Сублеталната дезинфекция на водата може по невнимание да насърчи разпространението на резистентност към антибиотици

Сублеталната дезинфекция на водата може по невнимание да насърчи разпространението на резистентност към антибиотици

Проучването показва, че стресовите фактори на околната среда не просто убиват бактериите; Те могат също така да подготвят оцелелите клетки да поемат резистентни гени по-ефективно, което поражда опасения относно разпространението на устойчиви на антибиотици бактерии във водните пътища.

Гените за резистентност към антибиотици и резистентните към антибиотици бактерии сега се признават за възникващи замърсители на околната среда, често открити в реки, езера, канализация и дори океани. Водните системи осигуряват идеални условия за оцеляване, взаимодействие и разпространение на резистентни гени сред микроорганизмите. Бактериите обменят генетичен материал чрез хоризонтален генен трансфер, включително трансформация, процес, при който клетките абсорбират свободна ДНК директно от околната среда. Въпреки че е известно, че трансформацията допринася за разпространението на резистентност, нейното поведение при реалистични натоварвания на околната среда - като непълна дезинфекция - е слабо разбрано. Модерното пречистване на вода все повече разчита на модерни окислителни и базирани на светлина технологии. Въпреки това, колебанията в ефективността на обработката могат да доведат до това, че бактериите остават живи, но са стресирани и не са напълно инактивирани. Разбирането как тези сублетални състояния влияят на предаването на ARG е от решаващо значение за защитата на общественото здраве.

Проучване (DOI:10.48130/biocontam-0025-0017), публикувано вБиозамърсителна 8 декември 2025 г. от екипа на Taicheng An, Технологичния университет в Гуандун, показва, че субсмъртоносната дезинфекция на вода може по невнимание да ускори разпространението на резистентност към антибиотици чрез насърчаване на индуцираното от стреса усвояване на резистентни гени в оцелелите бактерии.

Използвайки система за сублетална фотокатализа (Sub-PC) за симулиране на непълна дезинфекция на водата, това проучване систематично изследва как оксидативният стрес влияе върху превръщането на ARG. Два реципиентни щама, чувствителни към антибиотици,Ешерихия колиDH5α иE.coliHB101 бяха изложени на суб-PC условия и анализирани за бактериална инактивация, физиологични реакции на стрес и усвояване на ARG с помощта на плазмид, носещ гена за резистентност към ампицилин (amp). При идентична суб-PC експозиция, бактериалното изобилие постепенно намалява с около 2 логаритма след 120 минути, но почти 10% от клетките остават жизнеспособни, представлявайки достатъчен пул за хоризонтален генен трансфер чрез трансформация. Съответно нивата на вътреклетъчните реактивни кислородни видове (ROS) се повишават значително в ранната фаза (0–60 минути), достигайки три до четири пъти базовата стойност, докато антиоксидантните ензими каталаза (CAT) и супероксид дисмутаза (SOD) са силно индуцирани, което показва активиране на защитните сили срещу оксидативен стрес. С напредването на лечението прекомерното увреждане доведе до намаляване на нивата на ROS, CAT и SOD, което беше свързано с клетъчен лизис и изтичане. След поглъщането на плазмид, устойчивите на ампицилин трансформанти показват повишена устойчивост при суб-РС и показват само приблизително 1 log намаление на изобилието, подкрепяйки идеята, че придобиването на ARG подобрява толерантността към стрес. Експериментите за оптимизиране разкриха, че трансформацията е най-ефективна при 37 °C и изисква висока плътност на реципиента; Максималният добив на трансформант беше 10⁸–10⁹ CFU·ml⁻¹, с 10⁸ CFU·ml⁻¹, избран за стабилно количествено определяне. При тези оптимални условия, честотите на трансформация се увеличават три до четири и половина пъти, достигайки пик на 50-60 минути, преди да намалят с увеличаване на увреждането на клетките. Механистичните анализи показаха, че поглъщачите на ROS значително намаляват ефекта на усилване, но не го премахват, потвърждавайки, че ROS е ключов двигател. Sub-PC също повишава пропускливостта на мембраната, увеличава вътреклетъчния Ca²⁺ почти четири пъти и намалява ATP, като по този начин ограничава изтичането на Ca²⁺ и засилва натрупването му. Профилирането на генната експресия потвърди тези тенденции, показвайки ранна регулация на отговора на стреса, гените за антиоксиданти, мембранен транспорт и поглъщане на ДНК, както и потискане на енергийните метаболитни пътища.

Резултатите подчертават критичен, но подценен риск в системите за пречистване на вода: частично ефективната дезинфекция може да насърчи разпространението на антибиотична резистентност, вместо да я предотврати. Сублеталният стрес не само позволява на бактериите да оцелеят, но и активно увеличава способността им да придобиват резистентни гени от околната среда. Този механизъм може да допринесе за устойчивостта и усилването на антибиотичната резистентност в отпадъчните води, повърхностните води и екосистемите надолу по течението.

източници: