Subletāla ūdens dezinfekcija var netīšām veicināt rezistences pret antibiotikām izplatīšanos

Subletāla ūdens dezinfekcija var netīšām veicināt rezistences pret antibiotikām izplatīšanos

Pētījums parāda, ka vides stresa faktori ne tikai nogalina baktērijas; Tās var arī sagatavot izdzīvojušās šūnas, lai efektīvāk uzņemtu rezistences gēnus, radot bažas par pret antibiotikām rezistentu baktēriju izplatīšanos ūdensceļos.

Antibiotiku rezistences gēni un pret antibiotikām rezistentas baktērijas tagad tiek atzītas par jauniem vides piesārņotājiem, ko parasti atklāj upēs, ezeros, notekūdeņos un pat okeānos. Ūdens sistēmas nodrošina ideālus apstākļus rezistences gēnu izdzīvošanai, mijiedarbībai un izplatībai starp mikroorganismiem. Baktērijas apmainās ar ģenētisko materiālu, izmantojot horizontālu gēnu pārnesi, tostarp transformāciju, procesu, kurā šūnas absorbē brīvo DNS tieši no savas vides. Lai gan ir zināms, ka transformācija veicina rezistences izplatīšanos, tās uzvedība reālos vides apstākļos, piemēram, nepilnīga dezinfekcija, ir slikti izprotama. Mūsdienu ūdens attīrīšana arvien vairāk balstās uz progresīvām oksidācijas un gaismas tehnoloģijām. Tomēr apstrādes efektivitātes svārstības var izraisīt to, ka baktērijas paliek dzīvas, bet tiek pakļautas stresam un netiek pilnībā inaktivētas. Izpratne par to, kā šie subletālie apstākļi ietekmē ARG pārraidi, ir ļoti svarīga sabiedrības veselības aizsardzībai.

gadā publicēts pētījums (DOI:10.48130/biocontam-0025-0017).Biopiesārņotājs2025. gada 8. decembrī Taicheng An komanda, Guandunas Tehnoloģiju universitāte, parāda, ka subletāla ūdens dezinfekcija var netīši paātrināt rezistences pret antibiotikām izplatīšanos, veicinot stresa izraisītu rezistences gēnu uzņemšanu izdzīvojušajās baktērijās.

Izmantojot subletālo fotokatalīzes (Sub-PC) sistēmu, lai modelētu nepilnīgu ūdens dezinfekciju, šajā pētījumā sistemātiski tika pētīts, kā oksidatīvais stress ietekmē ARG pārveidi. Divi pret antibiotikām jutīgi recipienta celmi,Escherichia coliDH5α unE.coliHB101 tika pakļauti sub-PC apstākļiem un tika pārbaudīti attiecībā uz baktēriju inaktivāciju, fizioloģiskās stresa reakcijas un ARG uzņemšanu, izmantojot plazmīdu, kas satur ampicilīna rezistences gēnu (amp). Ar identisku sub-PC iedarbību baktēriju pārpilnība pakāpeniski samazinājās par aptuveni 2 logaritmiem pēc 120 minūtēm, tomēr gandrīz 10% šūnu palika dzīvotspējīgas, veidojot pietiekamu kopumu horizontālai gēnu pārnešanai ar transformāciju. Attiecīgi intracelulāro reaktīvo skābekļa sugu (ROS) līmenis ievērojami palielinājās agrīnā fāzē (0–60 minūtes), sasniedzot trīs līdz četras reizes sākotnējo vērtību, savukārt antioksidantu enzīmi katalāze (CAT) un superoksīda dismutāze (SOD) tika spēcīgi inducēti, norādot uz aizsardzības aktivizēšanos pret oksidatīvo stresu. Ārstēšanai progresējot, pārmērīgs bojājums izraisīja ROS, CAT un SOD līmeņa pazemināšanos, kas bija saistīts ar šūnu līzi un noplūdi. Pēc plazmīdas uzņemšanas pret ampicilīnu rezistentiem transformantiem bija paaugstināta noturība sub-PC, un tie uzrādīja tikai aptuveni 1 logaritmi samazinājumu, apstiprinot domu, ka ARG iegūšana uzlabo stresa toleranci. Optimizācijas eksperimenti atklāja, ka transformācija bija visefektīvākā 37 °C temperatūrā un tai bija nepieciešams augsts saņēmēju blīvums; Maksimālā transformanta iznākums bija 10⁸–109 CFU·ml⁻¹, un 108 CFU·ml⁻¹ tika izvēlēts spēcīgai kvantitatīvai noteikšanai. Šajos optimālajos apstākļos transformācijas biežums palielinājās trīs līdz četrarpus reizes, sasniedzot maksimumu 50–60 minūtēs, bet pēc tam samazinoties, palielinoties šūnu bojājumiem. Mehāniskās analīzes parādīja, ka ROS tīrīšanas līdzekļi ievērojami vājināja pastiprināšanas efektu, bet neatcēla to, apstiprinot, ka ROS ir galvenais virzītājspēks. Sub-PC arī palielināja membrānas caurlaidību, palielināja intracelulāro Ca²⁺ gandrīz četras reizes un samazināja ATP, tādējādi ierobežojot Ca²⁺ izplūdi un uzlabojot tā uzkrāšanos. Gēnu ekspresijas profilēšana apstiprināja šīs tendences, parādot agrīnu stresa reakcijas, antioksidantu, membrānas transporta un DNS uzņemšanas gēnu regulēšanu, kā arī enerģijas metabolisma ceļu nomākšanu.

Rezultāti izceļ kritisku, bet nepietiekami novērtētu risku ūdens attīrīšanas sistēmās: daļēji efektīva dezinfekcija var veicināt antibiotiku rezistences izplatīšanos, nevis to novērst. Subletālais stress ne tikai ļauj baktērijām izdzīvot, bet arī aktīvi palielina to spēju iegūt rezistences gēnus no vides. Šis mehānisms varētu veicināt antibiotiku rezistences noturību un pastiprināšanos notekūdeņos, virszemes ūdeņos un pakārtotās ekosistēmās.

Avoti: