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Previous issue date: 2013 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Oswaldo Cruz. Rio de Janeiro, RJ, Brasil / O uso inadequado de antibióticos tem causado um grande impacto na saúde pública devido à seleção e aumento de bactérias patogênicas multirresistentes e de difícil tratamento. Dentre os antibióticos administrados na área clínica, os \03B2-lactâmicos são os mais usados e atuam no bloqueio da síntese da parede celular bacteriana, levando à sua morte. Bactérias desenvolveram resistência a esses antibióticos, devido, inclusive, à produção de \03B2-lactamases que são capazes de clivar o anel \03B2-lactâmico, permitindo que a síntese da parede celular bacteriana ocorra. Os hospitais são uma grande fonte de seleção de bactérias multirresistentes, passando para os esgotos municipais e ambientes, mas pouco se sabe a respeito da prevalência e diversidade desses genes em esgotos hospitalares. Sendo assim, o presente trabalho teve como objetivo a exploração taxonômica e funcional do metagenoma dos esgotos de dois hospitais do Rio (EHRJ), assim como a análise da diversidade de \03B2-lactamases presentes nesses hospitais e em bases de dados metagenômicos públicas (CAMERA e IMG/M). A análise taxonômica das sequências dos esgotos hospitalares do Rio revelou maior abundância de Firmicutes (~55%) e Bacteroidetes (~30%) em ambas as amostras hospitalares. A mineração de \03B2-lactamases foi realizada através de buscas com perfis HMM para cada classe (A, C e D) em bases de dados metagenômicos, incluindo a de EHRJ
Os resultados indicaram a presença de prováveis homólogos de \03B2-lactamases nos diferentes ambientes, tendo sua anotação funcional confirmada por similaridade com bases de domínios conservados e filogenia, mostrando ser um método sensível e eficaz. Em relação às amostras de esgotos hospitalares, a filogenia mostrou que essas sequências foram agrupadas próximas às \03B2-lactamases representativas dos grupos Firmicutes e Bacteroidetes, corroborando com os resultados de análise taxonômica. As sequências das amostras EHRJ formaram um clado entre si, na maioria das vezes, distantes das sequências dos diferentes projetos metagenômicos previamente estudados de outros ambientes que agruparam próximas de sequências representativas do grupo Proteobacteria, em sua maioria. O hospital da Zona Sul do Rio apresentou uma maior abundância de \03B2-lactamases da classe A (50%), enquanto no hospital da Zona Norte a classe D (55%). Em relação às subclasses de \03B2-lactamases, ACC (53%), CfxA (65%), OXA-10 (30%) e LCR-1 (27%) foram as subclasses de \03B2-lactamases mais abundantes detectadas no efluente da Zona Sul, enquanto nas amostras da Zona Norte as mais abundantes foram CfxA (28,4%) e CEPA (20%), ACC e FOX (~20%) e OXA-10 (32%). Essa diferença na distribuição dessas subclasses pode estar relacionada com a quantidade e tipos de antibióticos \03B2-lactâmicos administrados em cada hospital. A análise taxonômica revelou que Firmicutes (~55%) e Bacteroidetes (~30%) foram os grupos mais abundantes presentes nas amostras de esgotos hospitalares do Rio / The misuse of antibiotics has caused a huge
impact
on public health because of the
selection and increase of multiresistent pathogenic bacteria
, making its treatment
extremely hard
.
Among the antibiotics taught in the clinical area, ß
-
lactamics are
the
most used and acts on blocking the bacteria cel
l wall synthesis
,
causing its death.
However, bacteria have evolved resistence to these antibiotics due mainly to the
production of β
-
lactamases
which are capable of cleaving the β
-
lactam ring,
allowing
the cell wall synthesis to occur
.
Hospitals are a gre
at source of multiresistant bacteria
selection
,
and it passes to municipal and environments effluents
.
However, little is
known about the real prevalence of these genes in hospitals sewage. This work
applied high
-
throughput sequenc
ing and metagenomic analy
ses to explore the
diversity and functional analysis in bacterial community from two sewage hospitals in
Rio de Janeiro
-
RJ and also to study the diversity of
β
-
lactamases
in those two
hospitals environments, including those available in public databases su
ch as
CAMERA and IMG/M
.
S
earches with pHMMs were performed
against
metagenomes
datasets
using
appropriate
profiles
for
studies
concerning
β
-
lactamases
diversity.
Besides, functional and taxonomic characterization of β
-
lactamases
was performed
using samples
from the two hospitals sewage, including phylogenetic analysis of the
possible β
-
lactamases
.
Results from the searches with
pHMMs
showed that these
profiles were capable of mining β
-
lactamases from different sources, checked by
similarity analysis with conserved patterns databases and phylogeny showing the
efficacy and sensitivity of our pHMM
-
based approach in detecting putative β
-
l
actamases sequences. Phylogeny assisted to classify these enzymes showing the
sewage hospitals probable β
-
lactamases grouped along the same clade and close to
Firmicutes and Bacteroidetes sequences, and distant from probable β
-
lactamases
retrieved from met
agenomic projects from environmental (especially aquatic and
terrestrial), engineered and host
-
associated ecossystems, which grouped closer to β
-
lactamases from Proteobacteria, mainly.
Hospital from
South Zone (SZ) of Rio
presented a greater abundance of
c
lass A
β
-
lactamases (50%), while in the hospital
from North Zone (NZ) were
class D (55%). Concerning the subclasses
of
β
-
lactamases,
ACC (53%), CfxA (65%), OXA
-
10 (30%) and LCR
-
1 (27%) were the
most abundant
detected on sewage samples from the SZ hospital
of Rio as on
samples from NZ hospital the most abundant were CfxA (28,4%) and CEPA (20%),
ACC and FOX (~20%) and OXA
-
10 (32%). Such difference in this subclasses
distributions could be related to the quantities and types of
β
-
lactams
antibiotics
administe
red in the two hospitals.
Taxonomic analysis revealed that Firmicutes
(~55%) and Bacteroidetes (~30%) were the most abundant groups composing the
hospital sewage samples from Rio
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.arca.fiocruz.br:icict/13627 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Fróes, Adriana Machado |
| Contributors | Cruz, Oswaldo Gonçalves, Assef, Ana Paula D’Alincont Carvalho, Mota, Fabio Faria da, Cury, Juliano de Carvalho, Calvacanti, Maria Claudia, Rivera Davila, Alberto Martin |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da FIOCRUZ, instname:Fundação Oswaldo Cruz, instacron:FIOCRUZ |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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