Evaluation of microbial metagenomics Jacarepaguá lagoon and its impacts on public health

Lagoas urbanas costeiras são ambientes dinâmicos e poluídos, sendo altamente afetadas pela mistura de sedimentos, água do mar e de água doce continental. Apesar de uma série de estudos publicados sobre estuários de água doce e ambientes marinhos há pouco interesse nas lagoas urbanas impactadas nos trópicos. Neste estudo, realizamos uma abordagem polifásica, utilizando métodos microbiológicos como isolamento de bactérias e seus perfis de resistência aos antibióticos e moleculares como a DGGE-PCR e bibliotecas do gene rrs do 16S rRNA para comparar as comunidades microbianas do ecossistema lagunar de Jacarepaguá. Foram selecionados três ambientes distintos para o estudo: água límpida (maçico Pedra Branca), águas poluídas das lagoas e água marinha do Joá. O isolamento das culturas foi realizado em meios seletivos e as bibliotecas foram preparadas a partir do DNA genômico ambiental e do DNA proveniente do enriquecimento em BHI. Análises de DGGE mostraram perfis distintos tanto entre as bibliotecas ambientais e enriquecidas quanto entre os pontos de coleta de cada uma das abordagens. Um total de 497 sequências resultou em 245 unidades taxonômicas operacionais agrupadas a 97%. As análises comparativas demonstraram comunidades bacterianas significativamente diferentes entre as abordagens por meio do programa Unifrac. Este resultado também pode ser observado pelo diagrama de Venn, no entanto, vale ressaltar que uma OTU, correspondente ao Vibrio cholerae, foi compartilhada entre as três abordagens. Bactérias potencialmente patogênicas foram isoladas nos três ambientes estudados e 50% delas apresentaram resistência a pelo menos uma das classes de antibióticos analisadas. Nossos resultados permitem concluir que ambientes com diferentes parâmetros físico-químicos possuem comunidades microbianas distintas.Urban coastal lagoons are polluted and dynamic environments that highly affected by the mixing of sediment, seawater and continental freshwater. In spite of a number of published studies of estuaries, freshwater and marine environments few concerned impacted urban lagoons in the tropics. We performed a polyphasic approach using microbiological methods as bacteria isolation and their antibiotic resistance profiles and molecular techniques such as PCR-DGGE and rrs gene of the 16S rRNA libraries to compare the bacterioplankton communities from the Jacarepaguá lagoon ecosystem. We selected three different environments for the study: freshwater (Pedra Branca), polluted waters of the lagoons and Joa’s seawater. The culture isolation was performed on selective medium and libraries were prepared from the genomic DNA environment and DNA from the enrichment in BHI. DGGE analysis showed distinct community profiles between each BHI culture and their environmental counterparts indicating that culturing leads to shifts in community composition. A total of 497 bacterial sequences were analyzed by MOTHUR, yielding 245 operational taxonomic units (OTUs) grouped at 97% stringency. UniFrac metrics and Venn diagrams showed that bacterial communities covered by each experimental approach were significantly different and that only one OTU was shared between them, corresponding to Vibrio cholera. Potentially pathogenic bacteria were isolates from most of the sampled environments and 50% of them showed antibiotic resistance. Our results suggest that environments with physical and chemical parameters have different microbial communities. The detection of resistant organisms in polluted waters clearly demonstrates the presence of intrinsic resistant mechanisms acquired by the microorganisms depending on the selective pressure. Metagenomic analyses, with or without enrichment, demonstrated the efficiency model for the evaluation of bacteria diversity in Jacarepaguá aquatic ecosystem. Our data may contribute to the improvement of environmental services and epidemiological surveillance of waters resources