Resistência a Antibióticos no Microbioma Aquático – uma Abordagem Metagenómica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Rivière, Rani Rashmani de la
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/55520
Resumo: Tese de mestrado, Biologia Humana e Ambiente, 2022, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências
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spelling Resistência a Antibióticos no Microbioma Aquático – uma Abordagem Metagenómicagenes de resistência a antibióticosmeio hídricoabordagem metagenómicacianobactérias“Uma Só Saúde”Teses de mestrado - 2022Departamento de Biologia AnimalTese de mestrado, Biologia Humana e Ambiente, 2022, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasO uso indevido de antibióticos acelera a aquisição e disseminação de genes de resistência a antibióticos (ARGs) na comunidade microbiana afetando a Saúde Humana, Animal e Ambiental. A crescente deteção de ARGs, fora de ambientes hospitalares, como em recursos hídricos e solos, e em microrganismos não patogénicos, tem vindo a alertar para o contributo do ambiente na disseminação de resistência a antibióticos, pelo que este problema é hoje em dia enquadrado através da abordagem “Uma Só Saúde”. As cianobactérias encontram-se amplamente distribuídas no meio aquático, onde estão expostas a vários fatores ambientais que podem contribuir para esta disseminação. Contudo, o seu papel no resistoma hídrico ainda se encontra por esclarecer. Desta forma, este projeto teve como objetivo a clarificação do papel das cianobactérias na resistência aos antibióticos, procedendo-se à caracterização da comunidade microbiana presente em 35 amostras de água, provenientes de albufeiras portuguesas, bem como à pesquisa de genes de resistência e elementos genéticos móveis nessas amostras. A identificação da comunidade microbiana foi efetuada através de uma abordagem metagenómica, através da sequenciação da região V3-V4 do 16S rDNA, por sequenciação de nova geração (NGS, MiSeq). Para a pesquisa de genes de resistência e elementos genéticos móveis, nas albufeiras em estudo, recorreu-se a duas abordagens complementares: screening por PCR de genes que conferem resistência a diferentes classes de antibióticos, e, sequenciação total do genoma (WGS, Albufeira A1, Lb80) através da plataforma MinION. A comunidade microbiana presente nas albufeiras estudadas encontra-se maioritariamente distribuída pelas classes: Gammaproteobacteria, Bacteroidia, Cyanobacteria, Verrucomicrobiae e Actinobacteria, às quais pertencem bactérias Gram-negativas, que normalmente apresentam maior resistência a antibióticos. Foram detetados 6 géneros de bactérias com potencial impacto na Saúde Humana e Animal, destacando-se Aeromonas, Rhodococcus, Mycobacterium, Pseudomonas, Legionella e Moraxella, das quais a Pseudomonas é a mais alarmante pois está incluída no grupo ESKAPE. Em relação às cianobactérias encontradas, estas pertencem principalmente aos géneros Microcystis, Pseudanabaena, Planktothrix e Cyanobium. Estes géneros de cianobactérias poderão ter impacto na Saúde Pública, uma vez que incluem espécies produtoras de toxinas. Por outro lado, algumas estirpes de Microcystis spp. e Planktothrix spp., foram previamente associadas (Dias et al., 2015 e 2019) a fenótipo de suscetibilidade reduzida a antibióticos. Neste trabalho não foram detetados genes de resistência a antibióticos nas albufeiras, através do screening realizado por PCR convencional. Através de WGS foram encontrados putativos genes de resistência gyrA, gyrB, CRP, adeL, fabI, OleC, ugd, dfrA21, tetA(48), tetB(48), tcr3, tetM, tetB(P), sul4, rpoB, rpoB2 e EF-TU numa das albufeiras (A1, Lb80). Não foram encontrados fagos nem integrões, mas a foram identificados putativos genes de resistência a metais pesados, designadamente os genes CznC e BepG, determinantes associados a resistência a antibióticos. Os resultados permitem concluir que as albufeiras monitorizadas não apresentam um cenário preocupante do ponto de vista da resistência a antibióticos, o que pressupõe a baixa contaminação com microrganismos resistentes. Contudo, é importante manter este tipo de monitorização das águas doces superficiais, pois mesmo não tendo sido encontrados genes de resistência, os putativos genes detetados devem servir para alertar para futuras resistências. Assim, a estratégia experimental adotada neste trabalho, permitiu destacar a mais-valia do uso de sequenciação de nova geração para monitorização de recursos hídricos, sugerindo-se a implementação desta metodologia em análises de rotina bem como para gestão de risco de ocorrência de microrganismos patogénicos, tóxicos e potencialmente associados à problemática da resistência a antibióticos.The inadequate use of antibiotics accelerates the acquisition and dissemination of genes that confer resistance to antibiotics in microbial communities, which may affect human, animal as well as environmental health paradigms. The increasing detection of ARGs, outside hospital environments, such as in aquatic resources and soils, and in non-pathogenic microorganisms, has emphasized the environmental contribution to the spread of antibiotic resistance, being nowadays framed through the “One Health” approach. Cyanobacteria are widely distributed in aquatic environments, where they are exposed to various environmental factors which contribute to their dissemination. However, their role in the aquatic resistome is poorly understood. Thus, this project aims to clarify the role of cyanobacteria on antibiotics resistance, by characterising the microbial communities present in 35 different water samples, taken from portuguese reservoirs. Furthermore, the presence of resistance genes and mobile genetic elements in those samples were also investigated. The identification of microbial communities was carried out through a metagenomic approach, targeting the V3-V4 region of 16S rDNA, by next generation sequencing (NGS, MiSeq). For investigating the presence of resistance genes and mobile genetic elements in the reservoirs taken into study, two complementary approaches were used: PCR screening of genes that offer resistance to different antibiotics, combined with whole genome sequencing (WGS, Albufeira A1, Lb80), by the use of the MinION platform. The microbial community found in the different reservoirs remains distributed mainly in the following classes: Gammaproteobacteria, Bacteroidia, Cyanobacteria, Verrucomicrobiae and Actinobacteria, which encompass Gram-negative bacteria, usually the ones more resistant to antibiotics. Six types of bacteria with the potential to impact human and animal health, such as Aeromonas, Rhodococcus, Mycobacterium, Pseudomonas, Legionella and Moraxella were detected. The presence of Pseudomonas is most worrying due to being part of the ESKAPE group. Regarding the cyanobacteria that were found, they belong mainly to the Microcystis, Pseudanabaena, Planktothrix and Cyanobium genus. These kinds of cyanobacteria may have future impact on Public Health, as they include toxin producing species. On the other hand, some strains of Microcystis spp. and Planktothrix spp. were previously associated (Dias et al., 2015 e 2019) with a reduced susceptibility to antibiotics. This project did not detect antibiotic resistance genes in the reservoirs, by the screening of the samples through conventional PCR. Using WGS, putative resistance genes gyrA, gyrB, CRP, adeL, fabI, OleC, ugd, dfrA21, tetA(48), tetB(48), tcr3, tetM, tetB(P), sul4, rpoB, rpoB2 and EF-TU were found in one of the reservoirs (A1, Lb80). Phages or integrons were not found, only putative genes resistant to heavy metals were detected, specifically CznC and BepG, determinants associated with antibiotic resistance. The results obtained may lead to conclude that the monitored reservoirs do not present a worrying scenario when it comes to antibiotic resistance, which presupposes a low contamination of resistant microorganisms. Nevertheless, it is important to maintain this kind of monitoring of superficial freshwaters, for even if resistance genes have not been found at present, the putative genes that were detected should alert against future cases of resistance. Hence, the experimental strategy adopted in this project, permitted to highlight the value of using next generation sequencing to monitor aquatic resources, suggesting the implementation of this methodology in routine analysis, as well as for better managing the risk of toxic pathogenic microorganisms, which may potentially become associated to the problem of resistance to antibiotics.Dias, Deodália Maria Antunes, 1952-Rosado, TâniaRepositório da Universidade de LisboaRivière, Rani Rashmani de la2023-06-16T00:30:21Z202220222022-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/55520porinfo: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:RCAAP2023-11-08T17:02:33Zoai:repositorio.ul.pt:10451/55520Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T22:06:10.777622Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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