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Type: Dissertação
Title: Investigação da resistência antimicrobiana em esgoto sanitário e efluente de lagoas de estabilização na região de Belo Horizonte/MG, durante a pandemia da COVID-19
Authors: Gabriela Fernandes Coelho
First Advisor: Juliana Calábria de Araújo
First Co-advisor: Elayne Cristina Machado
First Referee: Silvia Maria Alves Correa Oliveira
Second Referee: Silvana de Queiroz Silva
Abstract: A resistência antimicrobiana (RAM) é um dos principais desafios globais em saúde pública, e as estações de tratamento de esgoto (ETEs) desempenham um papel crucial na remoção, seleção e disseminação de bactérias resistentes a antibióticos (BRAs) e genes de resistência a antibióticos (GRAs) para o ambiente aquático. Este estudo investigou a ocorrência de BRAs e GRAs em esgoto bruto de três ETEs na região de Belo Horizonte durante a pandemia da COVID-19, avaliando o impacto da pandemia no aumento e disseminação da RAM, comparando com valores reportados em pesquisas prévias e literatura. Foi analisada a eficiência de remoção de BRAs e GRAs em um sistema de lagoa facultativa, seguido de lagoa de maturação (ETE 3). Dessa forma, coletou-se amostras semanais de esgoto bruto das três ETEs, bem como amostras de efluente tratado da ETE 3, durante outubro/2021 e junho/2022. Para as análises microbiológicas e moleculares, foi feita a quantificação e isolamento de bactérias heterotróficas totais (BHTs) e BRAs cultiváveis sem e com a adição de antibióticos, sendo algumas colônias identificadas pela técnica Maldi-tof. Destas, as cepas selecionadas foram caracterizadas quanto a suscetibilidade e resistência a vários antibióticos, a fim de determinar o caráter de multirresistência. Os genes de resistência sul1, ermB, qnrB, blaTEM, tetA, integron classe 1 (int1) e gene RNAr 16S foram quantificados via Polymerase Chain Reaction em tempo real (qPCR). Os resultados mostraram concentrações semelhantes de BHTs e BRAs nas três ETEs, exceto para bactérias resistentes à amoxicilina e meropenem, que apresentaram diferenças significativas. Quanto aos GRAs, observaram-se diferenças significativas entre as ETEs, com maiores abundâncias absolutas na ETE específica investigada. O sistema de tratamento de lagoas facultativas seguido por lagoa de maturação apresentou remoção de BRAs e GRAs, com reduções médias de 1,2 a 2,6 unidades log para BRAs e valores médios de remoção de 0,7 a 3,1 unidades log para GRAs. No entanto, o efluente tratado ainda apresentava níveis consideráveis de GRAs (cerca de 10³ cópias/mL). Entre as bactérias resistentes identificadas, foram encontrados gêneros pertencentes à lista dos seis patógenos prioritários definidos pela Organização Mundial da Saúde (OMS), tanto no esgoto bruto (como Klebsiella pneumoniae, e gêneros Staphylococcus, Enterobacter e Acinetobacter) quanto no efluente tratado (Enterobacter cloacae e Enterobacter asburiae), com fenótipo de multirresistência. Ao comparar os resultados com estudos prévios na região metropolitana de Belo Horizonte/MG, verificou-se um aumento nas concentrações de BHTs (0,9 a 1,2 unidades log), algumas BRAs (resistentes a amoxicilina e sulfametoxazol e trimetoprim, sendo cerca de 1,0 e 0,7 log) e GRAs (ermB e qnrB, sendo cerca de 2,0 e 1,0 log maiores) durante a pandemia, sugerindo o impacto da COVID-19 no aumento da circulação e disseminação desses agentes no esgoto bruto. O sistema de tratamento utilizado demonstrou eficiência na redução desses agentes, embora sejam necessárias estratégias adicionais para garantir uma remoção mais completa. Esses resultados contribuem para o conhecimento sobre a disseminação de BRAs e GRAs em sistemas de tratamento de esgoto e podem auxiliar na implementação de medidas de controle e prevenção da RAM.
Abstract: Antimicrobial resistance (AR) is one of the main global challenges in public health, and the Wastewater treatment plants (WWTPs) plays a crucial role in the removal, selection and dissemination of antibiotic resistant bacteria (ARBs) and antibiotic resistance genes (ARGs). This study aimed to investigate the occurrence of ARBs and ARGs in the inffluent of three WWTPs in the region of Belo Horizonte during the COVID-19 pandemic, evaluating the impact of pandemic on the increase and dissemination of AR, compared to values reported in prior research and literature. The removal efficiency of ARBs and ARGs was analyzed in an facultative pont system, followed by maturation pond (WWTP 3). Thus, weekly samples of inffluent of three WWTPs, as well as effluent samples of theWWTP 3, during October/2021 and June/2022 were collected. For microbiological and molecular analyzes, the quantification and isolation of total heterotrophic bacteria (THBs) and cultivable ARBs without and with the addition of antibiotics, and some colonies identified by the Maldi-toof technique. Of these, selected strains were characterized as susceptibility and resistance to various antibiotics, in order to determine the multidrug-resistant (MDR) bacterias. The resistance genes sul1, ermB, qnrB, blaTEM, tetA, class 1 integron (int1) e RNAr 16S gene were quantified with Polimerase Chain Reaction in real-time (qPCR). The results showed similar concentrations of THBs and ARBs in the three ETES, except for bacteria resistant to amoxicillin and Meropenem, which presented significant differences. As for ARGs, significant differences were observed between WWTPs, with greater absolute abundances in the specific investigated (WWTP 3). The facultative pond treatment system followed by maturation pond presented removal of ARBs and ARGs, with average reductions of 1.2 to 2.6 log units and average removal values from 0.7 to 3.1 log, respectively. However, the effluent still had considerable levels of ARGs (about 10³ copies/mL). Among the resistant bacteria identified, genres belonging to the list of six priority pathogens defined by the World Health Organization (WHO), both in inffluent (such as Klebsiella pneumoniae, and Staphylococcus, Enterobacter and Acinetobacter) as well as in the effluent (Enterobacter cloacae and Enterobacter asburiae), with multi-resistant phenotype. By comparing the results with previous studies in the metropolitan region of Belo Horizonte/MG, there was an increase in THBs concentrations (0.9 to 1.2 units log), some ARBs (resistant to amoxicilin and sulfamethoxazole and trimethoprim, about 1,0 and 0.7 log higher) and ARGs (ermB and qnrB, about 2.0 and 1.0 log) during the pandemic, suggesting the impact of COVID-19 in the increase of circulation and spread of these agents on sewage. The treatment system used has demonstrated efficiency in reducing these agents, although additional strategies are required to ensure more complete removal. These results contribute to the knowledge of the dissemination of bras and gras in sewage treatment systems and can assist in the implementation of AR control and prevention measures.
Subject: Engenharia sanitária
Saneamento
Esgotos - Tratamento
Lagoas de estabilização
COVID-19 (Doença)
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/77946
Issue Date: 4-Aug-2023
Appears in Collections:Dissertações de Mestrado

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