Subletálna dezinfekcia vody môže neúmyselne podporiť šírenie rezistencie na antibiotiká

Subletálna dezinfekcia vody môže neúmyselne podporiť šírenie rezistencie na antibiotiká

Štúdia ukazuje, že environmentálne stresory nezabíjajú len baktérie; Môžu tiež pripraviť prežívajúce bunky, aby efektívnejšie prijímali gény rezistencie, čo vyvoláva obavy zo šírenia baktérií odolných voči antibiotikám vo vodných cestách.

Gény rezistencie na antibiotiká a baktérie rezistentné na antibiotiká sú teraz uznávané ako vznikajúce environmentálne kontaminanty, ktoré sa bežne detegujú v riekach, jazerách, odpadových vodách a dokonca aj v oceánoch. Vodné systémy poskytujú ideálne podmienky na prežitie, interakciu a šírenie génov rezistencie medzi mikroorganizmami. Baktérie si vymieňajú genetický materiál prostredníctvom horizontálneho prenosu génov vrátane transformácie, čo je proces, pri ktorom bunky absorbujú voľnú DNA priamo zo svojho prostredia. Hoci je známe, že transformácia prispieva k šíreniu rezistencie, jej správanie pri realistických environmentálnych stresoch - ako je neúplná dezinfekcia - je zle pochopené. Moderná úprava vody sa čoraz viac spolieha na pokročilé technológie oxidácie a svetla. Kolísanie účinnosti spracovania však môže viesť k tomu, že baktérie zostávajú nažive, ale sú stresované a nie sú úplne inaktivované. Pochopenie toho, ako tieto subletálne podmienky ovplyvňujú prenos ARG, je rozhodujúce pre ochranu verejného zdravia.

Štúdia (DOI:10.48130/biocontam-0025-0017) publikovaná v r.Biokontaminantdňa 8. decembra 2025 tímom Taicheng An, Guangdong University of Technology, ukazuje, že subletálna dezinfekcia vody môže neúmyselne urýchliť šírenie rezistencie na antibiotiká tým, že podporuje stresom vyvolané vychytávanie génov rezistencie u prežívajúcich baktérií.

Pomocou systému subletálnej fotokatalýzy (Sub-PC) na simuláciu neúplnej dezinfekcie vody táto štúdia systematicky skúmala, ako oxidačný stres ovplyvňuje konverziu ARG. Dva kmene príjemcu citlivé na antibiotiká,Escherichia coliDH5α aE.coliHB101 boli vystavené sub-PC podmienkam a testované na bakteriálnu inaktiváciu, fyziologické stresové reakcie a príjem ARG s použitím plazmidu nesúceho gén rezistencie na ampicilín (amp). Pri identickej expozícii sub-PC sa početnosť baktérií po 120 minútach postupne znižovala asi o 2 logaritmy, no takmer 10 % buniek zostalo životaschopných, čo predstavuje dostatočný súbor pre horizontálny prenos génov transformáciou. V súlade s tým sa hladiny intracelulárnych reaktívnych foriem kyslíka (ROS) výrazne zvýšili v skorej fáze (0–60 minút), pričom dosiahli troj- až štvornásobok základnej hodnoty, zatiaľ čo antioxidačné enzýmy kataláza (CAT) a superoxiddismutáza (SOD) boli silne indukované, čo naznačuje aktiváciu obrany proti oxidačnému stresu. Ako liečba postupovala, nadmerné poškodenie viedlo k zníženiu hladín ROS, CAT a SOD, čo bolo spojené s lýzou a únikom buniek. Po absorpcii plazmidu vykazovali transformanty rezistentné na ampicilín zvýšenú perzistenciu pod sub-PC a vykazovali iba približne 1 log zníženie množstva, čo podporuje názor, že akvizícia ARG zlepšuje toleranciu stresu. Optimalizačné experimenty odhalili, že transformácia bola najúčinnejšia pri 37 °C a vyžadovala vysoké hustoty recipientov; Maximálny výťažok transformantov bol 108-10' CFU·ml⁻1, pričom 108 CFU·ml⁻1 bolo vybraných na robustnú kvantifikáciu. Za týchto optimálnych podmienok sa transformačné frekvencie zvýšili tri až štyri a pol násobne, pričom vrchol dosiahli 50 až 60 minút a potom sa znížili, keď sa zvýšilo poškodenie buniek. Mechanické analýzy ukázali, že lapače ROS výrazne zoslabili účinok zosilnenia, ale nezrušili ho, čo potvrdilo, že ROS je kľúčovou hnacou silou. Sub-PC tiež zvýšil permeabilitu membrány, zvýšil intracelulárny Ca2+ takmer štvornásobne a znížil ATP, čím obmedzil odtok Ca2+ a zvýšil jeho akumuláciu. Profilovanie génovej expresie potvrdilo tieto trendy a ukázalo sa skorá upregulácia stresovej reakcie, génov antioxidantov, membránového transportu a absorpcie DNA, ako aj potlačenie energetických metabolických dráh.

Výsledky poukazujú na kritické, ale podceňované riziko v systémoch úpravy vody: čiastočne účinná dezinfekcia môže podporiť šírenie rezistencie na antibiotiká namiesto toho, aby jej predchádzala. Subletálny stres nielenže umožňuje baktériám prežiť, ale tiež aktívne zvyšuje ich schopnosť získavať gény rezistencie z prostredia. Tento mechanizmus by mohol prispieť k pretrvávaniu a zosilneniu antibiotickej rezistencie v odpadových vodách, povrchových vodách a ekosystémoch po prúde.

Zdroje: