Caracterização do resistoma de amostras provenientes de ambientes de criação animal e hospitalar do Estado de Santa Catarina, Brasil

Abstract

O uso indiscriminado de antimicrobianos na criação animal e em hospitais se tornou uma das maiores causas de preocupação para a saúde pública. Os microrganismos resistentes aos antimicrobianos (MRA) são uma das maiores causas de morte em todo o mundo. O aumento da resistência encontrada nesses microrganismos acelerou devido ao uso e à prescrição, muitas vezes indevidos, de antimicrobianos em hospitais e granjas. A mesorregião do oeste catarinense (SC) é reconhecida pelo grande potencial de criação de animais, tendo maior destaque para aves e suínos. Esse trabalho teve como objetivo caracterizar o resistoma dos ambientes de granjas e hospitalares em Santa Catarina, além de avaliar o potencial do sequenciamento baseado em nanoporos (MinION) como ferramenta de vigilância sanitária em relação à presença de MRA em granjas e hospitais. Para tanto, foi realizada a coleta de amostras representativas de granjas de suínos e aves de diversos sistemas de produção, veículos de transportes de pacientes e de pacientes hospitalizados no Hospital Universitário (HU-UFSC-EBSERH) em Florianópolis (SC). As amostras de granjas, veículos e pacientes foram submetidas ao sequenciamento baseado em nanoporos. Foram utilizados os programas EPI2ME e ResistoXplorer para averiguação dos perfis dos resistomas construídos. Além disso, reações de PCR foram realizadas para a detecção dos genes de resistência blaCTX-M-1 , blaCTX-M-2 , blaCTX-M-9 , blaKPC, blaNDM, blaSHV,blaTEM, mcr-1, mcr-2, mcr-3, mcr-4 e mcr-5. Principalmente, foi possível observar uma grande variedade de genes de resistência aos antimicrobianos, destacando-se aqueles relacionados às tetraciclinas, aos aminoglicosídeos e genes que conferem resistência a mais de uma classe de antimicrobianos. Os genes de resistência aos beta-lactâmicos e às fluoroquinolonas apresentaram maior predominância no ambiente hospitalar, devido ao extenso uso clínico desses fármacos. Além disso, foi possível observar maior heterogeneidade dentro dos grupos de granjas de suínos de agricultura familiar (GSAF) e de pacientes no momento da alta quando comparados com as granjas de suínos convencionais (GSC) e os pacientes no momento da internação, respectivamente, realçando o impacto dos diferentes sistemas de produção, o ambiente hospitalar e o uso de antimicrobianos. Foi notável a multiplicidade de configurações dos resistomas de todos os ambientes quanto a composição e diversidade. A plataforma MinION demonstrou grande versatilidade e rapidez na obtenção de resultados, e ainda serão realizados trabalhos futuros para a validação do seu uso como aliado à vigilância sanitária. Dessa forma, pode-se colaborar de forma significativa sobre o entendimento relativo ao resistoma presente nos ambientes hospitalares e de granjas no Estado de Santa Catarina.

Abstract: The indiscriminate use of antimicrobials in animal husbandry and hospitals has become a major cause of concern for public health. Antimicrobial resistant microorganisms (ARM) are one of the biggest causes of death worldwide. The increase in resistance in these microorganisms accelerated due to the inappropriate use and prescription of antimicrobials in hospitals and farms. The mesoregion of western Santa Catarina (SC) is recognized for its great potential for raising animals, with greater emphasis on poultry and swine. This work aimed to characterize the resistome of farm and hospital environments in Santa Catarina, in addition to evaluating the potential of nanopore-based sequencing (MinION) as a health surveillance tool in relation to the presence of ARM in farms and hospitals. To this end, sampling was carried out from representative samples of swine and poultry farms from various production systems, shuttle buses for patients and hospitalized patients at the University Hospital (HU-UFSC-EBSERH) in Florianópolis (SC). The samples of farms, vehicles and patients were submitted to nanopore-based sequencing. EPI2ME and ResistoXplorer programs were used to investigate the profiles of the constructed resistomes. In addition, PCR reactions were performed to detect the resistance genes blaCTX-M-1, blaCTX-M-2, blaCTX-M-9, blaKPC, blaNDM, blaSHV, blaTEM, mcr-1, mcr-2, mcr-3, mcr-4 and mcr-5. Mainly, it was possible to observe a wide variety of antimicrobial resistance genes, highlighting those related to tetracyclines, aminoglycosides and genes that confer resistance to more than one class of antimicrobials. Beta-lactam and fluoroquinolone resistance genes are secondary with a predominance in the hospital environment, due to the extensive clinical use of drugs. In addition, it was possible to observe greater heterogeneity within the groups of family farming pig farms (GSAF) and patients at discharge when compared to conventional pig farms (GSC) and patients at admission, respectively, highlighting the impact of different production systems, the hospital environment and the use of antimicrobials. The multiplicity of resistome shapes of all environments was remarkable in terms of composition and diversity. MinION platform showed great versatility and speed in obtaining results, and future work will be carried out to validate its use as an ally with health surveillance. In this way, it was possible to significantly contribute to the understanding of the resistome present in hospital and farm environments in the State of Santa Catarina.