Subletalna dezinfekcija vode može nenamjerno potaknuti širenje otpornosti na antibiotike

Subletalna dezinfekcija vode može nenamjerno potaknuti širenje otpornosti na antibiotike

Studija pokazuje da stresori iz okoliša ne ubijaju samo bakterije; Oni također mogu pripremiti preživjele stanice da učinkovitije preuzmu gene otpornosti, što izaziva zabrinutost oko širenja bakterija otpornih na antibiotike u vodenim putovima.

Geni otpornosti na antibiotike i bakterije otporne na antibiotike sada se prepoznaju kao novi zagađivači okoliša, koji se obično otkrivaju u rijekama, jezerima, kanalizaciji, pa čak i oceanima. Vodeni sustavi pružaju idealne uvjete za preživljavanje, interakciju i širenje gena otpornosti među mikroorganizmima. Bakterije razmjenjuju genetski materijal kroz horizontalni prijenos gena, uključujući transformaciju, proces u kojem stanice apsorbiraju slobodnu DNK izravno iz svoje okoline. Iako je poznato da transformacija pridonosi širenju otpornosti, njeno ponašanje pod realnim okolišnim stresom - kao što je nepotpuna dezinfekcija - slabo je shvaćeno. Moderna obrada vode sve se više oslanja na napredne tehnologije oksidacije i svjetlosti. Međutim, fluktuacije u učinkovitosti obrade mogu rezultirati time da bakterije ostanu žive, ali pod stresom i ne potpuno inaktivirane. Razumijevanje kako ti subletalni uvjeti utječu na prijenos ARG-a ključno je za zaštitu javnog zdravlja.

Studija (DOI:10.48130/biocontam-0025-0017) objavljena uBiokontaminant8. prosinca 2025. od strane tima Taichenga Ana, Tehnološkog sveučilišta Guangdong, pokazuje da subletalna dezinfekcija vode može nenamjerno ubrzati širenje rezistencije na antibiotike potičući stresom induciran unos gena rezistencije u preživjelim bakterijama.

Korištenjem sustava subletalne fotokatalize (Sub-PC) za simulaciju nepotpune dezinfekcije vode, ova je studija sustavno istraživala kako oksidativni stres utječe na konverziju ARG-a. Dva soja primatelja osjetljiva na antibiotike,Escherichia coliDH5α iE.coliHB101 su bili izloženi sub-PC uvjetima i testirani na bakterijsku inaktivaciju, fiziološke reakcije na stres i unos ARG-a korištenjem plazmida koji nosi gen otpornosti na ampicilin (amp). S identičnom sub-PC izloženošću, obilje bakterija se postupno smanjilo za oko 2 logaritma nakon 120 minuta, ali je ipak gotovo 10% stanica ostalo održivo, što predstavlja dovoljnu količinu za horizontalni prijenos gena transformacijom. Sukladno tome, razine intracelularnih reaktivnih vrsta kisika (ROS) značajno su porasle u ranoj fazi (0-60 minuta), dosegnuvši tri do četiri puta više od osnovne vrijednosti, dok su antioksidativni enzimi katalaza (CAT) i superoksid dismutaza (SOD) bili snažno inducirani, što ukazuje na aktivaciju obrane od oksidativnog stresa. Kako je liječenje napredovalo, prekomjerno oštećenje dovelo je do smanjenja razina ROS, CAT i SOD, što je bilo povezano s lizom i istjecanjem stanica. Nakon unosa plazmida, transformanti otporni na ampicilin pokazali su povećanu postojanost pod sub-PC i pokazali samo približno 1 log smanjenje u obilju, podupirući ideju da stjecanje ARG-a poboljšava toleranciju na stres. Eksperimenti optimizacije otkrili su da je transformacija bila najučinkovitija na 37 °C i zahtijevala je visoku gustoću recipijenata; Maksimalni prinos transformanta bio je 10⁸–10⁹ CFU·ml⁻¹, s 10⁸ CFU·ml⁻¹ odabranim za robusnu kvantifikaciju. Pod tim optimalnim uvjetima, frekvencije transformacije porasle su tri do četiri i pol puta, dosegnuvši vrhunac 50-60 minuta prije nego što su se smanjile kako se oštećenje stanica povećalo. Mehaničke analize pokazale su da su ROS čistači značajno oslabili učinak pojačanja, ali ga nisu ukinuli, potvrđujući da je ROS ključni pokretač. Sub-PC je također povećao propusnost membrane, povećao intracelularni Ca²⁺ gotovo četiri puta i smanjio ATP, čime je ograničio efluks Ca²⁺ i povećao njegovu akumulaciju. Profiliranje ekspresije gena potvrdilo je ove trendove, pokazujući ranu regulaciju odgovora na stres, gena za antioksidanse, membranski transport i unos DNA, kao i supresiju energetskih metaboličkih putova.

Rezultati naglašavaju kritičan, ali podcijenjen rizik u sustavima za pročišćavanje vode: djelomično učinkovita dezinfekcija može potaknuti širenje otpornosti na antibiotike umjesto da je spriječi. Subletalni stres ne samo da omogućuje bakterijama preživljavanje, već i aktivno povećava njihovu sposobnost stjecanja gena otpornosti iz okoliša. Ovaj bi mehanizam mogao pridonijeti postojanosti i pojačavanju otpornosti na antibiotike u otpadnim vodama, površinskim vodama i nizvodnim ekosustavima.

Izvori: