A Metagenómica Resistentes Revela ARGs Partilhados entre Humanos e Animais

O desafio global da resistência aos antibióticos (ARG) continua a crescer, levando à adoção da abordagem 'Uma Só Saúde', que procura otimizar a saúde de humanos, animais e do ambiente. Neste contexto, as bactérias resistentes a antibióticos podem surgir nos tractos gastrointestinais dos animais após tratamento com antibióticos, persistindo nos animais e potencialmente representando um risco de transmissão para os humanos. No entanto, o grau de semelhança nos genes de resistência a antibióticos adquiridos (ARGs) entre humanos e animais de consumo, bem como os mecanismos que impulsionam a transferência da resistência a antibióticos, permanece envolto em mistério.

Este estudo aprofundou-se numa vasta e abrangente base de dados, composta por mais de 1.000 amostras intestinais provenientes de humanos, frangos e porcos de várias localizações geográficas em todo o mundo. Além disso, incluíram 21 novos amostras de microbiota intestinal humana sequenciadas para uma análise mais aprofundada. Este extenso conjunto de dados serviu como base para uma investigação sobre genes de resistência a antibióticos (ARGs) adquiridos associados a elementos genéticos móveis (MGE), abrindo novas vias para compreender a dinâmica da transferência de genes de resistência a antibióticos em animais de produção.

Ao selecionar porcos e galinhas como animais alimentares representativos, compilaram e examinaram um total de 1.487. metagenomas derivado de amostras de intestinos humanos e de animais de consumo. Este conjunto de dados diversificado permitiu-nos enfatizar a análise de genes de resistência a antibióticos adquiridos (ARGs) ligados a elementos genéticos móveis (MGEs) e avaliar a transferibilidade dos ARGs ao identificar a presença de MGEs e classificações bacterianas nestes dois tipos principais de hospedeiros.

Diversidade e Abundância de Genes de Resistência a Antibióticos (ARGs)

A análise de dados metagenómicos revelou padrões intrigantes na diversidade e abundância relativa de ARGs entre diferentes tipos de hospedeiros. Mais notavelmente, o número de ARGs detectados em amostras humanas geralmente ficou aquém dos encontrados em animais de produção, como porcos e frangos. Além disso, o índice de beta diversidade exibiu uma maior variabilidade em amostras humanas em comparação com as suas contrapartes de animais de produção. Em particular, a abundância relativa de ARGs foi notavelmente maior em porcos em comparação com hospedeiros humanos.

A análise de clusters, que categorizou os ARGs com base nas suas origens hospedeiras, revelou padrões distintos. Os ARGs relacionados à resistência à tetraciclina, vancomicina e macrolídeos estavam consistentemente disseminados entre as amostras, transcendendo as distinções entre hospedeiros. Em contraste, os ARGs de quinolonas, cloranfenicol e aminoglicosídeos exibiram variações significativas entre diferentes hospedeiros.

Notavelmente, com exceção do cepA, que codifica uma β-lactamase de classe A, todos os ARGs exibiram níveis de abundância mais elevados em animais de produção em comparação com os humanos.

Comparação da diversidade de ARGs adquiridos nos hospedeiros humano, galinha e suíno. (Cao et al., 2022)

Genes de Resistência a Antibióticos (ARGs) Compartilhados entre Humanos e Animais de Alimentação

Neste estudo, foram identificados um total de 863 ARGs, dos quais 345 eram comuns a humanos e porcos, e 214 partilhados entre humanos e galinhas. Para além dos ARGs resistentes ao ácido clostridial, que estavam ausentes em hospedeiros humanos, a ocorrência de outros tipos de ARGs foi comparável entre todos os hospedeiros.

Explorando a potencial transferibilidade destes ARGs entre os dois grupos de hospedeiros, o estudo identificou elementos de sequência de inserção (IS) em contigs contendo ARGs em todas as amostras. Bactérias simbióticas, particularmente aquelas da espécie Clostridium, emergiram como a principal fonte de ARGs associados a elementos genéticos móveis (MGE), encontrados tanto em humanos como em animais de produção. Adicionalmente, os MGEs, como Tn4451/Tn4453 e TnAs3, desempenharam um papel significativo na mediação do compartilhamento de ARGs entre humanos e animais de produção. TnpX, um membro da extensa família de dissociase de recombinases específicas de sítio que facilitam a inserção de moléculas cíclicas transitórias, também foi identificado dentro de Tn4451/Tn4453.

Comparação da abundância relativa de ARGs adquiridos em humanos e animais de produção. (Cao et al., 2022)

ARGs partilhados em humanos e animais de consumo. (Cao et al., 2022)

Transferibilidade de ARGs em Hospedeiros Humanos e Suínos e Principais Contribuintes de ARGs

A estabilidade dos ARGs em ambos os hospedeiros foi avaliada utilizando o Índice de Transferibilidade de Genes de Resistência a Antibióticos (ARGTI). Embora a transferibilidade dos genes de resistência a antibióticos fosse mais pronunciada em humanos do que em porcos, a transferibilidade média observada em porcos superou a dos humanos. A análise Lefse destacou os ARGs resistentes que produzem macrolídeos e β-lactâmicos como os principais contribuintes em ambos os hospedeiros, humano e porcino.

Para resumir, este estudo revelou potenciais pontos críticos de resistência antimicrobiana, particularmente aqueles ARGs com um alto potencial de transferência horizontal para patógenos. A descoberta destes potenciais pontos críticos de resistência a antibióticos, especialmente em animais de produção, sublinha a necessidade imperativa de monitorização proativa para detetar e mitigar ameaças de resistência emergentes. Os resultados deste estudo abrem caminho para uma compreensão aprimorada da estabilidade e transferência de ARGs em animais de produção. Além disso, esta pesquisa promete orientar a iniciativa One Health, impactando positivamente a saúde humana.

Referência:

1. Cao, Huiluo, et al. "Partilha de genes de resistência antimicrobiana entre humanos e animais de produção." MSystems 7.6 (2022): e00775-22.