Subletal vanddesinfektion kan utilsigtet fremme spredningen af ​​antibiotikaresistens

Subletal vanddesinfektion kan utilsigtet fremme spredningen af ​​antibiotikaresistens

Undersøgelsen viser, at miljøstressfaktorer ikke kun dræber bakterier; De kan også prime overlevende celler til at optage resistensgener mere effektivt, hvilket vækker bekymring for spredningen af ​​antibiotika-resistente bakterier i vandveje.

Antibiotikaresistensgener og antibiotikaresistente bakterier er nu anerkendt som nye miljøforurenende stoffer, der almindeligvis påvises i floder, søer, spildevand og endda havene. Akvatiske systemer giver ideelle betingelser for overlevelse, interaktion og spredning af resistensgener blandt mikroorganismer. Bakterier udveksler genetisk materiale gennem horisontal genoverførsel, herunder transformation, en proces, hvor celler absorberer frit DNA direkte fra deres miljø. Selvom transformation er kendt for at bidrage til spredning af resistens, er dens adfærd under realistiske miljøbelastninger - såsom ufuldstændig desinfektion - dårligt forstået. Moderne vandbehandling er i stigende grad afhængig af avanceret oxidations- og lysbaserede teknologier. Udsving i forarbejdningseffektiviteten kan dog resultere i, at bakterier forbliver i live, men stressede og ikke inaktiveres fuldstændigt. At forstå, hvordan disse subletale forhold påvirker ARG-transmission, er afgørende for at beskytte folkesundheden.

En undersøgelse (DOI:10.48130/biocontam-0025-0017) offentliggjort iBiokontaminantden 8. december 2025 af Taicheng Ans team, Guangdong University of Technology, viser, at subletal vanddesinfektion utilsigtet kan accelerere spredningen af ​​antibiotikaresistens ved at fremme stress-induceret optagelse af resistensgener i overlevende bakterier.

Ved at bruge et sublethal fotokatalysesystem (Sub-PC) til at simulere ufuldstændig vanddesinfektion undersøgte denne undersøgelse systematisk, hvordan oxidativ stress påvirker omdannelsen af ​​ARG'er. To antibiotika-modtagelige recipientstammer,Escherichia coliDH5α ogE.coliHB101 blev udsat for sub-PC-betingelser og analyseret for bakteriel inaktivering, fysiologiske stressresponser og ARG-optagelse ved anvendelse af et plasmid, der bærer ampicillinresistensgenet (amp). Med identisk sub-PC eksponering faldt bakteriel overflod gradvist med ca. 2 logaritmer efter 120 minutter, men næsten 10% af cellerne forblev levedygtige, hvilket repræsenterede en tilstrækkelig pulje til horisontal genoverførsel ved transformation. Følgelig steg niveauerne af intracellulære reaktive oxygenarter (ROS) signifikant i den tidlige fase (0-60 minutter) og nåede tre til fire gange basislinjeværdien, mens antioxidantenzymerne katalase (CAT) og superoxiddismutase (SOD) var stærkt inducerede, hvilket indikerer aktivering af forsvar mod oxidativt stress. Efterhånden som behandlingen skred frem, førte overdreven skade til et fald i ROS-, CAT- og SOD-niveauer, hvilket var forbundet med cellelyse og lækage. Efter plasmidoptagelse viste ampicillin-resistente transformanter øget persistens under sub-PC og viste kun en ca. 1 log reduktion i overflod, hvilket understøtter forestillingen om, at ARG-opkøb forbedrer stresstolerance. Optimeringseksperimenter viste, at transformation var mest effektiv ved 37 °C og krævede høje recipienttætheder; Det maksimale transformantudbytte var 10⁸-10⁹ CFU·ml⁻1, med 108 CFU·ml⁻1 valgt til robust kvantificering. Under disse optimale forhold steg transformationsfrekvenserne tre til fire og en halv gange, og toppede ved 50-60 minutter før de faldt, efterhånden som celleskaden steg. Mekanistiske analyser viste, at ROS scavengers signifikant dæmpede amplifikationseffekten, men afskaffede den ikke, hvilket bekræfter, at ROS er en nøgledriver. Sub-PC øgede også membranpermeabilitet, øgede intracellulær Ca²⁺ næsten fire gange og reducerede ATP, hvilket begrænsede Ca²⁺ efflux og øgede dens akkumulering. Genekspressionsprofilering bekræftede disse tendenser og viste tidlig opregulering af stressrespons, antioxidant-, membrantransport- og DNA-optagelsesgener samt undertrykkelse af energimetaboliske veje.

Resultaterne fremhæver en kritisk, men undervurderet risiko i vandbehandlingssystemer: Delvis effektiv desinfektion kan fremme spredningen af ​​antibiotikaresistens i stedet for at forhindre den. Subletal stress tillader ikke kun bakterier at overleve, men øger også aktivt deres evne til at erhverve resistensgener fra miljøet. Denne mekanisme kunne bidrage til persistensen og forstærkningen af ​​antibiotikaresistens i spildevand, overfladevand og nedstrøms økosystemer.

Kilder: