Identificación de presencia o ausencia de genes de resistencia bacteriana a los antibióticos (ARGs) en materia fecal de coyotes (Canis latrans) de dos áreas de conservación (Guanacaste y Valle central) en Costa Rica.

Abstract

La resistencia bacteriana a los antimicrobianos (RAM) se considera actualmente una enfermedad emergente que tiene un gran impacto en la salud pública a nivel mundial. Los antibióticos, hacen parte de este grupo de antimicrobianos, en donde las bacterias se vuelven resistentes a estos fármacos por adquirir genes de resistencia a los antibióticos (ARGs). Este proceso se perpetúa debido al bajo costo energético que tiene la adquisición de ARGs y por presiones antropogénicas y ambientales tales como el uso excesivo e indebido de los antibióticos, la insuficiente farmacovigilancia, el inadecuado manejo de desechos farmacéuticos y ambientales, como la amplia dispersión de ARGs por aire, suelo, agua y en la cadena alimenticia, que han exacerbado la capacidad de las bacterias para desarrollar resistencia. Costa Rica, se ha vuelto un país líder en el monitoreo e investigación de la resistencia a los antibióticos, con un trabajo interdisciplinario que posiciona al país como referente en la investigación Centroamericana. Desde el componente ambiental, se han realizado investigaciones en diversos hábitats y entornos (cautiverio, sitios de producción acuícola y zonas de reserva) así como en diversidad especies: Alouatta palliata, Ateles geoffrogyi, Saimiri Oerstedii, Procyon lotor, Panthera onca, Puma concolor, Columba livia, Oreochromis niloticus, Tapirus bairdii y Lontra longicaudis (Angulo et al., 2023; Baldi et al., 2019; Blanco-Peña et al., 2024; Blanco‐Peña et al., 2017; Gamboa et al., 2004; Oviedo-Bolaños et al., 2021; Rodríguez-Rodríguez et al., 2007; Rojas Jiménez, 2018; Rojas-Jiménez et al., 2019, 2022). Esta investigación en particular se centra en el coyote (Canis latrans), un meso depredador con gran plasticidad y desplazamiento territorial, que lo convierte en un bioindicador de zonas buffer entre ambientes urbanos y rurales. Destacándose como una especie centinela crucial para esta interfaz, de gran importancia en el monitoreo, dado que las bacterias ambientales son más prevalentes y potenciales reservorios de ARGs. Por ello, este estudio se enfocó en caracterizar la presencia de ARGs asociados a cinco clases de antibióticos utilizados comúnmente en medicina veterinaria, humana y agricultura: tetraciclinas (tetW, tetQ, y tetY), sulfonamidas (sulI y sulII), fenicoles (catAI y catAII), quinolonas (qnrS) y betalactámicos (blaTEM). La detección se realizó mediante PCR punto final (PCR), PCR en tiempo real (qPCR) y secuenciación de Sanger en muestras colectadas a través de un método indirecto (heces) entre marzo y agosto de 2022, en las áreas de conservación de Guanacaste y el Valle Central. Como resultado se determinó el estado del arte sobre la resistencia a antibióticos en las heces de los coyotes presentes en las dos zonas de conservación. Destacando la presencia significativa de ARGs y microbiomas multirresistentes en la población de coyotes muestreada. Gracias al análisis de datos a través de sistemas de georreferencia se evidenciaron asociaciones entre algunos genes y características geográficas. Información que permitió brindar recomendaciones puntales para la construcción de estrategias de mitigación a la resistencia a los antibióticos, específicamente en las clases de antibióticos evaluados en las zonas muestreadas. Adicionalmente, este estudio proporciona los primeros datos genéticos mitocondriales del Gen D-loop en Costa Rica para las especies C. latrans y zorro gris (Urocyon cinereoargenteus). Permitiendo analizar preliminarmente la conectividad poblacional de los coyotes muestreados. Aportando datos base para futuros estudios sobre la salud poblacional de esta especie.

Bacterial antimicrobial resistance (AMR) is currently considered an emerging disease that has a major impact on public health worldwide. Bacteria become resistant to antibiotics, which belong to the group of antimicrobials, by acquiring antibiotic resistance genes (ARGs). This process is perpetuated by the low energy cost of acquiring ARGs and by anthropogenic and environmental pressures. Among these factors we can find excessive and improper use of antibiotics, insufficient pharmacovigilance, inadequate management of pharmaceutical and environmental waste. All these factors cause the wide dispersion of ARGs through air, soil, water and in the food chain, and have exacerbated the ability of bacteria to develop resistance. Costa Rica has become a leader in the monitoring and research of antibiotic resistance, with interdisciplinary work that positions the country as a reference in Central American research. From the environmental component, research has been carried out in different habitats and environments (captivity, aquaculture production sites and reserve zones) as well as in diverse species: Alouatta palliata, Ateles geoffrogyi, Saimiri Oerstedii, Procyon lotor, Panthera onca, Puma concolor, Columba livia, Oreochromis niloticus, Tapirus bairdii and Lontra longicaudis (Angulo et al., 2023; Baldi et al., 2019; Blanco-Peña et al., 2024; Blanco‐Peña et al., 2017; Gamboa et al., 2004; Oviedo-Bolaños et al., 2021; Rodríguez-Rodríguez et al., 2007; Rojas Jiménez, 2018; Rojas-Jiménez et al., 2019, 2022). This particular research focuses on the coyote (Canis latrans), a mesopredator with great plasticity and territorial displacement, which makes it a bioindicator of buffer zones between urban and rural environments. This condition makes the coyote a key sentinel species for this interface that may be of great importance in monitoring disease dynamics in its ecological niche where environmental bacteria are more prevalent and potential reservoirs of ARGs. Therefore, this study focused on characterizing the presence of ARGs associated with five families of antibiotics commonly used in veterinary, human and agricultural medicine: tetracyclines (tetW, tetQ, and tetY), sulfonamides (sulI and sulII), phenicols (catAI and catAII), quinolones (qnrS) and beta-lactams (blaTEM). Gene detection was performed by endpoint PCR (PCR), real-time PCR (qPCR) and Sanger sequencing in samples collected through an indirect method (feces) between March and August 2022, in the conservation areas of Guanacaste and the Central Valley. Consequently, the current state of the art regarding antibiotic resistance in the feces of coyotes present in the two conservation areas was established. The considerable prevalence of ARGs and multiresistant microbiomes in the coyote population sampled were determined. The analysis of data through geo-reference systems has enabled the identification of associations between specific genes and geographic characteristics. This information facilitated the formulation of pivotal recommendations for the construction of antibiotic resistance mitigation strategies, particularly within the classes of antibiotics evaluated in the sampled areas. Additionally, this study provides the first mitochondrial genetic data of the D-loop gene in Costa Rica for the species C. latrans and gray fox (Urocyon cinereoargenteus). This allows a preliminary analysis of the population connectivity of the coyotes sampled, providing baseline data for future studies on the population health of this species.