Persistence and dispersion of Acinetobacter spp. in the urban water cycle

Abstract

As bactérias do género Acinetobacter são ubíquas no solo, esgotos e água. Tendo como objectivo avaliar a persistência e possíveis rotas de dispersão das Acinetobacter spp. no ciclo urbano da água, uma colecção de 254 isolados foram recuperados da água de uma estação de tratamento de águas (ETA) e de 12 torneiras. Numa triagem inicial, os isolados foram identificados preliminarmente usando primers específicos para 16S ARNr de Acinetobacter spp., levando à selecção de 179 isolados. Depois desta triagem, foi usado um esquema de mini-Multilocus Sequencing Typing (MLST) de maneira a conseguir a identificação ao nível da espécie, e quando possível, avaliar padrões de variação intra-específica. Foi determinada a resistência aos antibióticos amoxicilina, ticarcilina, cefalotina, ceftazidime, meropenemo, gentamicina, ciprofloxacina, sulfametoxazol, sulfametoxazol/trimetoprim, tetraciclina, sulfato de colistina e estreptomicina, pelo método de difusão de disco. Os padrões do mini-MLST e os perfis de resistência a antibióticos foram analisados como função do local de isolamento. Visto que não foram observados tipos de sequências (ST) idênticos nos dois ambientes amostrados, concluiu-se que Acinetobacter spp. isolados de torneiras não tinham origem na ETA. Não obstante, foi possível inferir a existência de uma fonte comum de Acinetobacter spp. nas torneiras, visto ter sido observado o mesmo ST em diferentes torneiras, assim como em distintos sistemas de distribuição de água. A respeito da persistência de Acinetobacter spp. nos diferentes locais de amostragem, os isolados com sequências de rpoB ou recA idênticas, que foram observadas nos diferentes períodos, foram distinguidos pelo fenótipo de resistência a antibióticos. Além disso, os dados obtidos sugerem que a densidade de Acinetobacter spp. no ciclo urbano da água pode aumentar durante o período de Verão, diminuindo durante o Inverno, podendo haver uma nova colonização no ano seguinte. Sete isolados pertencentes ao mesmo grupo de ST, apresentavam distintos perfis de resistência a antibióticos, sugerindo que, ou essas resistências foram adquiridas após a colonização do sistemas de águas, ou o método de tipagem tem baixa resolução. Neste aspecto, admite-se que a análise de sequências nucleotídicas de outros genes contribuirá para uma melhor diferenciação de estirpes e portanto, permitirá ultrapassar a referida limitação.

Members of the genus Acinetobacter are ubiquitous in soil, sewage and water. Aiming the assessment of the persistence and possible routes of dispersion of Acinetobacter spp. in the urban water cycle, a collection of 254 bacterial isolates were recovered from two different types of water, from a water treatment plant (WTP) and from 12 taps. In the initial screening, isolates were presumptively identified using an Acinetobacter spp. specific 16S rRNA primer, leading to the selection of a set of 179 isolates. After this screening, a mini-MLST approach was used in order to achieve the identification to the species level and, whenever possible, to assess patterns of intra-specific variation. The antibiotic resistance to amoxicillin, ticarcillin, cephalothin, ceftazidime, meropenem gentamicin, ciprofloxacin, sulphamethoxazole, sulphamethoxazole/trimethoprim, tetracycline, colistin-sulphate, and streptomycin was determined using the diffusion disc method. The mini-MLST patterns and the antibiotic resistance profile were analyzed as a function of the isolation site. Given that no identical sequencing type (ST) was observed in both types of sampling site, it was concluded that Acinetobacter spp. isolated from the taps did not have origin in the WTP. Nevertheless, a common source of tap water Acinetobacter spp. was hinted by the observation of the same ST in different taps and water distribution systems (WDS). In respect to Acinetobacter spp. persistence in the different sampling sites, the isolates with identical rpoB or recA nucleotide sequences in the different sampling periods, were distinguished by antibiotics resistance patterns. Moreover, it was suggested that the presence of Acinetobacter spp. in the urban water cycle rises during the summer period and vanishes during winter, with a new colonization in the following year. Seven isolates belonging to the same ST group, could be distinguished on basis of the antibiogram phenotype, suggesting either that those resistance phenotypes were acquired after the water system colonization, or that the typing method had a the poor resolution . The use of additional gene sequences for strain differentiation will contribute to overcome this limitation.