Explorando a resistência antimicrobiana na produção animal intensiva : uma abordagem metagenômica

Abstract

O uso de antimicrobianos na saúde animal, na produção agrícola e na saúde humana aumenta a pressão de seleção em bactérias, favorecendo o desenvolvimento de microrganismos resistentes a essas drogas. O perfil de genes de resistência a antimicrobianos (ARGs) presentes na produção animal intensiva é pouco explorado, principalmente quando consideramos abordagens metagenômicas. Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho foi investigar a resistência a antimicrobianos (RAM) na produção animal intensiva considerando a microbiota, ARGs e moléculas de antibióticos, trazendo enfoque ao tratamento de dejetos. Para isso, foram coletadas amostras em uma graja produtora de ovos comerciais e em uma granja produtora de suínos. Extração de DNA total com posterior sequenciamento de nova geração foram as metodologias utilizadas. A identificação e quantificação de moléculas de antibióticos, nos dejetos líquidos da granja de suínos, também foi constatada por cromatografia líquida de alta eficiência. Por fim, através de uma revisão sistemática foi possível a identificação das metodologias mais utilizadas para a investigação metagenômica de ARGs. Como resultados, destacam-se as mudanças na comunidade bacteriana presente no ambiente nas unidades de criação analisadas até o tratamento dos dejetos, com destaque para os filos Bacteroidota e Bacillota (Firmicutes) na granja produtora de suínos e Halanaerobiaeota, Fusobacteriota e Cyanobacteria na granja produtora de ovos comerciais. Por outro lado, através de análises mais aprofundadas do tratamento de dejetos de suínos, foi possível constatar a manutenção de ARGs no sistema de tratamento de dejetos por lagoas em série. Vale enfatizar a presença de genes de resistência a fármacos considerados de mais alta prioridade para a saúde humana, como macrolídeos e glicilciclina. As análises ao longo do tempo nas lagoas de estabilização, da granja de suínos, revelaram a manutenção na comunidade bacteriana, resistoma e mobiloma entre os meses avaliados. Além disso, a presença de moléculas de ciprofloxacina, norfloxacina, lincomicina e tetraciclina foi constatada nas lagoas ao longo dos quatro meses analisados. Por fim, a revisão sistemática ilustrou a falta de padronização nas metodologias in silico de identificação e quantificação de ARGs, indicando a necessidade de padronização que permitam comparações entre os estudos. Com base no exposto, espera-se que pesquisas mais abrangentes sejam realizadas buscando a descrição da realidade de outras granjas brasileiras para que propostas de prevenção e controle da RAM sejam melhores estabelecidas.

The use of antimicrobials in animal health, agricultural production, and human health increases the selective pressure on bacteria, favoring the development of microorganisms resistant to these drugs. The profile of antimicrobial resistance genes (ARGs) present in intensive animal production remains poorly explored, especially when considering metagenomic approaches. In this context, the objective of the present study was to investigate antimicrobial resistance (AMR) in intensive animal production by analyzing the microbiota, ARGs, and antibiotic molecules, with a particular focus on waste treatment. Samples were collected from a commercial egg-laying poultry farm and a swine production facility. Total DNA extraction followed by next-generation sequencing (NGS) was employed as the main methodology. The identification and quantification of antibiotic molecules in the liquid waste from the swine farm were also carried out using high-performance liquid chromatography (HPLC). Finally, a systematic review was conducted to identify the most used methodologies for metagenomic investigation of ARGs. The results revealed changes in the bacterial community present in the production environment throughout the stages of waste treatment. Notably, the phyla Bacteroidota and Bacillota (Firmicutes) predominated in the swine production facility, whereas Halanaerobiaeota, Fusobacteriota, and Cyanobacteria were more prominent in the poultry farm. Furthermore, in-depth analyses of the swine waste treatment process revealed the persistence of ARGs within the serial lagoon system. Importantly, resistance genes against antibiotics classified as highest priority for human health—such as macrolides and glycylcyclines—were detected. Longitudinal analyses of waste stabilization ponds at the swine farm demonstrated the persistence of the bacterial community, resistome, and mobilome over the evaluated months. Additionally, the presence of ciprofloxacin, norfloxacin, lincomycin, and tetracycline molecules was confirmed in the lagoons throughout the four-month period. Lastly, the systematic review highlighted the lack of standardization in in silico methodologies for the identification and quantification of ARGs, emphasizing the need for harmonized approaches that enable cross-study comparisons. Based on these findings, more comprehensive research is encouraged to better characterize the reality of other Brazilian farms and support the development of more effective AMR prevention and control strategies.