Publicação: Epidemiologia baseada em esgoto como ferramenta de uma só saúde: vigilância do SARS-CoV-2 e da resistência antimicrobiana em Escherichia coli e Klebsiella pneumoniae.
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CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::MEDICINA VETERINARIA::MEDICINA VETERINARIA PREVENTIVA::SAUDE ANIMAL (PROGRAMAS SANITARIOS)
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Resumo
A Epidemiologia Baseada em Esgoto (EBE) consolidou-se como uma ferramenta
estratégica de vigilância em saúde, permitindo o monitoramento não invasivo de
patógenos e a avaliação da saúde comunitária sob a ótica da Uma Só Saúde (One Health).
A presente tese teve como objetivo investigar a dinâmica de circulação do SARS-CoV-2
e caracterizar o perfil de resistência antimicrobiana de Escherichia coli e Klebsiella
pneumoniae em esgoto bruto no município de Uberlândia-MG. O estudo foi dividido em
dois eixos de vigilância: virológica e bacteriana. No primeiro eixo, realizou-se, nas quatro
estações de tratamento de esgoto de Uberlândia-MG, a quantificação da carga viral de
SARS-CoV-2 por RT-qPCR e a identificação genômica de variantes por sequenciamento,
ao longo dos períodos pandêmico e pós-pandêmico, correlacionando os dados ambientais
com indicadores clínicos de notificação de casos e óbitos. Os resultados evidenciaram a
eficácia da EBE como sistema de alerta precoce, demonstrando concordância entre a
carga viral nos efluentes e as ondas epidemiológicas da COVID-19. No segundo eixo,
seis isolados de E. coli e três de K. pneumoniae recuperados da Estação de Tratamento de
Esgoto Uberabinha foram caracterizados quanto à suscetibilidade antimicrobiana e ao
genoma completo, incluindo sequence types, genes e mutações de resistência, fatores de
virulência e replicons plasmidiais; as mesmas amostras de esgoto foram submetidas à
metagenômica direcionada por enriquecimento de alvos, ampliando a detecção de táxons
do grupo ESKAPEE (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella
pneumoniae, Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter spp. e
Escherichia coli) e de determinantes de resistência não recuperados pelo cultivo. As
análises revelaram uma elevada prevalência de cepas multirresistentes (MDR), incluindo
a detecção de mecanismos de resistência críticos (blaCTX-M, blaKPC-2, blaNDM,
blaVIM), evidenciando complementaridade entre cultivo, sequenciamento genômico e
metagenômica direcionada. Conclui-se que a vigilância integrada de esgoto bruto é
essencial para a saúde pública, fornecendo dados robustos para a gestão de surtos virais
e para o controle da disseminação da resistência bacteriana sob a perspectiva de Uma Só
Saúde.
Abstract
Wastewater-Based Epidemiology (WBE) has established itself as a strategic tool for
health surveillance, enabling non-invasive pathogen monitoring and community health
assessment from a One Health perspective. This thesis aimed to investigate the circulation
dynamics of SARS-CoV-2 and characterize the antimicrobial resistance profile of
Escherichia coli and Klebsiella pneumoniae in raw sewage in the municipality of
Uberlândia-MG, Brazil. The study was divided into two surveillance axes: virological
and bacterial. In the first axis, SARS-CoV-2 viral load was quantified by RT-qPCR and
variants were genomically identified by sequencing at the four wastewater treatment
plants of Uberlândia-MG throughout the pandemic and post-pandemic periods,
correlating environmental data with clinical indicators of reported cases and deaths. The
results evidenced the effectiveness of WBE as an early warning system, demonstrating
concordance between viral load in effluents and the epidemiological waves of COVID-
19. In the second axis, six E. coli and three K. pneumoniae isolates recovered from the
Uberabinha wastewater treatment plant were characterized for antimicrobial
susceptibility and whole-genome sequence data, including sequence types, resistance
genes and mutations, virulence factors and plasmid replicons; the same sewage samples
were subjected to targeted enrichment metagenomics, expanding the detection of
ESKAPEE taxa (Enterococcus faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae,
Acinetobacter baumannii, Pseudomonas aeruginosa, Enterobacter spp., and Escherichia
coli) and resistance determinants not recovered by culture. The analyses revealed a high
prevalence of multidrug-resistant (MDR) strains, including the detection of critical
resistance mechanisms (blaCTX-M, blaKPC-2, blaNDM, blaVIM), evidencing
complementarity between culture, genomic sequencing and targeted metagenomics. It is
concluded that integrated raw sewage surveillance is essential for public health, providing
robust data for managing viral outbreaks and controlling the spread of bacterial resistance
from a One Health perspective.
Palavras-chave
Vigilância ambiental, Environmental surveillance, SARS-CoV-2, SARS-CoV-2, Escherichia coli, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Klebsiella pneumoniae, Resistência antimicrobiana, Antimicrobial resistance, Metagenômica direcionada, Targeted metagenomics, Sequenciamento do genoma completo, Whole-genome sequencing
Citação
BARROSO, José Eduardo Machado. Epidemiologia baseada em esgoto como ferramenta de uma só saúde: vigilância do SARS-CoV-2 e da resistência antimicrobiana em Escherichia coli e Klebsiella pneumoniae. 2026, 168 f. Tese (Doutorado em Ciências Veterinárias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. http://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.686.
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