Screening and characterization of multidrug-resistant enterobacterales : a "One Health" approach

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Freire, Samanta Contreiras
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/56065
Resumo: Tese de Mestrado, Biologia Humana e Ambiente, 2022, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
id RCAP_0aed2e6f38cc4613303c9d328e51db88
oai_identifier_str oai:repositorio.ul.pt:10451/56065
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Screening and characterization of multidrug-resistant enterobacterales : a "One Health" approachBactérias multirresistenteEnterobacteralesβ-lactamases de espetro alargadoCarbapenemasesGenes mcr mediados por plasmídeoTeses de mestrado - 2022Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências BiológicasTese de Mestrado, Biologia Humana e Ambiente, 2022, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasCarbapenem-resistant and ESBL-producing Enterobacterales are critical antimicrobialresistant bacteria on the WHO priority list to guide the research, discovery, and development of new antimicrobials. Therefore, the aim of this study was to assess the occurrence and characterise ESBLproducing, carbapenemase-producing and/or colistin-resistant strains of Enterobacterales colonizing humans, animals (pigeons) and in the environment (bivalves). All samples were plated onto selective media for ESBL-producing bacteria, carbapenemresistant bacteria, and colistin-resistant bacteria. All Enterobacterales isolates recovered from the selective media were submitted to susceptibility tests and molecularly characterised by PCR and MLST. Conjugation experiments were performed in all carbapenemase producers. Among the 98 human samples from Cape Verde, five different ESBLs were detected, and six carbapenemase-producing isolates were recovered, all of the OXA-48-like type. The carbapenemaseencoding genes were located on IncFI or IncX3-type plasmids, whereas the blaOXA-244 gene was found to be chromosomally located. The five carbapenemase-producing isolates belonged to five distinct sequence types. Among the 100 faecal samples collected from pigeons in the Lisbon area, nine ESBLproducing were identified. Six isolates carried a blaCTX-M gene and three isolates harboured the blaSHV-12 gene. Genotyping of these strains revealed seven different STs. Concerning the 163 environmental samples, isolated from bivalves recovered from de Portuguese coast, we found eight ESBL-producing isolates, all CTX-M-producers, and one carbapenemase-producing isolate (blaGES-5). In conclusion, our study reports for the first time the emergence of carbapenemase-producing Enterobacterales among hospitalized patients in Cape Verde. On the other hand, this study evidenced that pigeons in urban areas may play a role as potential reservoirs of multidrug-resistant bacteria, namely ESBL producers. Moreover, we showed that bivalves may also be contaminated with ESBL producers. Therefore, the surveillance and monitoring of antibiotic resistant Enterobacterales remains essential in a One Health approach to counteract the spread of such pathogens.As bactérias Gram-negativas são um grande grupo de bactérias taxonomicamente diversas, capazes de prosperar em praticamente todos os habitats, que podem causar várias doenças nos seres humanos, especialmente em indivíduos imunocomprometidos, tornando-as, por isso, microrganismos de extrema relevância a nível clínico. As Enterobacterales são uma das principais ordens de bactérias Gram-negativas responsáveis por infeções nosocomiais, nomeadamente pneumonia associada a ventilação mecânica, infeções na corrente sanguínea e outras infeções adquiridas nas unidades de cuidados intensivos, tais como infeções do trato urinário. A emergência e subsequente disseminação de bactérias Gram-negativas produtoras de β-lactamases de largo espetro (ESBLs) é uma ameaça global que tem persistido ao longo das últimas décadas. As ESBLs são enzimas que podem conferir resistência à maioria dos antibióticos β-lactâmicos, incluindo penicilinas e cefalosporinas de largo espectro, reduzindo assim as opções de tratamento de infeções causadas por Enterobacterales. No final dos anos 90, as bactérias produtoras de ESBLs, nomeadamente Escherichia coli, responsáveis por infeções do trato urinário, surgiram na comunidade. Mais tarde, o aparecimento de isolados resistentes a carbapenemos veio dificultar ainda mais a gestão e tratamento de infeções causadas por Klebsiella pneumoniae em hospitais e instalações de cuidados de saúde. As Enterobacterales produtoras de β-lactamases de largo espetro e resistentes a carbapenemos são bactérias resistentes a antimicrobianos que se encontram no nível “crítico” da lista de prioridades da Organização Mundial de Saúde para orientação da investigação, descoberta e desenvolvimento de novos antimicrobianos. A abordagem One Health é uma abordagem unificadora que tem como objetivo equilibrar e melhorar a saúde das pessoas, animais e do meio ambiente, bem como prever, prevenir, detetar, e responder a ameaças globais. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a ocorrência e caracterizar os isolados de Enterobacterales produtoras de ESBL e/ou carbapenemases, e/ou resistentes à colistina, que colonizam humanos, animais (pombos) e o meio ambiente (bivalves), utilizando uma abordagem One Health. Foram analisadas 98 amostras humanas provenientes do Hospital Universitário Agostinho Neto, em Cabo Verde. Os hospitais estão entre os principais reservatórios de bactérias multirresistentes, no entanto não há estudos que avaliem a ocorrência de isolados produtores ESBL- e carbapenemases em Cabo Verde. Para os animais, recolhemos 100 amostras de fezes de pombos na área de Lisboa, maioritariamente devido às evidências que sugerem que bactérias resistentes podem ser transmitidas das aves para os seres humanos e vice-versa. Quanto aos bivalves, o seu mecanismo de alimentação (filtração) torna-os bons marcadores, espelhando a atividade humana e o seu impacto sobre o ambiente. Por esse motivo, analisámos 163 amostras isoladas de bivalves recolhidos na costa portuguesa pelo Instituto Português do Mar e da Atmosfera. Todas as amostras (humanas, n=98; pombos, n=100; bivalves, n=163) foram inoculadas em meios seletivos para bactérias produtoras de ESBL, bactérias resistentes aos carbapenemos, e bactérias resistentes à colistina. Os isolados de Enterobacterales que cresceram nos diferentes meios seletivos foram submetidos a testes de suscetibilidade para 17 antimicrobianos, utilizando o método de difusão por disco.Os isolados foram caracterizados molecularmente, incluindo a identificação dos determinantes de resistência por PCR e Multilocus Sequence Typing (MLST). Após serem realizadas experiências de conjugação com todos os isolados produtores de carbapenemases de forma a demonstrar transferibilidade dos determinantes da resistência aos carbapenemos, os plasmídeos portadores destes genes foram caracterizados pelo método de PCRBased Replicon Typing (PCR-BRT). Entre os 93 isolados produtores de ESBLs recuperados das amostras humanas provenientes do Hospital Universitário Agostinho Neto em Cabo Verde, as espécies maioritariamente encontradas foram K. pneumoniae (58%) e E. coli (37%). Foram detetadas cinco ESBLs diferentes, sendo a CTX-M-15 a ESBL predominante (92%). Curiosamente, várias amostras continham diferentes espécies bacterianas e/ou diferentes ESBLs. Foram ainda recuperados seis isolados produtores de carbapenemases (cinco E. coli e um K. pneumoniae) e todos do tipo OXA-48 (quatro OXA-181, umOXA-48, e um OXA-244). Além disso, um isolado de E. coli produtor de OXA-181 co-produzia uma AmpC do tipo CMY. O gene blaOXA-48 estava localizado num plasmídeo do tipo IncFI e o gene blaOXA-181 nos plasmídeos IncFI ou IncX3. O gene blaOXA-244 estava localizado no cromossoma. Os cinco isolados de E. coli produtores de carbapenemases pertenciam a cinco Sequence Types (STs) diferentes: ST940, ST1196, ST410, TLV ST940, DLV ST69 e DLV ST307. Entre os 97 isolados, observámos não-suscetibilidade contra a temocilina (100%), aztreonam (97%), cefotaxima e trimetoprim-sulfametoxazole (SXT) (88%), ceftazidima (87%), ciprofloxacina (84%), amoxicilina/ácido clavulânico (75%), gentamicina (62%), tetraciclina (61%), amicacina (38%), cefoxitina (21%) e ertapenemo (11%). Entre as 100 amostras de fezes de pombos recuperadas na área de Lisboa, foram identificados nove isolados de E. coli produtores de ESBL (9%). A caracterização genotípica identificou três ESBLs diferentes, sendo maioritariamente enzimas CTX-M do grupo 1 (66%). Três isolados continham o gene blaCTX-M-15, três isolados continham o gene blaCTX-M-27 e outros três isolados continham o gene blaSHV-12. Os produtores de SHV-12 e de CTX-M-15 foram recuperados de dois locais de amostragem distintos, enquanto o CTX-M-27 foi encontrado exclusivamente em Caxias. A tipagem molecular dos nove isolados de E.coli produtores de ESBL identificou sete STs distintos, incluindo ST10, ST131, ST154, ST206, ST1488 (SLV ST10), ST2858, e ST3576. A maioria dos isolados produtores de ESBL apresentou uma diminuição da suscetibilidade à temocilina (100%), ceftazidima e aztreonam (89%), e cefotaxima (67%). Além disso, alguns destes isolados apresentaram resistência à tetraciclina (44%), SXT (33%), ciprofloxacina, gentamicina e tobramicina (22%). Nenhum dos isolados produtores de ESBL apresentou resistência a amoxicilina/ácido clavulânico, cefoxitina, ertapenemo, imipenemo, ceftazidima/avibactam, amicacina e fosfomicina. Relativamente às 163 amostras ambientais isoladas de bivalves recuperados da costa portuguesa, identificámos oito isolados produtores de ESBL, nomeadamente seis isolados de E. coli (CTX-M-32, n=3;CTX-M-15, n=2; CTX-M-14, n=1) e dois isolados de K. pneumoniae (CTX-M-15, n=2). A maioria dos isolados produtores de ESBL foram recuperados da área de produção ESD2. Além disso, um dos isolados de K. pneumoniae transportava um gene codificante de carbapenemase (blaGES-5 ). As Enterobacterales produtoras de ESBLs foram isoladas de cinco espécies bivalves diferentes, Crassostrea gigas (29%), Crassostrea angulate (29%), Solen marginatus (29%), Scrobicularia plana (14%) e Venerupis corrugate (14%), enquanto o isolado produtor de carbapenemase foi recuperado de Cerastoderma edule. Todos os oito isolados produtores de ESBL eram suscetíveis à cefoxitina, ceftazidima/avibactam, ertapenemo e imipenemo. A maioria dos isolados mostrou não ser sensível à cefotaxima (87,5%), aztreonam (70%), tetraciclina (62,5%), e ceftazidima (62,5%). Além disso, alguns dos isolados apresentaram resistência à amoxicilina/ácido clavulânico (37,5%), ciprofloxacina (37,5%), SXT (37,5%), tobramicina (25%), amicacina (12,5%) e gentamicina (12,5%). O único produtor de carbapenemase apresentou não suscetibilidade a amoxicilina/ácido clavulânico, ceftazidima, temocilina, cefoxitina, ertapenemo, meropenemo e imipenemo. Em conclusão, o nosso estudo descreve pela primeira vez a deteção de Enterobacterales produtoras de carbapenemases em doentes hospitalizados em Cabo Verde (6%). Embora a ocorrência seja baixa comparativamente a outros países africanos de língua portuguesa que apresentaram taxas muito mais elevadas, como Angola (78%) e São Tomé e Príncipe (44%) estes valores devem ser motivo de preocupação num país onde os carbapenemos ainda são pouco utilizados. Por outro lado, este estudo evidenciou que os pombos em áreas urbanas, que vivem em contacto próximo com os seres humanos, podem desempenhar um papel de potenciais reservatórios de bactérias multirresistentes, nomeadamente produtoras de ESBL. Além disso, demonstrámos que os bivalves, nomeadamente as ostras que são frequentemente ingeridas cruas, podem estar contaminados com produtores de ESBL. Por conseguinte, a vigilância e monitorização de Enterobacterales resistentes a antibióticos continua a ser essencial, numa abordagem One Health, para contrariar a propagação destes agentes patogénicos.Sousa, Marta Aires deMartins, Francisco Rente de PinaRepositório da Universidade de LisboaFreire, Samanta Contreiras2023-10-20T00:31:20Z202220222022-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/56065enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-08T17:03:26Zoai:repositorio.ul.pt:10451/56065Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T22:06:37.488926Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Screening and characterization of multidrug-resistant enterobacterales : a "One Health" approach
title Screening and characterization of multidrug-resistant enterobacterales : a "One Health" approach
spellingShingle Screening and characterization of multidrug-resistant enterobacterales : a "One Health" approach
Freire, Samanta Contreiras
Bactérias multirresistente
Enterobacterales
β-lactamases de espetro alargado
Carbapenemases
Genes mcr mediados por plasmídeo
Teses de mestrado - 2022
Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências Biológicas
title_short Screening and characterization of multidrug-resistant enterobacterales : a "One Health" approach
title_full Screening and characterization of multidrug-resistant enterobacterales : a "One Health" approach
title_fullStr Screening and characterization of multidrug-resistant enterobacterales : a "One Health" approach
title_full_unstemmed Screening and characterization of multidrug-resistant enterobacterales : a "One Health" approach
title_sort Screening and characterization of multidrug-resistant enterobacterales : a "One Health" approach
author Freire, Samanta Contreiras
author_facet Freire, Samanta Contreiras
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Sousa, Marta Aires de
Martins, Francisco Rente de Pina
Repositório da Universidade de Lisboa
dc.contributor.author.fl_str_mv Freire, Samanta Contreiras
dc.subject.por.fl_str_mv Bactérias multirresistente
Enterobacterales
β-lactamases de espetro alargado
Carbapenemases
Genes mcr mediados por plasmídeo
Teses de mestrado - 2022
Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências Biológicas
topic Bactérias multirresistente
Enterobacterales
β-lactamases de espetro alargado
Carbapenemases
Genes mcr mediados por plasmídeo
Teses de mestrado - 2022
Domínio/Área Científica::Ciências Naturais::Ciências Biológicas
description Tese de Mestrado, Biologia Humana e Ambiente, 2022, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
publishDate 2022
dc.date.none.fl_str_mv 2022
2022
2022-01-01T00:00:00Z
2023-10-20T00:31:20Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10451/56065
url http://hdl.handle.net/10451/56065
dc.language.iso.fl_str_mv eng
language eng
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799134619212185600

Registros relacionados