Potential sources of bias in the use of Escherichia coli to measure waterborne diarrhoea risk in low-income settings

ObjectivesEscherichia coli is the standard water quality indicator for diarrhoea risk. Yet, the association between E. coli and diarrhoea is inconsistent across studies without a systematic assessment of methodological differences behind this variation. Most studies measure water quality cross-sectionally with diarrhoea, risking exposure misclassification and reverse causation. Studies use different recall windows for self-reported diarrhoea; longer periods increase potential outcome misclassification through misrecall. Control of confounding is inconsistent across studies. Additionally, diarrhoea measured in unblinded intervention trials can present courtesy bias. We utilised measurements from a randomised trial of water interventions in Bangladesh to assess how these factors affect the E. coli-diarrhoea association. MethodsWe compared cross-sectional versus prospective measurements of water quality and diarrhoea, 2-versus 7-day symptom recall periods, estimates with and without controlling for confounding and using measurements from control versus intervention arms of the trial. ResultsIn the control arm, 2-day diarrhoea prevalence, measured prospectively 1 month after water quality, significantly increased with log(10)E. coli (PR = 1.50, 1.02-2.20). This association weakened when we used 7-day recall (PR = 1.18, 0.88-1.57), cross-sectional measurements of E. coli and diarrhoea (PR = 1.11, 0.79-1.56) or did not control for confounding (PR = 1.20, 0.88-1.62). Including data from intervention arms led to less interpretable associations, potentially due to courtesy bias, effect modification and/or reverse causation. ConclusionsBy systematically addressing potential sources of bias, our analysis demonstrates a clear relationship between E. coli in drinking water and diarrhoea, suggesting that the continued use of E. coli as an indicator of waterborne diarrhoea risk is justified. ObjectifsEscherichia coli est l'indicateur standard de la qualite de l'eau pour le risque de diarrhee. Pourtant, l'association entre E. coli et la diarrhee est inconsistante entre les etudes, sans une evaluation systematique des differences methodologiques liees a cette variation. La plupart des etudes mesurent la qualite de l'eau de facon transversale avec la diarrhee, risquant une mauvaise classification de l'exposition et l'inversion de la causalite. Les etudes utilisent differentes fenetres de rappel pour la diarrhee auto-declaree; Des periodes plus longues augmentent la possibilite de classification erronee des resultats due aux rappels errones. L'ajustement pour les facteurs confusionnels est inconsistant entre les etudes. De plus, la diarrhee mesuree non en aveugle dans les essais d'intervention peut presenter un biais de courtoisie. Nous avons utilise les mesures d'un essai randomise d'interventions sur l'eau au Bangladesh pour evaluer comment ces facteurs affectent l'association entre E. coli et la diarrhee. MethodesNous avons compare les mesures transversales aux mesures prospectives de la qualite de l'eau et de la diarrhee, des periodes de rappel des symptomes a deux versus sept jours, des estimations avec et sans ajustement pour les facteurs confusionnelles et en utilisant les mesures du bras temoin versus celles du bras d'intervention de l'essai. ResultatsDans le bras temoin, la prevalence de la diarrhee a deux jours de rappel, mesuree prospectivement un mois apres la qualite de l'eau, a augmente de facon significative avec un log(10)E. coli (PR=1,50; 1,02-2,20). Cette association s'est affaiblie lorsque nous avons utilise le rappel a sept jours (PR=1,18; 0,88-1,57), les mesures transversales de E. coli et de la diarrhee (PR=1,11; 0,79-1,56) ou n'avons pas ajuste pour les facteurs confusionnels (PR=1,20; 0,88-1,62). L'inclusion des donnees provenant des bras d'intervention a conduit a des associations moins interpretables, potentiellement dues a un biais de courtoisie, a une modification de l'effet et/ou a une inversion de la causalite. ConclusionsEn analysant systematiquement les sources potentielles de biais, notre analyse demontre une relation claire entre E.coli dans l'eau de boisson et la diarrhee, ce qui suggere que l'utilisation continue d'E.Coli comme indicateur du risque de diarrhee hydrique est justifiee. ObjetivosEscherichia coli es el indicador estandar de calidad del agua y riesgo de diarrea. Sin embargo, se observan inconsistencias entre estudios en lo que respecta a la asociacion entre E. coli y diarrea, sin una evaluacion sistematica de diferencias metodologicas detras de esta variacion. La mayoria de los estudios miden la calidad del agua de forma transversal con la diarrea, con el consecuente riesgo de exposicion a una mala clasificacion y a la causacion reversa. Los estudios utilizan diferentes ventanas de recuerdo para la diarrea autoreportada; periodos mas largos potencian una clasificacion erronea debido a recuerdos incorrectos. El control de los factores confusores tampoco es consistente entre estudios. Adicionalmente, la diarrea medida en ensayos de intervencion abiertos puede presentar un sesgo de cortesia. Hemos utilizado medidas de un ensayo aleatorizado de intervencion del agua en Bangladesh para evaluar como estos factores afectan la asociacion entre E. Coli y diarrea. MetodosHemos comparado medidas croseccionales versus medidas prospectivas sobre la calidad del agua y la diarrea, con ventanas de recuerdo de dos- versus siete dias, calculando con y sin control para confusores y utilizando las medidas de los brazos control versus intervencion del ensayo. ResultadosEn el brazo control, la prevalencia de dos dias de diarrea, medida de forma prospectiva un mes despues de la calidad del agua, aumento significativamente con log(10)E. coli (PR=1.50, 1.02-2.20). Esta asociacion se debilitaba cuando utilizabamos la ventana de siete dias de recuerdo (PR=1.18, 0.88-1.57), medidas transversales de E. coli y diarrea (PR=1.11, 0.79-1.56) o no controlabamos para confusores (PR=1.20, 0.88-1.62). Incluir datos del brazo de intervencion conllevaba a asociaciones menos interpretables, potencialmente debido al sesgo de cortesia, al efecto de modificacion y/o la causacion reversa. ConclusionesAbordando de forma sistematica las posibles fuentes de sesgo en nuestro analisis, demostramos una clara relacion entre la presencia de E. coli en agua potable y diarrea, lo cual sugiere que el uso continuo de E. coli como un indicador de riesgo de diarrea transmitida por agua puede justificarse.