废水研究发现社区饮食中的优点和缺点

亚利桑那州立大学的科学家进行的研究揭示了基于废水的流行病学在评估离散人群的饮食行为方面的力量——甚至是邻里的圣帕特里克节庆祝活动。该结果于今天（2023 年 3 月 13 日）发表，可以采取更有效、更有针对性的措施来改善公共卫生。

在两年时间里（2017 年 8 月至 2019 年 7 月），ASU 科学家团队每月连续 7 天从服务于亚利桑那州坦佩一个小型住宅区的下水道集水区收集每日综合样本。使用这些样本，他们确定并测量了与植物性食物消费相关的主要植物雌激素和副产品的水平。

“通过这样做，我们展示了监测饮食指标和观察饮食行为趋势的能力，”德文鲍斯说，她在亚利桑那州立大学攻读生物设计博士期间帮助领导了这项研究。“例如，在这项研究的每一年年初，我们都看到植物雌激素水平的大幅上升，这强烈表明行为发生了变化，与新年决心吃更健康的食物相一致。”

他们还建立了检测人体肠道微生物的能力，这些微生物表明饮食行为以及该行为的突然变化——例如饮酒量激增。

“在 2019 年 3 月中旬，我们看到人类肠道代谢物牛尿酚的产量出现了巨大的飙升，”鲍斯说，他现在是波士顿大学的博士后助理。“这是一个奇怪的发现，但后来我们发现研究表明大量大量饮酒会导致更多的牛尿酚产生。当然，我们知道很多人在圣帕特里克节期间饮酒，但我们想确认这种联系通过测量酒精代谢物硫酸乙酯。”

他们这样做了，结果像四叶草一样引人注目：在同一天，也就是圣帕特里克节，硫酸乙酯以与牛尿酚相同的速度增加。

鲍斯说，这项调查的背景性质很重要。这项研究并不是对全国的全面概览，而是对一个人口不到 10,000 人的住宅社区的快照。这种狭隘的关注点使人们能够详细了解饮食行为。

“例如，我们从现有数据中得知，美国人平均每天摄入一到三毫克植物雌激素，”鲍斯说。“但在这项研究中，两年的平均消费量是每天四到五毫克。这是一个很大的差异，所以我们想深入挖掘以找出原因。”

Bowes 说，这些较大的数字主要是由异黄酮的消费驱动的，异黄酮是主要来自大豆或大豆食品的植物雌激素的一个子集。此外，针对这个小社区报告的人口分布显示，亚洲居民 (25%) 的比例明显高于整个美国 (5%)。

“我们从科学文献中得知，亚洲人倾向于摄入大量异黄酮或豆制品。据报道每天摄入量在 25 至 50 毫克之间，”Bowes 说。“因此，这一具体结果表明，我们可以使用这些方法对人群进行非常准确和情境化的饮食测量。”

Bowes 对基于废水的流行病学评估干预效果的潜力充满热情。她甚至以单一学校的午餐计划为例。

“假设他们想实施无肉星期一，”鲍斯说。“废水监测计划可以近乎实时地测量这种变化的影响。他们还可以添加其他生物标志物，这些生物标志物可以表明存在与营养相关的慢性疾病，因此卫生专业人员可以定制他们的干预方式。”

亚利桑那州立大学 Ira A. Fulton 工程学院环境工程教授、亚利桑那州立大学生物设计研究所微生物健康中心主任和该论文的共同作者 Rosa Krajmalnik-Brown 说，这项研究代表了一个重要的证据的概念为理解和改善公共卫生提供了大量机会。

“基于废水的流行病学已被广泛用于监测 COVID-19 的发病率。但我们现在发现了很多关于人类肠道 微生物组的信息，以至于我们可以使用类似的微生物方法来确定饮食特征以及它们可以告诉我们什么社区，”她说。“当我们展望未来时，微生物评估可以帮助我们识别和服务正在经历创伤的人群。例如，确实有惊人的可能性需要考虑。”