Bacterial diversity and antibiotic resistance from the water source to the tap

A água é um dos habitats mais importantes para as bactérias no ambiente. O fluxo contínuo da água, nomeadamente ao longo do seu ciclo urbano, faz com que chegue a muitos locais, arrastando microrganismos e inúmeros contaminantes químicos. Isto faz da água um dos veículos mais importantes para a disseminação no ambiente, não só de substâncias químicas, mas também de bactérias e, consequentemente, dos respetivos genes de resistência. O principal objetivo deste estudo foi investigar se a produção e distribuição de água de consumo poderá representar um ponto-chave para a proliferação, seleção e entrada de bactérias resistentes a antibióticos, bem como a probabilidade de estes organismos chegarem até ao consumidor final, através da água da torneira. O estudo foi planeado para atingir esse objectivo, através do rastreio de comunidades bacterianas e de isolados individuais desde a captação até à torneira. Inicialmente, a abundância e diversidade bacteriana em água não-tratada, tratada e final (torneira) foi caracterizada através do uso de abordagens dependentes e independentes (16S rRNA-DGGE) de cultivo. Ambas as abordagens mostraram que o tratamento da água reduziu as contagens, a cultivabilidade e a diversidade bacteriana, promovendo também a alteração da comunidade bacteriana cultivável de predominantemente bactérias Gram-negativas para predominantemente Gram-positivas. No entanto, este efeito foi revertido, e na água de torneira as bactérias Gram-negativas voltaram a ser predominantes. Adicionalmente, na água de torneira as contagens de microrganismos totais e de bactérias cultiváveis foram mais elevadas do que para a água tratada recolhida no sistema de distribuição. Estes resultados sugerem a ocorrência de reactivação e crescimento bacteriano e/ou a formação de biofilme ao longo do sistema de distribuição e ao nível das torneiras. Apesar de se terem observado alterações na estrutura da comunidade bacteriana ao longo do circuito da água, o filo detetado como predominante, por 16S rRNA-DGGE, foi o mesmo em todos os pontos de amostragem – Proteobacteria (principalmente das classes Alpha, Beta e Gamma). Abordagens dependentes e independentes de cultivo foram comparadas para avaliar quais os grupos que poderão ser ignorados quando se caracterizam comunidades bacterianas usando métodos de cultivo. De forma a ter uma evidência mais clara dos grupos bacterianos que se sobrepõem usando as duas abordagens, o método dependente e dois independentes de cultivo (DGGE e pirosequenciação 454 com base no gene 16S rRNA) foram comparados quanto à sua capacidade para detectar a diversidade bacteriana de uma amostra de água. Esta comparação mostrou que apesar de os diferentes métodos identificarem o mesmo filo como sendo predominante, as bactérias detetadas eram diferentes. Assim, além da expectativa anterior de que os métodos independentes de cultivo detetassem mais grupos bacterianos do que os dependentes de cultivo, concluiu-se também que as duas abordagens incidem sobre diferentes populações bacterianas. Com base no estudo da diversidade bacteriana, principalmente das bactérias cultiváveis, e no que se encontra disponível na literatura, dois grupos taxonómicos de grande relevância em água de consumo, devido à sua ampla distribuição e/ou abundância, foram estudados. Assim, Sphingomonadaceae e Pseudomonas spp., isoladas desde a captação até à torneira foram caracterizadas para a diversidade de espécies, a variabilidade intra-espécie e o potencial para propagar resistências a antibióticos. Apesar de membros da mesma espécie terem sido identificados em diferentes locais, o mesmo genótipo nunca foi detetado na captação ou sistema de distribuição e em água de torneira. De acordo com estes resultados, a hipótese de que as bactérias detetadas em água de torneira teriam origem na água da captação teve de ser rejeitada. Contudo, este estudo conduz a outras hipóteses, nomeadamente a ocorrência de reactivação e crescimento microbiano nas canalizações ou torneiras, ou de uma contaminação externa, a jusante dos pontos amostrados no sistema de distribuição. Adicionalmente, a análise dos perfis de resistência a antibióticos confirmaram que tanto Sphingomonadaceae como Pseudomonas spp. são potenciais reservatórios de resistência a antibióticos. No entanto, este estudo não permitiu obter evidências claras da ocorrência de transferência horizontal de genes. Na verdade, os padrões de resistência a antibióticos relacionaram-se principalmente com a espécie e não com o local ou estirpe, sugerindo a importância da transmissão vertical de resistências em bactérias da água. Alguns fenótipos de resistência a antibióticos detectados em água de torneira não foram detetados a montante. São exemplos os fenótipos de resistência a ampicilina-sulbactame, piperacilina e tazobactam-piocianina, imipenemo, ceftazidima, gentamicina ou tobramicina nas Sphingomonadaceae, ou a estreptomicina e rifampicina nas Pseudomonas spp. Os métodos independentes de cultivo mostram invariavelmente que a maioria das bactérias de uma comunidade são desconhecidas, o que significa que nunca foram cultivadas, caracterizadas e integradas num grupo taxonómico validamente descrito. A taxonomia bacteriana pode ter um importante contributo para gradualmente se reduzir a parcela correspondente às bactérias desconhecidas. Neste estudo o novo nome Bacillus purgationiresistens sp. nov. foi proposto, com base num único isolado recuperado de água tratada. A água de consumo foi confirmada como potencial ponto-chave para a disseminação de bactérias resistentes a antibióticos, com destaque para a transferência ambiente-humanos.