen(s) tested, indicator(s) tested, pathogen testing method, indicator testing method, sample size, and results from pathogen-indicator tests (e.g., prevalence). In an article where more than one pathogen was assessed (i.e., norovirus and hepatitis A), results were recorded as separate observations. For some articles, authors were contacted for clarification of sample size and results, and some authors generously shared their data.

2.4。数据分析

统计分析使用OpenEpi (http://www.OpenEpi.com),一个开源的数据分析软件。评分者间信协议存在的指标和病原体的存在是评估使用科恩Kappa系数(κ),显示和观察到的协议的概率表示协议的机会。

Kappa统计计算每个病原体和每个文章中描述的指标。措施从同一指标和病原体之间的关系被结合使用加权平均。尽管Kappa系数是直接测量,95%置信区间计算显示估计的范围而不是意味着统计学意义。平均Kappa系数解释如下:< 0表示没有协议,0.01—-0.20表示轻微或可怜的协议,0.21 - -0.40显示公平的协议,0.41—-0.60表示温和的协议,0.61—-0.80表示实质性协议,-1.00和0.81显示几乎完美的协议15]。进一步负面Kappa表明协议比预计的机会(15]。

3所示。结果与讨论

3.1。结果

最初的搜索结果共有461篇文章从四个数据库(Embase(163篇文章),PubMed(142篇文章),网络科学(123篇文章),和阿格里科拉[33]文章)。有262篇文章复制后删除。抽象的筛选后,215篇文章被删除/方法部分中概述的纳入和排除标准。筛选后的全文,总共15篇文章仍然要包括(图1)。

15篇文章,包括代表了广泛的地理范围和整合各种样本类型代表农业设置(表中潜在的污染来源2)。三篇文章是来自美国和加拿大采样,采样来自欧洲的五篇文章,四篇文章是来自亚洲的采样,采样来自非洲的一篇文章,两篇文章都是来自拉丁美洲采样。抽样地点包括农场、食品加工厂、和市场。废水和饮用水处理厂和地表水的潜在用途还包括占这些来源作为灌溉用水(材料和方法)。许多包括样本类型的液体,包括生产和手从农场冲洗。14文章检测诺瓦克病毒,genogroup I, II,或两者兼而有之,六篇文章检测a型肝炎所有样本聚合根据病原体测试为了计算平均患病率诺瓦克病毒和甲型肝炎包括所有文章。在所有样本类型,诺瓦克病毒的加权平均患病率为11.82% (n= 1877,差1.65 - -19.07%)和甲肝病毒的加权平均患病率为0% (n= 687,差0 - 3.02%)。生物是人类腺病毒(最常见的测试指标n= 16)和大肠杆菌(n= 11)。值得注意的是,总大肠菌只测试两篇文章和粪大肠杆菌群只有在三篇文章进行测试。

确定如果有这些病原体之间的重要关系,任何指标,我们测量了评分者间信度使用科恩Kappa系数来确定相关的病毒是如何与每个潜在的生物指标(表3)。两篇文章(21,22专门评估诺瓦克病毒之间的关系和粪便指标的存在,但不包括数据格式需要计算科恩Kappa系数。Leon-Felix和他的同事们发现,没有统计诺瓦克病毒的存在和粪大肠杆菌群之间的关系大肠杆菌(21]。Lopez-Galvez和他的同事们找到了诺瓦克病毒GI和之间的相关性大肠杆菌(r = 0.68),但没有诺罗病毒GII和之间的关系大肠杆菌(22]。使用科恩Kappa系数,没有pathogen-indicator双显示更好的温和的协议(0.41 - -0.60)根据使用的评估标准(材料和方法)。最高的相关指标和病原体是甲型肝炎和之间的关系大肠杆菌(κ= 0.49,95% CI 0.28, 0.70),其次是甲型肝炎之间的关系和总大肠杆菌群(κ= 0.47,95% CI 0.47, 0.47)。值得注意的是,样本总数进行甲型肝炎和测试大肠杆菌24,样品检测甲型肝炎的总数和总大肠菌15岁。最高的相关指标诺瓦克病毒多瘤病毒(κ= 0.21),这是一个人类病原体导致渐进多焦点的脑白质病(PML),因此不是一个有用的环境指示生物30.]。诺瓦克病毒和腺病毒之间的协议是0.09 (n= 16,95% CI−0.05, 0.23),这表明糟糕的协议。诺瓦克病毒和总大肠菌也是穷人之间的协议(κ= 0.01,n= 2,95% CI−0.01, 0.02),就像诺瓦克病毒之间的协议和大肠杆菌(κ= 0.04,n= 14,95% CI−0.05, 0.49)。有一个负面的评分者间信协议甲肝病毒和腺病毒(κ=−0.03,n= 3,95% CI−0.06, 0.01),这表明协议是低于偶然。总的来说,我们发现没有意义,没有比温和诺瓦克病毒、甲型肝炎和指标之间的关系,以这些研究。

3.2。讨论

本系统评价的目的是检查是否存在人类诺瓦克病毒和甲型肝炎在农业生物样品与指标。首先,我们发现,总体平均发病率在所有这些研究样本类型为11.82% (n诺瓦克病毒= 1877,差1.65 - -19.07%)和0% (n= 687,差0 - 3.02%)甲型肝炎。第二,没有生物指标,可靠地与诺瓦克病毒的存在或肝炎相关农业样品在15的评估包括文章。

诺瓦克病毒和肝炎的总体平均患病率在农业环境中,在我们的样本类型,分析的范围内,从流行的研究报道。例如,“斯太尔等人报道24%的诺瓦克病毒RNA的检测生产样品(n从欧洲农场= 75)31日]。心等人报道在1%的诺瓦克病毒RNA在不同的韩国农业样本(n= 773)胫骨et al。32),同样,Macori等人报道没有意大利贝瑞诺瓦克病毒RNA样本(n= 75)。当检查肝炎患病率研究浆果[29日,32,33),新鲜蔬菜和香草(32,34- - - - - -36),和表面和灌溉用水22还发现不存在或甲型肝炎发病率低。

我们的生物发现指标不可靠与病原体相关农业样品在我们的审查与其他研究结果是一致的,尤其是在水研究[26,37,38]。例如,两项研究发现任何细菌指标相关性不显著,诺瓦克病毒或甲型肝炎在水样本污水处理设施26,37]。回顾indicator-pathogen关系休闲水样本中73篇论文超过四十年的发现几乎没有证据表明粪便细菌指标之间的关系和病毒的病原体,包括诺瓦克病毒和甲型肝炎(38]。此外,我们的研究结果也支持由包括个人分析文章。田和他的同事们发现之间并无相关性大肠杆菌在灌溉用水和诺瓦克病毒(6]。也没有发现诺瓦克病毒和细菌指标之间的相关性大肠杆菌、总大肠菌群、粪大肠杆菌群,从地下水enterococci),新鲜农产品,或者手冲洗从食品加工厂的工人18,21]。性格外向和同事们发现甲型肝炎或诺瓦克病毒相关性不显著和体细胞大肠杆菌噬菌体,大肠杆菌或enterococci废水样品(26]。几个孤立的研究确实发现一个积极的指标和病原体流行之间的关系。例如,Lopez-Galvez和他的同事们发现之间的正相关关系大肠杆菌在灌溉用水和诺瓦克病毒GI (22]。吴和他的同事进行的审查,发现大肠杆菌噬菌体的存在,在水样粪便链球菌,大肠杆菌群总导致肠病毒存在的几率较高14]。

很多原因可以解释为什么我们发现缺乏生物指标之间的关系和诺瓦克病毒型肝炎或a之间的生理差异最明显的解释是指示生物,常见细菌,和诺瓦克病毒和肝炎病毒的病原体。这些生物差异可能导致冲突的检测细菌指标和诺瓦克病毒和甲型肝炎。例如,一个初始接种体的细菌指标在环境样品可能会被放大,与病毒不同的是,因为细菌,而不是病毒,可以复制主机(外39]。此外,可能会有不同的环境检测基于最初的时机的生物污染事件。具体来说,诺瓦克病毒和肝炎的生物结构,与常见的指标,促进环境持久性长(数周甚至数月)40]。此外,一些指示生物,如总大肠菌和enterococci,不是严格的人类排泄物污染的标志,因为他们自然地发生在环境与诺瓦克病毒和甲型肝炎而产生专门从人类排泄物40]。第二种解释可能是样本量低一些indicator-pathogen对农业环境和低病原流行,据报道在其他研究[12]。支持这些点,吴和他的同事们还发现在他们的评论,样本大小和病原体流行重要因素之间的相关性和病原体微生物指标(14]。这很重要,因为病毒往往很难发现在农业样本,包括水样(41]。作为休闲描述水、低病原体流行可能导致生物健康风险的低估当使用指标作为病原体的存在(代理13]。

有几个优势综述,相关方法和数据。寻找文章和数据提取进行了系统由两个独立的评论者(k . e, f . l .),减少潜在的证据选择偏见。第三个审稿人(c v)解决分歧和保证数据提取和质量的一致性。其次,文章系统回顾代表多样性地理和设置。我们可以吸收数据来自欧洲、亚洲和北美和南美等不同研究网站泻湖入口,河流,和包装工厂。这些网站是代表许多潜在的污染来源的农业样本。最后,我们利用原始数据的分析,在一些情况下请求原始数据从原始作者,而不是总结统计报告包括手稿中使用不同的方法计算。

也有一些局限性与本文有关。由于一般承认生物指标不能准确预测病原体的存在,我们的审查可以发表偏倚。然而,我们可能有这种偏见减少了包括文章比我们与不同的研究目标。大多数包括手稿的目的是评估农业微生物质量的样品,估计病毒和指标之间的关系。这是明显的指标类型都包含在本文(即。,JC polyomavirus) that are not typically thought of as indicator organisms but may be more considered as index organisms. While we had a large variety of sample types included in our analysis, there were very few of the same sample type. Thus, instead of grouping the analyses by each sample type, we calculated average Kappa coefficients with data aggregated by sample type. Lastly, there were various methods used for the detection of indicator organisms, which could have led to differences in the ability to detect these organisms in agricultural samples.

4所示。结论

低评分者间信协议即使是最常用的指标生物和诺瓦克病毒和甲型肝炎表明,尽管这些生物可以适当的微生物指标(即质量。模具,可怜的味道,味道啊)11),它们不能可靠地用作安全指标(情况下,有机体的存在表明一种病原体的存在)(11在一个农业设置。衡量农业安全的设置,需要更好的病毒检测方法,可以成功地用于农业的设置。与此同时,关注微生物质量和排泄物污染的预防上游农产品加工作为一种降低风险可能是最有效的策略可以防止诺瓦克病毒和甲型肝炎暴发与生产相关联。因为这些是human-sourced病原体,防止粪便进入环境,通过改善废物管理或手部卫生,是一种有效的方式来降低风险,直到开发更好的检测方法。

数据可用性

提取的数据用来支持这个系统评价的结果可以在之前报道的研究手稿和总结在表中引用2。可以按照客户要求加工数据从相应的作者。

的利益冲突

作者声明没有利益冲突有关的出版。

确认

作者感谢所有作者贡献了原始数据的分析包括Drs。Leena Maunula仪轨Shrestha博士,Haramoto二博士和他的同事们。作者还要感谢凯尔博士Steenland(埃默里大学)为指导分析。这篇评论得到了美国农业部国家粮食和农业研究所(USDA-NIFA[2018 - 07410]和USDA-NIFA [2014 - 05698])。

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