Dezinfecția subletală a apei poate promova, din neatenție, răspândirea rezistenței la antibiotice

Dezinfecția subletală a apei poate promova, din neatenție, răspândirea rezistenței la antibiotice

Studiul arată că factorii de stres de mediu nu doar ucid bacteriile; Ele pot, de asemenea, să stimuleze celulele supraviețuitoare pentru a prelua genele de rezistență mai eficient, ridicând îngrijorări cu privire la răspândirea bacteriilor rezistente la antibiotice în căile navigabile.

Genele rezistente la antibiotice și bacteriile rezistente la antibiotice sunt acum recunoscute ca contaminanți emergenti de mediu, detectați în mod obișnuit în râuri, lacuri, ape uzate și chiar oceane. Sistemele acvatice oferă condiții ideale pentru supraviețuirea, interacțiunea și răspândirea genelor de rezistență între microorganisme. Bacteriile fac schimb de material genetic prin transfer orizontal de gene, inclusiv transformare, un proces prin care celulele absorb ADN-ul liber direct din mediul lor. Deși se știe că transformarea contribuie la răspândirea rezistenței, comportamentul acesteia în condiții de stres realiste de mediu - cum ar fi dezinfecția incompletă - este puțin înțeles. Tratarea modernă a apei se bazează tot mai mult pe oxidare avansată și pe tehnologii bazate pe lumină. Cu toate acestea, fluctuațiile în eficiența procesării pot avea ca rezultat bacteriile care rămân în viață, dar stresate și nu sunt complet inactivate. Înțelegerea modului în care aceste condiții subletale influențează transmiterea ARG este esențială pentru protejarea sănătății publice.

Un studiu (DOI:10.48130/biocontam-0025-0017) publicat înBiocontaminantpe 8 decembrie 2025, de către echipa lui Taicheng An, Universitatea de Tehnologie din Guangdong, arată că dezinfecția subletală a apei poate accelera în mod neatenționat răspândirea rezistenței la antibiotice prin promovarea absorbției induse de stres a genelor de rezistență în bacteriile supraviețuitoare.

Folosind un sistem de fotocataliză subletală (Sub-PC) pentru a simula dezinfecția incompletă a apei, acest studiu a investigat sistematic modul în care stresul oxidativ influențează conversia ARG-urilor. Două tulpini primitoare sensibile la antibiotice,Escherichia coliDH5α șiE.coliHB101 au fost expuse la condiții sub-PC și testate pentru inactivarea bacteriană, răspunsurile la stres fiziologic și absorbția ARG folosind o plasmidă care poartă gena de rezistență la ampicilină (amp). Cu o expunere identică sub-PC, abundența bacteriilor a scăzut treptat cu aproximativ 2 logaritmi după 120 de minute, totuși aproape 10% din celule au rămas viabile, reprezentând un grup suficient pentru transferul orizontal de gene prin transformare. În consecință, nivelurile speciilor reactive de oxigen intracelular (ROS) au crescut semnificativ în faza incipientă (0-60 minute), atingând de trei până la patru ori valoarea inițială, în timp ce enzimele antioxidante catalaza (CAT) și superoxid dismutază (SOD) au fost puternic induse, indicând activarea apărării împotriva stresului oxidativ. Pe măsură ce tratamentul a progresat, deteriorarea excesivă a dus la o scădere a nivelurilor de ROS, CAT și SOD, care a fost asociată cu liza și scurgerea celulelor. După absorbția plasmidei, transformanții rezistenți la ampicilină au arătat o persistență crescută sub-PC și au arătat doar o reducere de aproximativ 1 log a abundenței, susținând ideea că achiziția ARG îmbunătățește toleranța la stres. Experimentele de optimizare au arătat că transformarea a fost cea mai eficientă la 37 ° C și a necesitat densități mari de recipient; Randamentul maxim de transformant a fost 10⁸–10⁹ CFU.ml⁻¹, cu 10⁸ CFU.ml⁻¹ ales pentru cuantificare robustă. În aceste condiții optime, frecvențele de transformare au crescut de trei până la patru ori și jumătate, atingând un vârf la 50-60 de minute înainte de a scădea pe măsură ce deteriorarea celulară a crescut. Analizele mecaniciste au arătat că captatorii ROS au atenuat semnificativ efectul de amplificare, dar nu l-au desființat, confirmând că ROS este un factor cheie. Sub-PC a crescut, de asemenea, permeabilitatea membranei, a crescut Ca²⁺ intracelular de aproape patru ori și a scăzut ATP, limitând astfel efluxul de Ca²⁺ și sporind acumularea acestuia. Profilul expresiei genice a confirmat aceste tendințe, arătând o reglare precoce a răspunsului la stres, a genelor antioxidante, de transport membranar și de absorbție a ADN-ului, precum și suprimarea căilor metabolice energetice.

Rezultatele evidențiază un risc critic, dar subestimat în sistemele de tratare a apei: dezinfecția parțial eficientă poate promova răspândirea rezistenței la antibiotice în loc să o prevină. Stresul subletal nu numai că permite bacteriilor să supraviețuiască, dar le crește și în mod activ capacitatea de a dobândi gene de rezistență din mediu. Acest mecanism ar putea contribui la persistența și amplificarea rezistenței la antibiotice în apele uzate, apele de suprafață și ecosistemele din aval.

Surse: