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Tese em Português | VETTESES | ID: vtt-205483

Resumo

As quinolonas são antimicrobianos de grande relevância clínica humana e veterinária. Dentre os mecanismos de resistência as quinolonas, a aquisição de genes de resistência (qnr, aac(6)Ib-cr, qepA e OqxAB) transferidos via elementos genéticos móveis destaca-se devido ao seu potencial de disseminação interespécies. Uma grande diversidade de bactérias de origem humana, animal e ambiental são encontradas em estações de tratamento de esgotos (ETEs), onde as transferências horizontais de genes são favorecidas. Neste estudo foi investigada a presença de integron classe 1 e a diversidade bacteriana e dos genes qnrA, qnrB, qnrS e aac(6)Ib em amostras de esgoto bruto (EB) e lodos ativados (LA) coletadas na ETE Arrudas, Belo Horizonte-MG, utilizando abordagens baseadas em cultivo e metagenômica. Proteobacteria foi o filo dominante das comunidades de EB e LA. Além disso, houve uma redução de Firmicutes e um enriquecimento de Bacteroidetes em LA. Unidades operacionais taxonômicas (OTUs) relacionadas aos gêneros Neisseria, Acinetobacter e Streptococcus, foram detectadas, no entanto, foi observada uma redução de reads em LA. Células bacterianas abrigando integrons classe 1 foram encontradas, porém em menor proporção em LA. A abordagem baseada em cultivo também revelou o domínio do filo Proteobacteria em ambos os ambientes, predominando membros da família Enterobacteriaceae. As espécies mais abundantes foram Escherichia coli, Morganella morganii e Proteus mirabilis. Deve ser destacada a detecção de E. coli afiliadas aos grupos B2 e D. As Enterobactérias recuperadas de EB foram mais resistentes as quinolonas e aminoglicosídeos do que as de LA. Bactérias abrigando aac(6)Ib e seu variante cr predominaram em EB, enquanto qnrS foi encontrado apenas em LA. Destaca-se a primeira detecção dos genes qnrS em M. morganii, Providencia rettgeri e Pseudomonas guangdongensis e aac(6)Ib-cr em Alcaligenes faecalis e P. rettgeri de origem ambiental. Observou-se que esses genes exibiram baixa diversidade em ambos os ambientes, mas qnrS parece ser mais diverso que aac(6)Ib. Análises das sequências de QnrS e Aac(6)Ib revelaram diversas alterações na sequência de aminoácidos não relatadas previamente, a maioria sem uma implicação óbvia na estrutura da proteína. Os dados deste estudo alertam para a presença de bactérias resistentes as quinolonas e aminoglicosídeos em EB e LA e dos genes qnrS, aac(6)Ib e seu variante cr circulando nestes ambientes, os quais têm potencial de disseminação interespécies e poderá comprometer o uso terapêutico destes antimicrobianos.

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Quinolones are antimicrobial drugs of great clinical relevance, both in human and veterinary. Among the mechanisms of quinolones resistance, the acquisition of resistance genes (qnr, aac(6)Ib-cr, qepA and OqxAB) mediated by mobile genetic elements is highlighted because of its potential of interspecies dissemination. A wide diversity of bacteria of human, animal and environmental are found in wastewater treatment plants (WWTPs), where horizontal genes transfer is favored. In this study, we investigated the abundance of class 1 integron and bacterial and qnA, qnrB, qnrS and aac(6)Ib-cr genes diversities from raw sewage (RS) and activated sludge (AS) from the WWTP Arrudas, Belo Horizonte MG, using culture-based and metagenomic approaches. Proteobacteria was the dominant phylum of RS and AS communities. Moreover, there were a reduction of Firmicutes and Bacteroidetes enrichment in AS.Operational Taxonomic units (OTUs) related to Neisseria, Acinetobacter and Streptococcus genera were detected, however, there was a reduction of reads in AS. Bacterial cells harboring class 1 integrons were found, but with a lesser proportion in AS. The culture-based approach also revealed that the Proteobacteria phyllum were dominant in both environments, with predominance of Enterobacteriaceae. The most abundant species were Escherichia coli, Morganella morganii and Proteus mirabilis. It should be noted that the E. coli detected were from phylogenetic groups B2 and D. Overall, Enterobacteriaceae isolates from RS were more resistant to quinolones and aminoglycosides than those from AS. Bacteria harboring the aac(6)Ib and its variant cr genes predominated in RS, whereas qnrS were specific from AS. It must be highlighted the first detection of qnrS genes in M. morganii, Providencia rettgeri and Pseudomonas guangdongensis and of aac(6)Ib-cr in Alcaligenes faecalis and P. rettgeri from environment source. It was observed that these genes exhibit low diversity, but the diversity of qnrS genes appear to be wider than aac(6)Ib genes. The molecular analysis of sequences obtained revealed several unprecedented amino acid changes in QnrS and Aac(6)Ib proteins, whose structural implication is not straightforward. The findings of this study warn for the presence of resistant bacteria to quinolones and aminoglycosides from RS and AS and the qnrS, aac(6)Ib and its variant cr genes circulating in these environments, which have the potential interspecies dissemination and may compromise the therapeutic use of these antimicrobials.

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