Subletalinė vandens dezinfekcija gali netyčia paskatinti atsparumo antibiotikams plitimą

Subletalinė vandens dezinfekcija gali netyčia paskatinti atsparumo antibiotikams plitimą

Tyrimas rodo, kad aplinkos veiksniai ne tik naikina bakterijas; Jie taip pat gali paruošti išlikusias ląsteles, kad veiksmingiau įsisavintų atsparumo genus, o tai kelia susirūpinimą dėl antibiotikams atsparių bakterijų plitimo vandens keliuose.

Atsparumo antibiotikams genai ir antibiotikams atsparios bakterijos dabar pripažįstamos kaip atsirandantys aplinkos teršalai, dažniausiai aptinkami upėse, ežeruose, nuotekose ir net vandenynuose. Vandens sistemos sudaro idealias sąlygas mikroorganizmų atsparumo genų išlikimui, sąveikai ir plitimui. Bakterijos keičiasi genetine medžiaga per horizontalų genų perdavimą, įskaitant transformaciją, procesą, kurio metu ląstelės absorbuoja laisvą DNR tiesiai iš savo aplinkos. Nors žinoma, kad transformacija prisideda prie atsparumo plitimo, jos elgesys esant realiam aplinkos poveikiui, pvz., nepilnai dezinfekcijai, yra menkai suprantamas. Šiuolaikinis vandens valymas vis labiau priklauso nuo pažangių oksidacijos ir šviesos technologijų. Tačiau dėl apdorojimo efektyvumo svyravimų bakterijos gali likti gyvos, bet patiria stresą ir nėra visiškai inaktyvuotos. Siekiant apsaugoti visuomenės sveikatą, labai svarbu suprasti, kaip šios subletalinės sąlygos įtakoja ARG perdavimą.

paskelbtas tyrimas (DOI:10.48130/biocontam-0025-0017).Bioteršalas2025 m. gruodžio 8 d. Taicheng An komanda, Guangdongo technologijos universitetas, parodė, kad pomirtinė vandens dezinfekcija gali netyčia paspartinti atsparumo antibiotikams plitimą, skatindama streso sukeltą atsparumo genų įsisavinimą išgyvenusiose bakterijose.

Naudojant subletalinę fotokatalizės (Sub-PC) sistemą, skirtą nepilnai vandens dezinfekcijai imituoti, šis tyrimas sistemingai ištyrė, kaip oksidacinis stresas veikia ARG konversiją. Dvi antibiotikams jautrios recipiento padermės,Escherichia coliDH5α irE.coliHB101 buvo veikiamas subPC sąlygomis ir buvo tiriamas dėl bakterijų inaktyvacijos, fiziologinio streso atsako ir ARG įsisavinimo naudojant plazmidę, turinčią atsparumo ampicilinui geną (amp). Esant identiškam subPC poveikiui, bakterijų gausa po 120 minučių palaipsniui sumažėjo maždaug 2 logaritmais, tačiau beveik 10% ląstelių išliko gyvybingos, o tai yra pakankamas baseinas horizontaliam genų perkėlimui transformacijos būdu. Atitinkamai, tarpląstelinių reaktyviųjų deguonies rūšių (ROS) lygis žymiai padidėjo ankstyvoje fazėje (0–60 minučių), pasiekdamas tris ar keturis kartus didesnę už pradinę vertę, o antioksidaciniai fermentai katalazė (CAT) ir superoksido dismutazė (SOD) buvo stipriai indukuoti, o tai rodo, kad suaktyvėjo apsauga nuo oksidacinio streso. Gydymui progresuojant, dėl pernelyg didelės žalos sumažėjo ROS, CAT ir SOD lygiai, o tai buvo susiję su ląstelių lize ir nutekėjimu. Po plazmidės įsisavinimo ampicilinui atsparių transformantų išlikimas padidėjo subPC ir jų gausa sumažėjo tik maždaug 1 logaritmi, o tai patvirtina mintį, kad ARG įgijimas pagerina atsparumą stresui. Optimizavimo eksperimentai atskleidė, kad transformacija buvo efektyviausia esant 37 °C temperatūrai ir reikalingas didelis recipientų tankis; Didžiausia transformanto išeiga buvo 10-109 CFU·ml-¹, o patikimam kiekybiniam įvertinimui pasirinkta 10-8 CFU·ml-¹. Esant tokioms optimalioms sąlygoms, transformacijos dažnis padidėjo nuo trijų iki keturių su puse karto, o aukščiausią tašką pasiekė po 50–60 minučių, o vėliau mažėjo, kai padidėjo ląstelių pažeidimas. Mechanistinės analizės parodė, kad ROS šalintuvai žymiai susilpnino stiprinimo efektą, bet nepanaikino jo, patvirtindami, kad ROS yra pagrindinis veiksnys. Sub-PC taip pat padidino membranos pralaidumą, padidino intracelulinį Ca²⁺ beveik keturis kartus ir sumažino ATP, taip apribodamas Ca²⁺ ištekėjimą ir padidindamas jo kaupimąsi. Genų ekspresijos profiliavimas patvirtino šias tendencijas, parodydamas ankstyvą atsako į stresą, antioksidantų, membranos transportavimo ir DNR įsisavinimo genų reguliavimą, taip pat energijos apykaitos takų slopinimą.

Rezultatai išryškina kritinę, bet neįvertintą vandens valymo sistemų riziką: iš dalies veiksminga dezinfekcija gali paskatinti atsparumo antibiotikams plitimą, o ne užkirsti jam kelią. Subletalinis stresas ne tik leidžia išgyventi bakterijoms, bet ir aktyviai didina jų gebėjimą iš aplinkos gauti atsparumo genus. Šis mechanizmas galėtų prisidėti prie atsparumo antibiotikams išlikimo ir stiprinimo nuotekose, paviršiniame vandenyje ir pasroviuose esančiose ekosistemose.

Šaltiniai: