Antibiotikaresistens breder sig fra spildevandsrensningsanlæg

Produkterne fra spildevandsrensning har vist sig at indeholde spormængder af antibiotika-resistent DNA. Disse produkter genindføres ofte til miljøet og vandforsyningen, potentielt resultere i spredning af antibiotikaresistens. Som sådan, forskere ved University of Southern California Viterbi School of Engineering har studeret udviklingen af ​​disse potentielt skadelige og farlige gener i spildevandsbehandlingsprocesser. Deres resultater, udgivet i Miljøvidenskab og -teknologi , indikerer, at selv lave koncentrationer af blot en enkelt type antibiotika fører til resistens over for flere klasser af antibiotika.

"Vi kommer hurtigt til et skræmmende sted, der kaldes en "post-antibiotisk verden, "hvor vi ikke længere kan bekæmpe infektioner med antibiotika længere, fordi mikrober har tilpasset sig til at være modstandsdygtige over for disse antibiotika, sagde Adam Smith, assisterende professor i civil- og miljøteknik ved USC og ledende efterforsker af undersøgelsen. "Desværre, konstruerede vandbehandlingssystemer ender med at blive en slags hotbed for antibiotikaresistens."

Størstedelen af ​​de antibiotika, vi indtager, metaboliseres i vores kroppe. Imidlertid, små mængder passerer gennem os i vores affald, som derefter føres til rensningsanlæg. På disse anlæg, en af ​​de almindelige måder, hvorpå spildevandet renses, er med en membranbioreaktor, som både bruger et filtreringssystem og en biologisk proces, hvor mikroskopiske bakterier forbruger affaldsstoffer.

Mens man indtager det organiske affald, bakterierne møder antibiotika og udtrykker resistensgener, der reducerer effektiviteten af ​​disse lægemidler. Disse resistensgener kan derefter overføres fra forælder til dattercelle og mellem naboer gennem en proces kendt som horisontal genoverførsel.

Når bakterierne spiser, formerer sig og vokser, der akkumuleres et overskud kaldet biomasse. Et typisk spildevandsrensningsanlæg producerer tonsvis af biomasse hver dag. Når først behandlet, det bortskaffes på lossepladser eller bruges som gødning til landbrug og husdyrfoderafgrøder.

I et endnu mere uhyggeligt scenarie, små mængder antibiotikaresistente bakterier og fritflydende DNA kommer igennem filtreringsmembranen og kommer ud på den anden side af renseanlægget i det, der kaldes spildevandet, eller vandstrømmen, der forlader anlægget. I Los Angeles, noget af dette vil blive dumpet i L.A.-floden og Stillehavet, mens resten genbruges til kunstvanding, bilvask, brandslukning, eller for at genopbygge det tilførte grundvand, en fælles kilde til drikkevand.

Holdet, også inklusive Ali Zarei-Baygi, undersøgelsens førsteforfatter og ph.d. studerende ved USC, Moustapha Harb, postdoc ved USC, Philip Wang, Ph.D. studerende ved USC, og Lauren Stadler, assisterende professor ved Rice University, mener, at mængden af ​​antibiotikaresistente organismer dannet i renseanlæg kan reduceres gennem ændringer i behandlingsprocesserne. For eksempel, ved at anvende iltfri, eller anaerob, processer frem for aerobe processer, og ved at anvende membranfiltrering.

Derfor, for deres studie, de brugte en lille anaerob membranbioreaktor og sammenlignede de resulterende antibiotikaresistensprofiler i biomassen og spildevandet med hinanden og med de forskellige koncentrationer og typer af antibiotika, de introducerede i systemet.

De opdagede to nøglefund:modstanden i biomassen og spildevandet er forskellig, og derfor kan det ene ikke bruges til at forudsige det andet; og de sammenhænge, ​​de fandt mellem det tilføjede antibiotikum og resistensgenerne, var ikke altid entydige. Faktisk, deres resultater indikerede multilægemiddelresistens, hvor bakterier havde gener, der muliggjorde resistens over for flere klasser af antibiotika.

"Multilægemiddelresistensen ser ud til at være den mest alarmerende virkning af dette, " sagde Smith. "Uanset de indflydende antibiotika, om det kun er en eller virkelig lave koncentrationer, der er sandsynligvis meget multi-drug resistens, der breder sig."

De mener, at dette skyldes tilstedeværelsen af ​​genelementer kaldet plasmider. Et plasmid kan bære resistensgener for flere forskellige typer antibiotika, resulterer i positive korrelationer mellem en type antibiotika og resistensgenet i en anden. Dette komplicerer ikke kun tingene yderligere, men det kan være ekstremt farligt. På grund af deres ekstremt lille størrelse-1, 000 gange mindre end bakterier – fritflydende plasmider kan nemt komme igennem filtreringssystemet i behandlingsprocessen og forlade anlægget i spildevandet.

Holdet ser nu nærmere på sammensætningen af ​​spildevandet og planlægger at anvende det, de har lært, på andre affaldsstrømme, såsom dyreaffald, gennem et partnerskab med USDA.