Subletaalne vee desinfitseerimine võib tahtmatult soodustada antibiootikumiresistentsuse levikut

Subletaalne vee desinfitseerimine võib tahtmatult soodustada antibiootikumiresistentsuse levikut

Uuring näitab, et keskkonnastressorid ei tapa ainult baktereid; Samuti võivad nad ellujäänud rakke ellu viia, et nad saaksid tõhusamalt omastada resistentsusgeene, tekitades muret antibiootikumiresistentsete bakterite leviku pärast veekogudes.

Antibiootikumiresistentsuse geene ja antibiootikumiresistentseid baktereid peetakse nüüd esilekerkivateks keskkonnasaasteaineteks, mida tavaliselt tuvastatakse jõgedes, järvedes, kanalisatsioonis ja isegi ookeanides. Veesüsteemid pakuvad ideaalseid tingimusi resistentsusgeenide ellujäämiseks, koostoimeks ja levikuks mikroorganismide vahel. Bakterid vahetavad geneetilist materjali horisontaalse geeniülekande, sealhulgas transformatsiooni kaudu, protsessi, mille käigus rakud absorbeerivad vaba DNA otse oma keskkonnast. Kuigi on teada, et transformatsioon aitab kaasa resistentsuse levikule, on selle käitumine realistlike keskkonnamõjude (nt mittetäielik desinfitseerimine) all halvasti mõistetav. Kaasaegne veetöötlus tugineb üha enam arenenud oksüdatsiooni- ja valguspõhistele tehnoloogiatele. Töötlemise efektiivsuse kõikumine võib aga kaasa tuua selle, et bakterid jäävad ellu, kuid on stressis ja mitte täielikult inaktiveeritud. Rahva tervise kaitsmisel on oluline mõista, kuidas need subletaalsed tingimused ARG-i levikut mõjutavad.

aastal avaldatud uuring (DOI:10.48130/biocontam-0025-0017).Biosaasteaine8. detsembril 2025 näitas Taicheng Ani meeskond Guangdongi Tehnikaülikoolist, et vee subletaalne desinfitseerimine võib tahtmatult kiirendada antibiootikumiresistentsuse levikut, soodustades stressist põhjustatud resistentsusgeenide omastamist ellujäänud bakterites.

Kasutades subletaalset fotokatalüüsi (Sub-PC) süsteemi mittetäieliku vee desinfitseerimise simuleerimiseks, uuriti selles uuringus süstemaatiliselt, kuidas oksüdatiivne stress mõjutab ARG-de konversiooni. Kaks antibiootikumitundlikku retsipientüve,Escherichia coliDH5α jaE. coliHB101 eksponeeriti sub-PC tingimustele ja analüüsiti bakteriaalse inaktivatsiooni, füsioloogiliste stressireaktsioonide ja ARG omastamise suhtes, kasutades plasmiidi, mis kandis ampitsilliiniresistentsuse geeni (amp). Samasuguse sub-PC kokkupuute korral vähenes bakterite arvukus järk-järgult umbes 2 logaritmi võrra 120 minuti pärast, kuid peaaegu 10% rakkudest jäi elujõuliseks, mis on piisav kogum horisontaalseks geeniülekandeks transformatsiooni teel. Sellest lähtuvalt suurenes rakusisese reaktiivse hapniku liikide (ROS) tase märkimisväärselt varajases faasis (0–60 minutit), ulatudes kolm kuni neli korda algväärtusest, samas kui antioksüdantsed ensüümid katalaas (CAT) ja superoksiiddismutaas (SOD) olid tugevalt indutseeritud, mis näitab oksüdatiivse stressi vastase kaitse aktiveerimist. Ravi edenedes põhjustas ülemäärane kahjustus ROS-i, CAT-i ja SOD-i taseme langust, mida seostati rakkude lüüsi ja lekkega. Pärast plasmiidi omastamist näitasid ampitsilliiniresistentsed transformandid alam-PC all suuremat püsivust ja nende arvukuse vähenemine vaid ligikaudu 1 logaritmi võrra, toetades arvamust, et ARG omandamine parandab stressitaluvust. Optimeerimiskatsed näitasid, et transformatsioon oli kõige tõhusam 37 °C juures ja nõudis suurt vastuvõtjatihedust; Maksimaalne transformandi saagis oli 10-109 CFU·ml-1, kusjuures tugevaks kvantifitseerimiseks valiti 108 CFU·ml-1. Nendes optimaalsetes tingimustes kasvasid transformatsioonisagedused kolm kuni neli ja pool korda, saavutades haripunkti 50–60 minuti pärast, enne kui rakukahjustused suurenesid. Mehhaanilised analüüsid näitasid, et ROS-i püüdurid nõrgendasid märkimisväärselt võimendusefekti, kuid ei kaotanud seda, kinnitades, et ROS on peamine tegur. Sub-PC suurendas ka membraani läbilaskvust, suurendas intratsellulaarset Ca2+ peaaegu neli korda ja vähendas ATP-d, piirates seeläbi Ca2+ väljavoolu ja suurendades selle akumulatsiooni. Geeniekspressiooni profiilide koostamine kinnitas neid suundumusi, näidates stressivastuse, antioksüdantide, membraanitranspordi ja DNA omastamise geenide varajast ülesreguleerimist, samuti energia metaboolsete radade pärssimist.

Tulemused toovad esile kriitilise, kuid alahinnatud riski veepuhastussüsteemides: osaliselt tõhus desinfitseerimine võib antibiootikumiresistentsuse levikut soodustada, mitte seda ennetada. Subletaalne stress mitte ainult ei võimalda bakteritel ellu jääda, vaid suurendab ka aktiivselt nende võimet omandada keskkonnast resistentsusgeene. See mehhanism võib aidata kaasa antibiootikumiresistentsuse püsimisele ja võimendamisele reovees, pinnavees ja allavoolu ökosüsteemides.

Allikad: