Phenotypic and genotypic profile of antimicrobial resistance and virulence in Enterococcus spp. isolated from coastal recreational waters in São Paulo

Enterococcus spp. são bactérias caracterizadas como cocos Gram-positivos, frequentemente encontradas na microbiota normal do trato gastrointestinal de seres humanos e animais homeotermos, também sendo encontradas em solos, águas e plantas. Esses micro-organismos são considerados importantes indicadores de contaminação fecal para águas marinhas, e embora sejam descritos como comensais, podem estar associados a uma grande variedade de infecções humanas. A habilidade de adquirirem resistência a antimicrobianos além de sua resistência intrínseca, bem como o contexto de crescimento desfreado de cidades, consumo cada vez maior de antibióticos e poluição das águas, constituem fatores cruciais para que os enterococcus sejam considerados organismos relevantes para a saúde pública global. Dessa forma, o objetivo deste estudo foi caracterizar o perfil fenotípico e genotípico de resistência antimicrobiana e virulência em três espécies de Enterococcus isoladas de águas recreacionais costeiras em praias do estado de São Paulo. Para este projeto foram selecionadas quatro praias do litoral do estado de São Paulo, que são monitoradas pela CETESB como parte do programa de balneabilidade das praias paulistas. As placas contendo colônias de enterococos isoladas em ágar mEI foram levadas para o Laboratório de Microbiologia Ambiental e Resistência Antimicrobiana (MicroRes) da Faculdade de Saúde Pública/USP quinzenalmente de junho de 2019 até março de 2020. A identificação e triagem das espécies de enterococos foi realizada pela técnica de MALDI-TOF MS, e posteriormente os isolados identificados como E. faecium, E. faecalis e E. hirae foram selecionados para confirmação de espécie pela técnica de PCR convencional. Após confirmação foi avaliada a susceptibilidade à antimicrobianos de uso comum. Posteriormente foi realizada a detecção de genes de resistência e virulência nessas três espécies. Em 90,7% dos isolados se observou resistência a pelo menos 1 dos 14 antimicrobianos testados, e em 41,5% se obversou resistência a pelo menos três antimicrobianos de classes diferentes e índice MAR superior a 0,2 sendo, portanto, classificados como multirresistentes (MDR). A maioria dos isolados de enterococos demonstraram resistência a rifampicina (39,2%). Genes que conferem resistência à classe dos macrolídeos (ermB) e às tetraciclinas (tetM e tetL) foram os mais prevalentes entre os isolados, com 14,6% e 12,3% respectivamente. Os isolados da espécie E. faecalis apresentaram positividade a pelo menos 1 dos 5 marcadores de virulência testados. Isolados de E. faecalis apresentaram um perfil de virulência mais diversificado quando comparados aos isolados de E. faecium e E. hirae. A presença de estirpes com múltipla resistência aos antimicrobianos somada a positividade para outros fatores de virulência pode ser indicativa de risco para a saúde pública se essas estirpes chegarem a atingir as áreas de praia utilizadas por banhistas, reforçando a importância de estudos conduzidos em águas recreacionais.Enterococcus spp. are bacteria characterized as Gram-positive cocci, often found in the normal microbiota of the gastrointestinal tract of humans and homeotherm animals, in soils, water and plants. These microorganisms are considered important indicators of fecal contamination for marine waters, and although they are described as commensals, they can be associated with a wide variety of human infections. The ability to acquire antimicrobial resistance in addition to their intrinsic resistance, as well as the context of uncontrolled growth of cities, increasing consumption of antibiotics and water pollution, are crucial factors for enterococci to be considered relevant organisms for public health. Thus, the aim of this study was to characterize the phenotypic and genotypic profile of antimicrobial resistance and virulence in three Enterococcus species isolated from coastal recreational waters on beaches in the state of São Paulo. For this project, four beaches were selected, which are monitored by CETESB as part of the balneability program. The plates containing colonies of enterococci were taken to the Laboratory of Environmental Microbiology and Antimicrobial Resistance (MicroRes) of the Faculdade de Saúde Pública/USP fortnightly from June 2019 to March 2020. The identification and screening of enterococci species were performed by the MALDI-TOF MS technique, and later the isolates identified as E. faecium, E. faecalis and E. hirae were selected for species confirmation using conventional PCR technique. After confirmation, susceptibility to antimicrobials was evaluated. Subsequently, it was performed the detection of resistance and virulence genes in these three species. In 90.7% of the isolates we observed resistance to at least 1 of the 14 antimicrobials tested, and in 41.5% resistance was observed to at least three antimicrobials of different classes and a MAR index greater than 0.2, therefore, classified as multidrug resistant (MDR). Most enterococci showed resistance to rifampicin (39.2%). Genes that confer resistance to the macrolide (ermB) and to tetracycline (tetM and tetL) were the most prevalent among the isolates, with 14.6% and 12.3% respectively. E. faecalis strains were positive for at least 1 of the 5 virulence markers tested. E. faecalis isolates showed a more diverse virulence profile when compared to E. faecium and E. hirae isolates. The presence of strains with multiple antimicrobial resistance added to positivity for other virulence factors may indicate a risk to public health if these strains reach the beach areas used by bathers, reinforcing the importance of studies conducted in recreational waters