Subletalna dezinfekcija vode lahko nehote spodbudi širjenje odpornosti na antibiotike

Subletalna dezinfekcija vode lahko nehote spodbudi širjenje odpornosti na antibiotike

Študija kaže, da okoljski stresorji ne ubijejo samo bakterij; Prav tako lahko pripravijo preživele celice, da učinkoviteje sprejmejo gene za odpornost, kar vzbuja zaskrbljenost glede širjenja bakterij, odpornih na antibiotike, v vodnih poteh.

Geni za odpornost na antibiotike in bakterije, odporne na antibiotike, so zdaj priznani kot nastajajoči onesnaževalci okolja, ki jih običajno odkrijejo v rekah, jezerih, odplakah in celo oceanih. Vodni sistemi zagotavljajo idealne pogoje za preživetje, interakcijo in širjenje genov odpornosti med mikroorganizmi. Bakterije izmenjujejo genetski material s horizontalnim prenosom genov, vključno s transformacijo, procesom, v katerem celice absorbirajo prosto DNK neposredno iz svojega okolja. Čeprav je znano, da transformacija prispeva k širjenju odpornosti, je njeno obnašanje pod realnimi okoljskimi obremenitvami - kot je nepopolna dezinfekcija - slabo razumljeno. Sodobna obdelava vode se vedno bolj zanaša na napredne tehnologije oksidacije in svetlobe. Vendar pa lahko nihanja v učinkovitosti predelave povzročijo, da bakterije ostanejo žive, vendar pod stresom in ne popolnoma inaktivirane. Razumevanje, kako ta subletalna stanja vplivajo na prenos ARG, je ključnega pomena za zaščito javnega zdravja.

Študija (DOI:10.48130/biocontam-0025-0017), objavljena vBiokontaminant8. decembra 2025 s strani ekipe Taicheng An s tehnološke univerze Guangdong kaže, da lahko subletalna dezinfekcija vode nenamerno pospeši širjenje odpornosti na antibiotike s spodbujanjem stresno povzročenega privzema genov za odpornost pri preživelih bakterijah.

Z uporabo sistema subletalne fotokatalize (Sub-PC) za simulacijo nepopolne dezinfekcije vode je ta študija sistematično raziskala, kako oksidativni stres vpliva na pretvorbo ARG. Dva prejemna seva, občutljiva na antibiotike,Escherichia coliDH5α inE.coliHB101 so bili izpostavljeni sub-PC pogojem in testirani na bakterijsko inaktivacijo, fiziološke odzive na stres in privzem ARG z uporabo plazmida, ki nosi gen za odpornost na ampicilin (amp). Z enako izpostavljenostjo sub-PC se je število bakterij postopoma zmanjšalo za približno 2 logaritma po 120 minutah, vendar je skoraj 10% celic ostalo sposobnih za preživetje, kar predstavlja zadosten bazen za horizontalni prenos genov s transformacijo. V skladu s tem so se ravni intracelularnih reaktivnih kisikovih vrst (ROS) znatno povečale v zgodnji fazi (0–60 minut) in dosegle tri- do štirikratno izhodiščno vrednost, medtem ko sta bila antioksidativna encima katalaza (CAT) in superoksid dismutaza (SOD) močno inducirana, kar kaže na aktivacijo obrambe proti oksidativnemu stresu. Ko je zdravljenje napredovalo, je čezmerna škoda povzročila zmanjšanje ravni ROS, CAT in SOD, kar je bilo povezano z lizo in uhajanjem celic. Po prevzemu plazmida so na ampicilin odporni transformanti pokazali povečano obstojnost pod sub-PC in le približno 1 log zmanjšanje številčnosti, kar podpira idejo, da pridobivanje ARG izboljša toleranco na stres. Optimizacijski poskusi so pokazali, da je bila transformacija najbolj učinkovita pri 37 °C in je zahtevala visoko gostoto prejemnikov; Največji izkoristek transformanta je bil 10⁸–10⁹ CFU·ml⁻¹, pri čemer je bilo za zanesljivo kvantifikacijo izbrano 10⁸ CFU·ml⁻¹. V teh optimalnih pogojih so se frekvence transformacije povečale za tri- do štiriinpolkrat in dosegle vrh pri 50–60 minutah, preden so se zmanjšale, ko se je poškodba celic povečala. Mehanske analize so pokazale, da so čistilci ROS znatno oslabili učinek ojačanja, vendar ga niso odpravili, kar potrjuje, da je ROS ključni dejavnik. Sub-PC je prav tako povečal prepustnost membrane, skoraj štirikrat povečal intracelularni Ca²⁺ in zmanjšal ATP, s čimer je omejil iztok Ca²⁺ in povečal njegovo kopičenje. Profiliranje genske ekspresije je potrdilo te trende in pokazalo zgodnjo regulacijo odziva na stres, antioksidantov, membranskega transporta in genov za privzem DNA ter zatiranje presnovnih poti energije.

Rezultati poudarjajo kritično, a podcenjeno tveganje v sistemih za čiščenje vode: delno učinkovita dezinfekcija lahko spodbuja širjenje odpornosti na antibiotike, namesto da bi jo preprečila. Subletalni stres ne le omogoča bakterijam preživetje, ampak tudi aktivno povečuje njihovo sposobnost pridobivanja genov za odpornost iz okolja. Ta mehanizem bi lahko prispeval k obstojnosti in povečanju odpornosti na antibiotike v odpadnih vodah, površinskih vodah in nižjih ekosistemih.

Viri: