Emergence of Carbapenemase Genes in Gram-Negative Bacteria Isolated from the Wastewater Treatment Plant in A Coruña, Spain

Resumo

A resistencia das bacterias aos antibióticos, impulsada por adaptacións que reducen a eficacia dos antibióticos, é unha crecente crise de saúde pública. O aumento da resistencia aos antibióticos, atribuído en gran medida ao uso excesivo e inadecuado destes, provocou a aparición de patóxenos bacterianos resistentes difíciles de tratar e controlar, o que contribúe a unha maior morbilidade e mortalidade. A resistencia aos carbapenémicos, unha das formas máis críticas de resistencia aos antibióticos, expón un grave desafío global porque limita gravemente as opcións de tratamento para as infeccións causadas por estas bacterias altamente resistentes. A vixilancia e o control eficaces da resistencia aos antibióticos require datos completos sobre a súa prevalencia. É posible que os métodos tradicionais de vixilancia da resistencia aos antibióticos, baseados en mostras clínicas, non proporcionen unha imaxe completa das tendencias da resistencia dentro dunha poboación. A vixilancia epidemiolóxica nas augas residuais propúxose como un método alternativo que pode ofrecer unha visión máis completa dos patróns de resistencia aos antibióticos dentro dunha comunidade. Este enfoque pode axudar a identificar e rastrexar bacterias e xenes emerxentes resistentes aos antibióticos, proporcionando información sobre os riscos ambientais e de saúde pública. O obxectivo deste estudo é investigar a prevalencia e distribución de xenes de carbapenemasas en bacterias Gram-negativas na Coruña, España, mediante a análise de mostras de plantas depuradoras de augas residuais. Neste estudo analizáronse mostras colleitadas en tres localizacións distintas dentro da EDAR de Bens: augas residuais sen tratar, lodos primarios e lodos secundarios. A mostraxe realizouse entre abril de 2020 e febreiro de 2022. O illamento bacteriano realizouse utilizando placas de agar MacConkey que contiñan meropenem e placas mSuperCARBATM. A identificación das bacterias illadas realizouse mediante MALDI-TOF MS. Realizáronse probas de susceptibilidade aos antimicrobianos nos illados bacterianos seleccionados para avaliar a súa resistencia aos carbapenémicos. Realizouse unha PCR múltiple do ADN extraído destes illados para detectar a presenza de xenes de carbapenemasa, incluídos blaNDM, blaKPC, blaGES, blaVIM, blaIMP e blaOXA-48.. Levouse a cabo 34 a secuenciación do xenoma completo dos illados seleccionados utilizando a tecnoloxía Oxford Nanopore, seguida dunha análise bioinformático. Ademais, obtivéronse datos clínicos de illados bacterianos do Hospital Universitario da Coruña (CHUAC) na Coruña, Galicia, España. Identificáronse un total de 706 cepas bacterianas, que comprenden 27 especies distribuídas en 10 xéneros diferentes. Estes incluíron Enterobacter (n = 224), Klebsiella (n = 163), Aeromonas (n = 143), Pseudomonas (n = 64), Kluyvera (n = 43), Citrobacter (n = 34), Stenotrophomonas (n = 15), Esherichia (n = 5), Raoultella (n = 5) e Acinetobacter (n = 3). Entre as 425 cepas de GNB seleccionadas para as probas de susceptibilidade aos antimicrobianos, todas mostraron resistencia ao carbapenem. A análise por PCR múltiple de 265 illados seleccionados revelou que 252 albergaban xenes de carbapenemasa, sendo o xene blaKPC o máis común. Outros xenes de carbapenemasa identificados nun número variables incluíron blaOXA-48, blaIMP e blaGES, mentres que blaNDM estivo ausente en todos os illados analizados. Realizouse a secuenciación do xenoma completo en 55 illamentos seleccionados. Isto revelou varios tipos de secuencias clinicamente relevantes e plásmidos que portaban distintos tipos de xenes de carbapenemasas, incluídos blaKPC-2, blaVIM-2, blaIMP-11, blaIMP-28, blaOXA-24, blaOXA-48, blaOXA-58, blaOXA-217, blaGES. -5 e blaGES-6. Nos illados clínicos estaban presentes xenes de carbapenemasa, sendo blaOXA-48 o máis común. Tamén se detectaron outros xenes de carbapenemasas, como blaVIM, blaKPC, blaNDM e blaIMP, en diferentes frecuencias. O xene blaKPC foi identificado por primeira vez no noso hospital en xuño de 2023, en tres illamentos de K. pneumoniae e dous de C. freundii. A vixilancia das augas residuais serve como unha ferramenta valiosa para monitorizar bacterias resistentes a antibióticos na comunidade. A detección de bacterias que albergan xenes de carbapenemasas en augas residuais, seguida da súa identificación en contornas clínicas, como K. pneumoniae co xene blaKPC, subliña o potencial da vixilancia de augas residuais como sistema de alerta temperá para predicir futuros brotes tanto en hospitais como na comunidade. A investigación global integral na EDAR é crucial para comprender completamente a distribución global e a diversidade dos xenes de carbapenemasas, que poden informar sobre estratexias de intervención temperá en contornas clínicas e comunitarias.