亚致死水消毒可能会无意中促进抗生素耐药性的传播

亚致死水消毒可能会无意中促进抗生素耐药性的传播

研究表明，环境压力不仅会杀死细菌，还会杀死细菌。它们还可以激发存活细胞更有效地吸收耐药基因，引发人们对抗生素耐药细菌在水道中传播的担忧。

抗生素抗性基因和抗生素抗性细菌现在被认为是新兴的环境污染物，通常在河流、湖泊、污水甚至海洋中发现。水生系统为微生物中抗性基因的生存、相互作用和传播提供了理想的条件。细菌通过水平基因转移（包括转化）交换遗传物质，这是细胞直接从环境中吸收游离DNA的过程。尽管已知转化会导致耐药性的传播，但其在现实环境压力（例如不完全消毒）下的表现却知之甚少。现代水处理越来越依赖先进的氧化和光技术。然而，处理效率的波动可能会导致细菌仍然存活，但受到压力并且未完全失活。了解这些亚致死条件如何影响 ARG 传播对于保护公众健康至关重要。

发表于的一项研究 (DOI:10.48130/biocontam-0025-0017)生物污染物广东工业大学安太成团队于 2025 年 12 月 8 日发表的研究表明，亚致死水消毒可以通过促进应激诱导的存活细菌对耐药基因的摄取，从而无意中加速抗生素耐药性的传播。

本研究利用亚致死光催化（Sub-PC）系统模拟不完全水消毒，系统地研究了氧化应激如何影响ARGs的转化。两种抗生素敏感受体菌株，大肠杆菌DH5α 和大肠杆菌将 HB101 暴露于亚 PC 条件下，并使用携带氨苄青霉素抗性基因 (amp) 的质粒测定细菌失活、生理应激反应和 ARG 摄取。在相同的亚 PC 暴露下，120 分钟后细菌丰度逐渐下降约 2 个对数，但几乎 10% 的细胞仍然存活，这代表了通过转化进行水平基因转移的足够池。因此，细胞内活性氧（ROS）水平在早期（0-60分钟）显着增加，达到基线值的三到四倍，同时抗氧化酶过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）被强烈诱导，表明针对氧化应激的防御被激活。 As treatment progressed, excessive damage led to a decrease in ROS, CAT, and SOD levels, which was associated with cell lysis and leakage.质粒摄取后，氨苄青霉素抗性转化体在亚 PC 下表现出持久性增加，并且丰度仅减少约 1 个对数，这支持了 ARG 获取提高了胁迫耐受性的观点。 Optimization experiments revealed that transformation was most efficient at 37 °C and required high recipient densities; The maximum transformant yield was 10⁸–10⁹ CFU·ml⁻¹, with 10⁸ CFU·ml⁻¹ chosen for robust quantification.在这些最佳条件下，转化频率增加了三到四倍半，在 50-60 分钟时达到峰值，然后随着细胞损伤的增加而降低。机理分析表明，ROS 清除剂显着减弱了放大效应，但并未消除它，证实了 ROS 是一个关键驱动因素。 Sub-PC 还增加了膜通透性，使细胞内 Ca2+ 增加了近四倍，并减少了 ATP，从而限制了 Ca2+ 外流并增强了其积累。基因表达谱证实了这些趋势，显示应激反应、抗氧化剂、膜运输和 DNA 摄取基因的早期上调，以及能量代谢途径的抑制。

结果凸显了水处理系统中一个关键但被低估的风险：部分有效的消毒可能会促进而不是阻止抗生素耐药性的传播。亚致死应激不仅使细菌能够生存，而且还积极增强它们从环境中获取抗性基因的能力。这种机制可能有助于废水、地表水和下游生态系统中抗生素耐药性的持续存在和放大。

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