Caracterização do microbioma e dos perfis de resistência nos afluentes e efluentes de ETAR

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biomédica (área de especialização em Engenharia Clínica)

A acumulação de resíduos de antibióticos no ambiente conduz ao favorecimento da aquisição de genes que conferem resistência a bactérias inicialmente suscetíveis. Consequentemente, para que haja um menor impacto na saúde pública é necessário adotar estratégias que tornem mais célere e eficaz a deteção e caracterização de microrganismos resistentes, que controlem a sua libertação no meio ambiente, bem como reduzam a disseminação das doenças infeciosas provocadas por esses microrganismos patogénicos. Esta situação tem conduzido ao aparecimento de microrganismos patogénicos resistentes nas águas residuais tratadas nas Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) e, posteriormente, descarregadas em massas de água natural. Neste trabalho pretendeu-se caracterizar o microbioma e os perfis de resistência de amostras de águas residuais em três momentos do processo de tratamento da ETAR: à entrada, antes do tratamento terciário e à saída deste, bem como determinar os perfis de suscetibilidade a determinados antibióticos e avaliar a presença e diversidade dos integrões presentes. A caracterização da comunidade bacteriana e dos perfis de resistência foi possível através do método de eletroforese em gel de gradiente desnaturante (DGGE) e da técnica Illumina Miseq. Com base nas pesquisas de similaridade para as sequências do gene 16S usando o programa de pesquisa NCBI BLAST e da análise dos resultados de Illumina Miseq, foi possível concluir que a maior parte das bactérias apresentaram multirresistência a todos os antibióticos testados, principalmente bactérias pertencentes ao filo Proteobacteria e à família Enterobactereacea. Estas bactérias foram encontradas tanto no na água residual afluente à ETAR como no efluente final (tratado), o que sugere que os processos de tratamento utilizados nas ETAR não estão a ser eficazes na remoção de bactérias patogénicas. Relativamente à análise da presença dos integrões por PCR (reação em cadeia da polimerase), verificou-se a existência de pelo menos uma classe de integrões presente tanto no afluente como no efluente tratado, essencialmente integrões de classe 1. A presença de bactérias multirresistentes e de integrões nos efluentes tratados na ETAR, constitui assim um fator preocupante, uma vez que tais contribuem para a disseminação e dispersão de resistência antimicrobiana por outros ecossistemas aquáticos, nomeadamente rios e mares.

The accumulation of antibiotic residues in the environment leads to favoring acquisition of genes that confer resistance to initially susceptible bacteria. Consequently, in order to have less impact on public health it is necessary to adopt strategies to make faster and more effective the detection and characterization of resistant microorganisms, controlling discharged into the environment as well as reduce the spread of infectious diseases caused by these pathogens. This has led to the emergence of resistant pathogens in the wastewater treated in Wastewater Treatment Plants (WWTP) and subsequently discharged into natural bodies of water. This work aimed to characterize the microbiome and the resistance profiles of wastewater samples at three locations of the WWTP treatment process: at the entrance, before the tertiary treatment and discharged into the river, and to determine the susceptibility profiles to certain antibiotics as well as evaluating the presence and diversity of integrons present. The characterization of bacterial communities and resistance profiles was made possible by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and Illumina Miseq technique. Based on investigations of similarity to the sequences of the 16S rRNA using the search program NCBI BLAST and the analysis results Illumina Miseq, it was possible to conclude that most bacteria showed multidrug resistance to all tested antibiotics, especially bacteria belonging to the phylum Proteobacteria and Enterobactereacea family. These bacteria were found both in the initial and in the final wastewater (treated), suggesting that treatment processes used in the WWTP are not effective in removing pathogenic bacteria. The analysis of the presence of integrons by PCR (polymerase chain reaction) revealed the existence of at least one integrons class both in the initial and treated wastewater essentially class 1. The presence of multidrug-resistant bacteria and integrons in the ETAR effluent (treated wastewater) is thus a concern, since these contribute to the dispersion to other aquatic ecosystems, particularly rivers and seas.