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http://hdl.handle.net/11422/28116
| Type: | Dissertação |
| Title: | Escherichia coli produtoras de AmpC plasmidiais em águas de diferentes contextos ambientais no Rio de Janeiro: ocorrência e fenótipos de resistência associados |
| Author(s)/Inventor(s): | Morgado, Karina Rosa |
| Advisor: | Bonelli, Raquel Regina |
| Co-advisor: | Moura, Jhonatha Rodrigo Cordeiro de |
| Abstract: | Escherichia coli é um importante microrganismo no contexto da resistência a antimicrobianos por ser uma bactéria comensal que pode atuar como patógeno oportunista e ter a grande capacidade de receber e acumular genes de resistência através de plasmídeos. Entre os genes adquiridos que ocorrem em E. coli, AmpC plasmidiais (pAmpC), são betalactamases mais associadas à produção animal e menos frequentes em quadros clínicos humanos. Essas enzimas são capazes de hidrolisar penicilinas, cefalosporinas até a terceira geração, cefamicinas e monobactâmicos, sendo resistentes aos inibidores clínicos atualmente disponíveis. Paralelamente, carbapenemases como NDM vêm sendo detectadas em E. coli, especialmente em ambientes hospitalares, comprometendo opções terapêuticas. O presente estudo teve como objetivo investigar a presença de E. coli produtora de pAmpC em diferentes matrizes aquáticas do município do Rio de Janeiro, incluindo efluentes hospitalares (EH), rios urbanos impactados por esgoto doméstico (RU), rios rurais próximos a propriedades agropecuárias (RR) e praias recreativas (PR). As coletas foram realizadas entre agosto e dezembro de 2023. As amostras foram analisadas pelo método Colilert-Quanti-Tray, com e sem suplementação com cefoxitina (8 μg/mL), seguido de isolamento em ágar MacConkey e replica plating em Chromagar Orientation com cefoxitina (32 μg/mL). As colônias obtidas foram identificadas por MALDI-TOF, submetidas a teste de susceptibilidade a antimicrobianos e analisadas por PCR para detecção de genes pAmpC. Isolados negativos para pAmpC ou resistentes a imipenem foram avaliados quanto à presença de carbapenemases via teste Carba-NP e PCR. Foram obtidos 69 isolados de E. coli a partir de 21 pontos de coleta (22 EH, 16 PR, 15 RU e 16 RR). Observou-se que o Colilert-Quanti-Tray com cefoxitina não reflete de forma fidedigna a quantidade de E. coli resistente ao antimicrobiano na água amostrada, possivelmente pela ocorrência, no mesmo ambiente bactérias produtoras intrínsecas de AmpC; no entanto é eficaz para a recuperação seletiva de E. coli com portadoras de genes pAmpC para análises posteriores. Os fenótipos de resistência adicionais variaram desde padrões restritos à AmpC até sete classes adicionais de antimicrobianos Os isolados hospitalares foram mais resistentes que os detectados nos demais ambientes, que ainda assim apresentaram, resistência a diferentes combinações de antimicrobianos como azitromicina, tetraciclina, gentamicina, ciprofloxacina e sulfametoxazol-trimetoprim. Genes blaDHA foram detectados em 37% (n=24) das amostras e blaCIT em 21% (n=16), enquanto 42% (n=29) não amplificaram genes de pAmpC. Além disso, 30 isolados apresentaram carbapenemase do tipo NDM, em rios de região agrícola (n=1), e principalmente em praias (n=16) e hospitais (n=13), neste último incluindo alguns casos de coocorrência com blaCIT (n=7). Apenas um isolado apresentou blaKPC. Cepas portadoras de genes blaDHA apresentaram fenótipo de resistência a betalactâmicos mais restrito do que o classicamente associado a betalactamases de classe C, fenômeno possivelmente associado a uma subestimada frequência deste gene em amostras clínicas e ambientais. Além disso, os resultados destacam as praias como hotspots para disseminação de E. coli portadora de blaNDM na região metropolitana do Rio de Janeiro. |
| Abstract: | Escherichia coli is an important microorganism in the context of antimicrobial resistance, as it is a commensal bacterium that can act as an opportunistic pathogen and has a remarkable ability to acquire and accumulate resistance genes through plasmids. Among the acquired genes found in E. coli, plasmid-mediated AmpC betalactamases (pAmpC) are more frequently associated with animal production and less commonly reported in human clinical infections. These enzymes are capable of hydrolyzing penicillins, third-generation cephalosporins, cephamycins, and monobactams, while remaining resistant to currently available clinical inhibitors. In parallel, carbapenemases such as NDM have been increasingly detected in E. coli, particularly in hospital environments, thereby compromising therapeutic options. This study aimed to investigate the presence of pAmpC-producing E. coli in different aquatic matrices in the municipality of Rio de Janeiro, including hospital effluents (HE), urban rivers impacted by domestic sewage (UR), rural rivers located near livestock farms (RR), and recreational beaches (RB). Sampling was conducted between August and December 2023. Samples were analyzed using the Colilert-Quanti-Tray method, with and without supplementation with cefoxitin (8 μg/mL), followed by isolation on MacConkey agar and replica plating on Chromagar Orientation supplemented with cefoxitin (32 μg/mL). Colonies were identified by MALDI-TOF, subjected to antimicrobial susceptibility testing, and analyzed by PCR for the detection of pAmpC genes. Isolates negative for pAmpC or resistant to imipenem were further evaluated for carbapenemase production using the Carba-NP test and PCR. A total of 69 E. coli isolates were obtained from 21 sampling sites (22 HE, 16 RB, 15 UR, and 16 RR). Results indicated that Colilert-Quanti-Tray with cefoxitin does not reliably reflect the actual abundance of cefoxitin-resistant E. coli in the sampled water, possibly due to the presence of other bacteria with intrinsic AmpC production in the same environment; however, it proved effective for the selective recovery of E. coli harboring pAmpC genes for further analyses. Additional resistance phenotypes ranged from AmpC- restricted profiles to resistance against up to seven additional antimicrobial classes. Hospital isolates were more resistant than those obtained from other environments, although environmental isolates also exhibited resistance to different combinations of antimicrobials, including azithromycin, tetracycline, gentamicin, ciprofloxacin, and sulfamethoxazole-trimethoprim. PCR screening revealed blaDHA in 37% (n=24) of isolates and blaCIT in 21% (n=16), while 42% (n=29) did not amplify any pAmpC genes. In addition, 30 isolates carried NDM-type carbapenemases, detected in rural rivers (n=1), and predominantly in recreational beaches (n=16) and hospital effluents (n=13), the latter including cases of co-occurrence with blaCIT (n=7). Only one isolate carried blaKPC. Strains harboring blaDHA genes displayed narrower betalactam resistance profiles than those classically associated with class C betalactamases, a phenomenon possibly linked to the underestimated frequency of this gene in both clinical and environmental samples. Furthermore, the findings highlight recreational beaches as hotspots for the dissemination of bla_NDM-positive E. coli in the metropolitan region of Rio de Janeiro. |
| Keywords: | Escherichia coli AmpC plasmidial Carbapenemase |
| Subject CNPq: | CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::MICROBIOLOGIA |
| Program: | Programa de Pós-Graduação em Ciências (Microbiologia) |
| Production unit: | Instituto de Microbiologia Paulo de Góes |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | 22-Sep-2025 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | por |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Citation: | Morgado, K. R. (2025). Escherichia coli produtoras de AmpC plasmidiais em águas de diferentes contextos ambientais no Rio de Janeiro: ocorrência e fenótipos de resistência associados. [Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Rio de Janeiro]. Repositório Institucional Pantheon. |
| Appears in Collections: | Microbiologia |
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