Poluentes químicos e biológicos em ambientes aquáticos e seus impactos na estrutura e no resistoma móvel de comunidades microbianas

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Fernandes, Kayo Cesar Bianco
• Orientador(a): Clementino, Maysa Beatriz Mandetta
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Link de acesso: https://www.arca.fiocruz.br/handle/icict/53180

O ecossistema aquático é um dos mais ameaçados pela poluição e, consequentemente, sua qualidade vem sendo mais afetada do que os ecossistemas terrestres. Apesar de ser geralmente reconhecida a importância da manutenção da qualidade da água, na prática, ocorrem inúmeras descargas de efluentes potencialmente poluidores. Antimicrobianos em sistemas aquáticos são frequentemente degradados rapidamente por meio de vias fotolíticas e outros. Há um debate sobre sua ação, exclusiva, na seleção da resistência e a possibilidade da participação de outros fatores na manutenção e disseminação da mesma. Os metais traço representam uma pressão seletiva de longa data, generalizada e recalcitrante com importância tanto ambiental como clínica que, por seleção indireta, contribui para a manutenção e disseminação de fatores de resistência aos antimicrobianos. O objetivo deste estudo foi avaliar as possíveis alterações na diversidade microbiana, na composição do resistoma microbiano móvel e nos mecanismos de co-seleção, frente à presença de metais traço e antimicrobianos em recursos hídricos destinados ao tratamento e abastecimento público no Rio de Janeiro. Para isso, foram coletadas amostras de água de duas bacias destinadas ao abastecimento (Guandu e São João) e de água potável. A detecção de antimicrobianos, realizada pela Cromatografia Líquida de Alta Eficiência acoplada à Espectrometria de Massas Sequencial, azitromicina, claritromicina e sulfametoxazol foram revelados tanto na água não tratada quanto na água potável. Altas concentrações de urânio foram detectadas em todas as amostras da bacia São João utilizando Espectrometria de Emissão Ótica com Plasma Indutivamente Acoplado Os coliformes totais e Escherichia coli foram enumerados de acordo com o método de substrato definido e as concentrações variaram de 228 a >24,196 NPM/100mL e 4,1 a >24,196 NPM/100mL, respectivamente. As contaminações fecais foram determinadas e quantificadas usando marcadores genéticos hospedeiro-específicos do para o gene rrs do 16S rRNA bacteriano associado a suínos, gene nifH associado a humanos (Methanobrevibacter smithii) e bovinos (Meth. ruminantium) e mcrA (Meth. gottschalkii) associado a equinos. O marcador humano ocorreu em todas as amostras de água não tratada (20/20), enquanto o gene nifH, associado a bovinos foi encontrado em 90% (18/20) das amostras. Os marcadores específicos de equinos e suínos estiveram presentes em 80% (16/20) nas bacias. Nenhum marcador de contaminação fecal hospedeiro-específico foi encontrado nas amostras de água potável. A diversidade bacteriana foi analisada pelo sequenciamento de nova geração da região V4 do rrs do 16S rRNA e o resistoma microbiano através do sequenciamento do plasmidoma por shotgun. As sequências foram analisadas pelos programas MG-RAST e CARD. Os três ambientes analisados apresentaram maior abundância de Proteobacteria em 93,5% (29/31) das amostras, sendo a maioria das sequências pertencentes à classe Gammaproteobacteria. Além disso, foram observados nove filos arqueanos, com predominância de Euryarchaeota e Thaumarchaeota em 55% (17/31) e 45% (14/31) das amostras, respectivamente A composição do plasmidoma revelou 295 diferentes genes de resistência aos antimicrobianos na bacia do Guandu, 103 no São João e 197 na água potável. Noventa e dois isolados de Pseudomonas spp., 71 Serratia spp., 51 Acinetobacter spp. e 51 Klebsiella spp. foram avaliados quanto à susceptibilidade aos metais traço. O perfil Extensively Metal-tolerant foi prevalente em Serratia spp. (71% 5/7) e Klebsiella spp. (59% 13/22), isolados da bacia do Guandu. O perfil de susceptibilidade aos antimicrobianos desses isolados foi avaliado pelo método de difusão de discos. O perfil Extensively drug-resistant (XDR) foi observado apenas em isolados de Acientobacter spp. (10%, 5/51) e Pseudomonas spp. (8%, 7/92), já o perfil Pandrug-resistant apenas em Pseudomonas spp. (3%, 3/92). O perfil de susceptibilidade aos antimicrobianos dos isolados considerados sensíveis a todos os antimicrobianos foi novamente avaliado na presença de cobre e zinco. Sete por cento (1/14) das Pseudomonas spp., 13% (6/47) de Serratia spp. e 24% (4/17) de Klebsiella spp. apresentaram o perfil XDR na presença desses metais. Para avaliar a alteração da atividade de efluxo dos isolados frente a esses metais, foi utilizado o brometo de etídio como substrado indefinido para bombas de efluxo. Na presença de zinco, 33% (3/9) dos isolados de Pseudomonas spp., 87% (26/30) de Serratia spp., 65% (11/17) de Klebsiella spp. e 33% (1/3) Acinetobacter spp. apresentaram aumento na atividade de efluxo. Enquanto isso, 89% (8/9) de Pseudomonas spp., 90% (27/30) de Serratia spp., 100% (17/17) de Klebsiella spp. e 33% (1/3) Acinetobacter spp. apresentaram aumento na atividade de efluxo na presença de cobre Nossos resultados revelaram altos níveis de poluição, nas águas destinadas ao abastecimento público no Rio de Janeiro, o que compromete a qualidade dessas águas. Embora o tratamento das águas tenha sido considerado satisfatório, microrganismos multidroga resistentes e genes de resistência aos antimicrobianos e metais foram encontrados na água potável. Esses dados poderão contribuir para incentivar discussões a respeito do aprimoramento de políticas ambientais mais eficazes, em relação ao saneamento básico e o monitoramento da qualidade dessas águas