Subletální dezinfekce vody může neúmyslně podporovat šíření rezistence na antibiotika

Subletální dezinfekce vody může neúmyslně podporovat šíření rezistence na antibiotika

Studie ukazuje, že environmentální stresory nezabíjejí jen bakterie; Mohou také připravit přeživší buňky, aby efektivněji přijaly geny rezistence, což vyvolává obavy z šíření bakterií odolných vůči antibiotikům ve vodních cestách.

Geny antibiotické rezistence a bakterie rezistentní na antibiotika jsou nyní uznávány jako nově se objevující kontaminanty životního prostředí, běžně detekované v řekách, jezerech, odpadních vodách a dokonce i oceánech. Vodní systémy poskytují ideální podmínky pro přežití, interakci a šíření genů rezistence mezi mikroorganismy. Bakterie si vyměňují genetický materiál horizontálním přenosem genů, včetně transformace, což je proces, při kterém buňky absorbují volnou DNA přímo ze svého prostředí. Ačkoli je známo, že transformace přispívá k šíření rezistence, její chování za realistických environmentálních stresů - jako je neúplná dezinfekce - je špatně pochopeno. Moderní úprava vody stále více spoléhá na pokročilé technologie oxidace a světla. Kolísání účinnosti zpracování však může vést k tomu, že bakterie zůstávají naživu, ale jsou ve stresu a nejsou zcela inaktivovány. Pochopení toho, jak tyto subletální podmínky ovlivňují přenos ARG, je zásadní pro ochranu veřejného zdraví.

Studie (DOI:10.48130/biocontam-0025-0017) publikovaná vBiokontaminant8. prosince 2025 tým Taicheng An, Guangdong University of Technology, ukazuje, že subletální dezinfekce vody může neúmyslně urychlit šíření rezistence na antibiotika tím, že podporuje stresem vyvolané vychytávání genů rezistence u přeživších bakterií.

Pomocí systému subletální fotokatalýzy (Sub-PC) k simulaci neúplné dezinfekce vody tato studie systematicky zkoumala, jak oxidační stres ovlivňuje konverzi ARG. Dva kmeny příjemce citlivé na antibiotika,Escherichia coliDH5α aE.coliHB101 byly vystaveny sub-PC podmínkám a testovány na bakteriální inaktivaci, fyziologické stresové reakce a příjem ARG za použití plazmidu nesoucího gen rezistence na ampicilin (amp). Při identické expozici sub-PC se početnost bakterií po 120 minutách postupně snižovala asi o 2 logaritmy, přesto téměř 10 % buněk zůstalo životaschopných, což představuje dostatečný fond pro horizontální přenos genů transformací. V souladu s tím se hladiny intracelulárních reaktivních forem kyslíku (ROS) významně zvýšily v časné fázi (0–60 minut) a dosáhly trojnásobku až čtyřnásobku výchozí hodnoty, zatímco antioxidační enzymy kataláza (CAT) a superoxiddismutáza (SOD) byly silně indukovány, což ukazuje na aktivaci obrany proti oxidativnímu stresu. Jak léčba postupovala, nadměrné poškození vedlo ke snížení hladin ROS, CAT a SOD, což bylo spojeno s lýzou a únikem buněk. Po absorpci plazmidu vykazovaly transformanty rezistentní na ampicilin zvýšenou perzistenci pod sub-PC a pouze přibližně 1 log snížení četnosti, což podporuje názor, že získání ARG zlepšuje toleranci stresu. Optimalizační experimenty odhalily, že transformace byla nejúčinnější při 37 °C a vyžadovala vysoké hustoty recipientů; Maximální výtěžek transformantů byl 108–10⁹ CFU·ml⁻1, přičemž 108 CFU·ml⁻1 bylo vybráno pro robustní kvantifikaci. Za těchto optimálních podmínek se transformační frekvence zvýšily třikrát až čtyřiapůlkrát a dosáhly vrcholu za 50 až 60 minut a poté se snížily, když se zvýšilo poškození buněk. Mechanistické analýzy ukázaly, že scavengery ROS významně zeslabily účinek zesílení, ale nezrušily jej, což potvrdilo, že ROS je klíčovou hnací silou. Sub-PC také zvýšil permeabilitu membrány, zvýšil intracelulární Ca2+ téměř čtyřnásobně a snížil ATP, čímž omezil odtok Ca2+ a zvýšil jeho akumulaci. Profilování genové exprese potvrdilo tyto trendy a ukázalo se, že časná upregulace stresové reakce, antioxidační, membránový transport a vychytávání DNA genů, stejně jako potlačení energetických metabolických drah.

Výsledky poukazují na kritické, ale podceňované riziko v systémech úpravy vody: částečně účinná dezinfekce může podporovat šíření rezistence vůči antibiotikům, místo aby mu bránila. Subletální stres umožňuje bakteriím nejen přežít, ale také aktivně zvyšuje jejich schopnost získávat geny rezistence z prostředí. Tento mechanismus by mohl přispět k přetrvávání a zesílení antibiotické rezistence v odpadních vodách, povrchových vodách a ekosystémech po proudu.

Zdroje: