Estructuración de comunidades bacterianas de la unidad de cuidados intensivos-adultos de una institución de cuarto nivel en Bogotá, antes y después de su apertura (2018 y 2022)

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Resumen

La microbiota humana cambia constantemente, influida por el intercambio de microorganismos entre los individuos y el medio ambiente, lo que facilita la transmisión de bacterias que tienen una importancia clínica en el ámbito hospitalario. Sin embargo, la comprensión de la composición del microbioma ambiental en relación con la ocupación del espacio sigue siendo limitada. Nuestro objetivo fue caracterizar la microbiota ambiental de la Unidad de Cuidados Intensivos (UCI) de adultos de un hospital de alta complejidad en Colombia en el contexto previo a su apertura y cuatro años después de su ocupación. En 5 de las 12 habitaciones que componen la UCI de adultos se tomaron 34 hisopos de superficies correspondientes a baranda de cama, colchón, lavamanos, monitor, timbre de llamada de enfermera, mesa y lavamanos de pasillo en el periodo pre-apertura (2018). En el periodo posterior a la apertura (2022) se tomaron otras 34 muestras de las mismas superficies. Los hisopos se guardaron en tampón protector de ADN/ARN y se almacenaron a -80°C. La composición del microbioma se determinó mediante secuenciación del ARNr 16S (región V4) utilizando la plataforma MiSeq-Illumina. La clasificación de las variantes de secuencia de los amplicones (ASV) se realizó utilizando la base de datos greengenes2. Se calcularon los índices de Simpson y Shannon para determinar las diferencias en la diversidad de la microbiota entre periodos, y los análisis de Sankey y SIMPER para identificar diferencias estadísticas en la abundancia de taxones entre periodos. Las superficies de las UCI de adultos mostraron una composición diferencial de la microbiota entre los periodos anterior y posterior a la apertura. En el periodo de preapertura, se encontró un predominio de Proteobacterias en las barras de cama y lavabos (abundancia;80%), mientras que en el resto de las superficies fue cercano al 50%, con presencia de Firmicutes, Bacteroidota, y Fusobacteriota. Los géneros más abundantes fueron Acinetobacter y Pseudomonas. En el caso de la post-apertura , se observó un aumento de la abundancia de Bacteriodota Firmicutes, Actinobacteriota y Fusobacteriota y una reducción de Proteobacteria, en consonancia con una mayor abundancia de Prevotella, Staphylococcus y Corynobacterium. Las únicas superficies que mostraron diferencias en su diversidad alfa fueron las barras de las camas y los lavabos, relacionadas con un aumento de la diversidad en el periodo posterior a la apertura (índices de Shannon y Simpson, p;0,05). En las barandas cama, la abundancia aumentó del 0,8% al 59% para Bacteroidota (géneros Microscillaceae - Prevotella), del 8% al 21% para Firmicutes (Staphylococcus spp. y Lactobacullus spp.), mientras que las Proteobacterias disminuyeron del 90% al 5%, asociadas a la reducción de Acinetobacter spp. y Pseudomonas spp. Se observaron cambios similares en la abundancia de los Phyla Bacteriodota, Firmicutes y Proteobacterias en las barras de las camas. Sin embargo, sólo los lavabos presentan una mayor abundancia de Actinobacteria, relacionada con el aumento de los géneros Corynebacterium y Cupriavidus. La ocupación es uno de los principales factores determinantes de la colonización bacteriana en los entornos hospitalarios. Se identificaron cambios potencialmente impulsados por la ocupación hospitalaria, con desplazamiento de la microbiota ambiental por taxones bacterianos asociados a la microbiota humana, en particular de la piel (Staphylococcus spp. y Corynebacterium spp.) y gastrointestinal (Prevotella spp. y Enterobacterales).

Descripción

Abstract

The human microbiota is constantly changing, influenced by the exchange of microorganisms between individuals and the environment, which facilitates the transmission of bacteria of clinical importance in the hospital setting. However, the understanding of the composition of the environmental microbiome in relation to space occupancy remain limited. We aimed to characterize the environmental microbiota of the adult Intensive Care Unit (ICU) of a high-complexity hospital in Colombia in the pre-opening context and four years after its occupancy. In 5 of the 12 rooms comprising the adult ICU, 34 swabs were taken from surfaces corresponding to bed-rail, mattress, washbasin, monitor, nurse call bell, table, and corridor;s washbasin for the pre-opening period (2018). In the post-opening (2022) another 34 samples were taken from the same surfaces. The swabs were stored in DNA/RNA shield buffer and stored at -80°C. Microbiome composition was determined by 16S rRNA sequencing (V4-region) using the MiSeq-Illumina platform. Amplicon sequence variants (ASVs) classification was performed using greengenes2 database. Simpson and Shannon’s indices were calculated to determine differences in microbiota diversity between periods, and Sankey’s and SIMPER analysis to identify statistical differences in taxa abundance between periods.Adult ICU surfaces showed differential microbiota composition between the pre-opening and the post-opening periods. In the pre-opening period, a predominance of Proteobacteria was found on bed-raids and washbasins (abundance 80%), while on the other surfaces it was close to 50%, with the presence of Firmicutes, Bacteroidota, and Fusobacteriota. The most abundant genera were Acinetobacter, Pseudomonas, and an unclassified genus of Enterobacterales. For the post-opening, an increase in the abundance of Bacteriodota Firmicutes, Actinobacteriota, and Fusobacteriota and a reduction in Proteobacteria were observed, consistent with a higher abundance of Prevotella, Staphylococcus, Corynobacterium, and the unclassified Enterobacterales genera. The only surfaces that showed differences in their alpha-diversity were bed-rails and washbasins related to an increase in diversity in the post-opening period (Shannon and Simpson indices, p-valuet;0.05). In the bed-rails, the abundance increased from 0.8% to 59% for Bacteroidota (Microscillaceae genera - Prevotella), from 8% to 21% for Firmicutes (Staphylococcus spp. and Lactobacullus spp.), while Proteobacteria decreased from 90% to 5%, associated with the reduction of Acinetobacter spp. and Pseudomonas spp. Similar changes were seen in the abundance of Filo Bacteriodota, Firmicutes, and Proteobacteria in bed-rails. However, only washbasins have a major abundance of Actinobacteria, related to the increase of Corynebacterium and Cupriavidus genera. Occupancy is a major determinant of bacterial colonization within hospital environments. We identified changes potentially driven by hospital occupancy, with displacement of environmental microbiota by bacterial taxa associated with the human microbiota, particularly skin (i.e. Staphylococcus spp. and Corynebacterium spp.) and gastrointestinal (i.e. Prevotella spp. and Enterobacterales)

Palabras clave

Microbiota, Hospitalario, Superficies, Clasificación taxonómica, Diversidad

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