Avaliação do impacto do lançamento do efluente tratado no rio: diversidade bacteriana e resistência antimicrobiana
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Assessment of the Impact of Treated Effluent Discharge into the River: Bacterial Diversity and Antimicrobial Resistance
Primeiro orientador
Membros da banca
Magna Cristina de Paiva
Juliana Calábria de Araújo
Juliana Calábria de Araújo
Resumo
As estações de tratamento de esgoto (ETEs) exercem um papel fundamental na preservação
ambiental, visto que, elas atenuam os impactos na saúde pública e na qualidade de vida. Apesar
de promover a remoção de diversos poluentes, a infraestrutura delas não é especificamente
projetada para a eliminação de microrganismos e micropoluentes. Assim, diversas espécies de
bactérias, por exemplo, genes de resistência a fármacos antimicrobianos (GRA), alguns
Fármacos Antimicrobianos (FAM) e metais podem persistir após o tratamento, exercendo
pressão seletiva e favorecendo o surgimento de bactérias resistentes a antimicrobianos (BRA).
O presente trabalho teve o objetivo de avaliar a composição microbiana do efluente bruto (EB),
efluente tratado (ET), rio a montante (RM), além de rio a jusante (RJ) para estimar também o
perfil a fenotípico e genotípico relacionado a FAM. Avaliar ainda o perfil de tolerância a metais
de amostras das bactérias isoladas do esgoto tratado. Foi realizado sequenciamento (16S) para
avaliação da composição bacteriana. Para isolados bacterianos, sucedeu a avaliação de
tolerância a metal em ágar para zinco, cobre, cádmio, mercúrio, prata e teste de susceptibilidade
a fármacos antimicrobianos por disco-difusão. Além disso, houve a busca por marcadores
genéticos de vigilância epidemiológica relacionados a Resistência a Fármacos Antimicrobianos
(RFAM). Os resultados indicam que apesar de compartilharem Unidades Taxonômicas
Operacionais (OTUs) as populações apresentam diferenças em sua composição e se agruparam
corretamente pelo tipo de amostra. Amostras de EB e ET apresentaram diferença na
diversidade; amostras do RM e RJ tiveram diferença na riqueza, sugerindo que o EB remove
parte da população bacteriana com o tratamento; porém, não altera significativamente a
composição do rio. Resultados de tolerância a metais mostram que as bactérias avaliadas
demonstraram alta tolerância ao cobre e ao zinco, fato que pode ser explicado pelo uso desses
metais no metabolismo bacteriano. A tolerância ao cádmio foi intermediária, ao passo que, as
Concentrações Inibitórias Mínimas (CIMs) para mercúrio e prata foram mais baixas, indicando
a alta toxicidade desses metais. A maior taxa de resistência fenotípica nas Enterobacterales foi
a penicilina; em Aeromonas spp. foi para sulfametoxazol/trimetoprima; em Acinetobacter spp.
foi as quinolonas, bem como para os Enterococcus spp.; para as Pseudomonas spp. e os
Streptococcus spp., destacou-se a resistência às cefalosporinas. O gene de resistência mais
prevalente em bastonetes Gram negativos foi o blaIMP, seguido de blaVIM e blaTEM. Portanto, a
ETE funciona como hotspot de genes de resistência, contribuindo para disseminação BRA e
GRA no ambiente, no qual o ET contribui para mudança da comunidade microbiana do RJ.
Abstract
Wastewater treatment plants (WWTPs) play a crucial role in environmental preservation, as
they mitigate impacts on public health and quality of life. Despite promoting the removal of
various pollutants, their infrastructure is not designed for the elimination of microorganisms
and micropollutants. Consequently, numerous bacterial species, as well as ARGs, antimicrobial
pharmaceuticals (AMPs), and metals can persist post-treatment, exerting selective pressure and
favoring the emergence of antimicrobial-resistant bacteria (ARB). This study aimed to evaluate
the microbial composition of raw sewage (RS), treated sewage (TS), upstream river (UR), and
downstream river (DR), and assess the phenotypic and genotypic profiles related to AMPs and
metal tolerance of bacteria isolated from treated sewage. Sequencing (16S) was conducted to
assess bacterial composition, and isolated bacteria were evaluated for metal tolerance on agar
for zinc, copper, cadmium, mercury, and silver, and antimicrobial susceptibility testing by disk
diffusion. Additionally, we searched for genetic markers of epidemiological surveillance related
to AMP resistance. The results indicate that despite sharing OTUs, populations exhibit
differences in their composition and correctly grouped by sample type. RS and TS samples
showed differences in diversity, and UR and DR samples displayed differences in richness,
suggesting that RS removes part of the bacterial population through treatment and TS however,
it does not significantly alter the river's composition. Metal tolerance results indicate that the
evaluated bacteria demonstrated high tolerance to copper and zinc, which can be explained by
the use of these metals in bacterial metabolism. Tolerance to cadmium was intermediate, while
the MICs for mercury and silver were lower, indicating the high toxicity of these metals. The
highest phenotypic resistance rate in Enterobacterales was to penicillins, in Aeromonas to
sulfamethoxazole/trimethoprim, in Acinetobacter to quinolones, as well as for Enterococcus,
while Pseudomonas and Streptococcus showed resistance to cephalosporins. The most
prevalent resistance gene in Gram-negative rods was blaIMP, followed by blaVIM and
blaTEM. It is concluded that the WWTP functions as a hotspot for resistance genes and
contributes to the dissemination of ARB and ARGs in the environment, and that TS contributes
to changes in the DR microbial community.
Assunto
Microbiologia, Farmacorresistência Bacteriana
Palavras-chave
resistência bacteriana, estação de tratamento de esgoto, genes de resistência a antimicrobianos, tolerância a metais, vigilância epidemiológica
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