Resistoma móvel de comunidades microbianas e resíduos antimicrobianos de sistemas de abastecimento de água potável no Rio de Janeiro, Brasil

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 19050 (2022) Citar este artigo

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Genes de resistência a antibióticos (ARGs) estão disseminados no meio ambiente devido ao uso excessivo de antibióticos e outros poluentes, representando uma ameaça à saúde humana e animal. Neste estudo, avaliamos resíduos antimicrobianos, diversidade bacteriana e ARGs em duas importantes bacias hidrográficas, Guandu e São João, que fornecem água potável para a cidade do Rio de Janeiro, Brasil. Além disso, amostras de água de torneira foram coletadas em três cidades diferentes no estado do Rio de Janeiro, incluindo a região metropolitana da cidade do Rio de Janeiro. Claritromicina, sulfametoxazol e azitromicina foram encontrados na água não tratada e na água potável em todas as amostras. Uma maior abundância de Proteobacteria foi observada nas bacias do Guandu e São João, com a maioria das sequências pertencentes à classe Gammaproteobacteria. Uma abordagem metagenômica focada em plasmidomas revelou ARGs 4881 (Guandu), 3705 (São João) e 3385 (água potável) associados principalmente a sistemas de efluxo. Os genes que codificam as enzimas metalo-β-lactamase (blaAIM, blaGIM, blaIMP e blaVIM) foram detectados nas duas bacias hidrográficas e em amostras de água potável. Além disso, demonstramos pela primeira vez no Brasil a presença dos genes de resistência à colistina mcr-3 e mcr-4 (ambas bacias hidrográficas) e mcr-9 (água potável e Guandu). Nossos dados enfatizam a importância de introduzir medidas para reduzir o descarte de antibióticos e outros poluentes capazes de promover a ocorrência e disseminação do resistoma microbiano em ambientes aquáticos e prever possíveis impactos negativos à saúde humana.

Os impactos ambientais que mais afetam a qualidade dos ecossistemas aquáticos e, consequentemente, a saúde pública estão fortemente associados a águas residuárias inadequadamente tratadas ou não tratadas1,2. A poluição das águas pode ocorrer por falta de saneamento e/ou lançamento de resíduos sem tratamento por fontes pontuais ou difusas3,4.

Várias substâncias têm sido consideradas contaminantes emergentes, incluindo novos pesticidas, antimicrobianos, produtos de higiene pessoal, alguns subprodutos dos processos de desinfecção da água, adoçantes como a sucralose, nanomateriais e alguns microrganismos5,6. Estimativas recentes indicam que os antimicrobianos são as principais classes de medicamentos capazes de causar alguns dos maiores impactos ambientais7.

Os antimicrobianos têm sido amplamente utilizados na medicina humana e veterinária. No entanto, cerca de 70 a 80% das doses ingeridas são excretadas inalteradas e lançadas em corpos d'água, principalmente por meio de efluentes gerados em hospitais e indústrias farmacêuticas8. Essas drogas são removidas apenas parcialmente pelo tratamento de efluentes e, dependendo do composto, ainda podem ser encontradas em níveis que variam entre 10 e 1000 ng L−1 nos efluentes9,10.

Os antimicrobianos veiculados pelo descarte de efluentes no meio ambiente, mesmo em níveis baixos, são um sinal chave que promove a disseminação gênica e consequentemente o aumento da resistência11. Muitos antimicrobianos são compostos naturalmente biodegradáveis, mas drogas sintéticas como as quinolonas são mais resistentes à biodegradação no meio ambiente. Isso leva a efeitos prolongados nas comunidades bacterianas e a um impacto substancial no aumento da resistência. Mesmo quando a contaminação antimicrobiana é eliminada, os determinantes da resistência podem ser mantidos e disseminados dentro e entre as populações microbianas12,13.

Além disso, o descarte de resíduos antimicrobianos em ambientes aquáticos pode não apenas causar impactos na biodiversidade e na função dos ecossistemas, mas também selecionar bactérias resistentes a antibióticos (ARB) e estimular a disseminação de genes de resistência antimicrobiana (ARG)14. Elementos genéticos móveis (MGE), incluindo fagos, plasmídeos e transposons, entre outros, medeiam essa disseminação15. Os plasmídeos, em particular, são rapidamente disseminados no meio ambiente e desempenham um papel importante na evolução e adaptação microbiana como veículos de transferência de genes16.