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ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-2042-8891
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Embargado
Embargo Date: 2027-02-03
Title: Do monitoramento ao controle de Vibrio cholerae em águas residuais de Uberlândia - MG
Alternate title (s): Monitoring and Control of Vibrio cholerae in Wastewater from UBERLÂNDIA - MG
THE MONITORING TO THE CONTROL OF Vibrio cholerae IN WASTEWATER IN UBERLÂNDIA - MG
Author: Dumont, Carolyne Ferreira
First Advisor: Melo, Roberta Torres de
First member of the Committee: Cabral, Aline Diniz
Second member of the Committee: Aburjaile, Flavia Figueira
Summary: Doneças infecciosas matam milhões anualmente. Patógenos bacterianos diarreicos, incluindo Vibrio spp., são responsáveis por grande parte dessas doenças, causando mortes e incapacidades no mundo. O papel crucial dos ambientes no ciclo de vida de patógenos bacterianos está sendo cada vez mais reconhecido. A epidemiologia baseada nas águas residuais (WBE - Wastewater-Based Epi-demiology) é uma abordagem valiosa para monitoramento em comunidades, com histórico de eficácia na vigilância preditiva de surtos. Uberlândia-MG, modelo em saneamento no Brasil, pode mostrar falhas que abrangem locais com infraestruturas precárias, evidenciando a aplicabi-lidade global. O conhecimento da prevalência e resistência antimicrobiana de Vibrio cholerae é essencial para mitigar riscos e desenvolver novas estratégias de controle eficazes. Este trabalho foi dividido em dois capítulos, sendo o primeiro referente ao referencial teórico, e relata o estado da arte de Vibrio spp. O segundo apresenta um artigo a ser publicado na revista Water Research, que teve como objetivo investigar aspectos epidemiológicos e as características fenotípicas e genotípicas de V. cholerae em esgoto urbano de Uberlândia-MG, bem como avaliar a eficácia do óxido de grafeno magnético como método de controle desse patógeno. Observou-se alta prevalência de Vibrio spp. (62,33% - 48/77), com destaque para V. cholerae (44,15% - 31/77), também predominantes após o tratamento (84,6% - 22/26). Um total de 24,65% (18/73) de V. cholerae eram ctxAB+ tcpA-, e classificadas como não toxigênicas. Os genes tox e hlyA foram detectados em 100% das cepas (73/73), enquanto rtx e ompU em 95,89% (70/73) e 34,24% (25/73), respectivamente, com ompU exclusivo da estação de tratamento de esgoto (ETE) Ube-rabinha. Sete perfis de virulência foram identificados e o índice de múltiplos genes de virulência (IMGV) apresentou média=0,31 ± 0,13. A resistência fenotípica foi avaliada por teste de con-centração inibitória mínima (CIM). Todas as cepas foram sensíveis para MEM e CAZ. Altos níveis de resistência foram detectados para SUL (CIM50= >512 μg/mL, 81,08% - 30/37), segui-da por AZM (CIM50= 2 μg/mL, 51,31% - 19/37) e DOX (CIM50= 4 μg/mL, 21,62% - 8/37). Para OGM-47, a média da CIM foi de 15μg/mL e inferior as identificadas para AMP, GEN, CHL e SUL. Quinze perfis de resistência foram determinados, sendo um deles com máximo de IRMA (0,77) e resistência a sete classes de antibióticos. A formação de biofilmes foi evidente em todas as cepas com variação na intensidade. A suplementação com água residual e quitina desfavoreceu a biomassa formada. A co-cultura com E. coli resultou em aumento de 0,33 no IFB e formação de um biofilme com ultraestrutura madura visível em MEV. V. cholerae O139 foram confirmadas via sequenciamento, com até 147 genes de virulência, além dos genes de resistência e de plasmídeos mobilizáveis e não mobilizáveis provenientes também de outras es-pécies. Acreditamos que os dados gerados pelo nosso estudo são relevantes para a avaliação de risco microbiano de Vibrio spp. e apoiam o desenvolvimento de regulamentações ambientais que ajudarão a prevenir surtos de cólera e vibriose, principalmente servindo de modelo para cidades com pior infraestrutura de saneamento básico.
Abstract: Infectious diseases kill millions annually. Diarrheagenic bacterial pathogens, including Vibrio spp., are responsible for a significant portion of these diseases, causing deaths and disabilities worldwide. The crucial role of environmental settings in the life cycle of bacterial pathogens is increasingly recognized. Wastewater-Based Epidemiology (WBE) is a valuable approach for community monitoring, with a proven track record of effectiveness in predictive outbreak sur-veillance. Uberlândia-MG, considered a model city for sanitation in Brazil, can highlight flaws that encompass locations with poor infrastructures, demonstrating its global applicability. Un-derstanding the prevalence and antimicrobial resistance of Vibrio cholerae is essential for miti-gating risks and developing new, effective control strategies. This study was divided into two chapters, with the first addressing the theoretical framework and presenting the state of the art of Vibrio spp. The second chapter features an article prepared for publication in the journal Water Research, which aimed to investigate epidemiological aspects and the phenotypic and genotypic characteristics of V. cholerae in urban wastewater from Uberlândia-MG, as well as to evaluate the effectiveness of magnetic graphene oxide (MGO) as a control method for this pathogen. A high prevalence of Vibrio spp. (62.33% - 48/77) was observed, particularly V. cholerae (44.15% - 31/77), which also remained predominant after treatment (84.6% - 22/26). A total of 24.65% (18/73) of V. cholerae strains were ctxAB+ tcpA- and classified as non-toxigenic. The tox and hlyA genes were detected in 100% of the strains (73/73), while rtx and ompU were present in 95.89% (70/73) and 34.24% (25/73), respectively, with ompU being exclusive to the Uber-abinha wastewater treatment plant. Seven virulence profiles were identified, and the Mean Viru-lence Gene Index (MVGI) had an average of 0.31 ± 0.13. Phenotypic resistance was evaluated using minimum inhibitory concentration (MIC) tests. All strains were sensitive to MEM and CAZ. High resistance levels were detected for SUL (MIC50 = >512 μg/mL, 81.08% - 30/37), followed by AZM (MIC50 = 2 μg/mL, 51.31% - 19/37), and DOX (MIC50 = 4 μg/mL, 21.62% - 8/37). For MGO-47, the average MIC was 15 μg/mL, lower than those identified for AMP, GEN, CHL, and SUL. Fifteen resistance profiles were identified, one of which exhibited the highest Multiple Antibiotic Resistance Index (MARI) (0.77), with resistance to seven classes of antibiotics. Biofilm formation was evident in all strains, with varying intensity. Supplementa-tion with wastewater and chitin reduced biofilm biomass. Co-culture with E. coli resulted in an increase of 0.33 in Biofilm Formation Index (BFI) and a biofilm with mature ultrastructure ob-served via scanning electron microscopy. V. cholerae O139 strains were confirmed via sequenc-ing, with up to 147 virulence genes, along with resistance genes and mobilizable and non-mobilizable plasmids derived from other species. We believe the data generated by our study are relevant for microbial risk assessment of Vibrio spp. and support the development of environ-mental regulations that will help prevent cholera and vibriosis outbreaks, especially serving as a model for cities with poorer sanitation infrastructure.
Keywords: Tratamento de águas residuais
Biofilme
Nanomateriais
Resistência antimicrobiana
Virulência
Sequenciamento genômico completo
Wastewater treatment
Biofilm
Nanomaterials
Antimicrobial resistance
Virulence
Whole genomic sequencing
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::MEDICINA VETERINARIA::MEDICINA VETERINARIA PREVENTIVA::SANEAMENTO APLICADO A SAUDE DO HOMEM
Subject: Veterinária
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Ciências Veterinárias
Quote: DUMONT, Carolyne Ferreira. Do monitoramento ao controle de Vibrio cholerae em águas residuais de Uberlândia - MG. 2025. 156 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Veterinárias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.50.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.50
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/44762
Date of defense: 3-Feb-2025
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.
ODS::ODS 6. Água potável e saneamento - Garantir disponibilidade e manejo sustentável da água e saneamento para todos.
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Ciências Veterinárias

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