Klor kan øge antimikrobiel resistens

Konventionel spildevandsdesinfektion med klor kan lette spredningen af ​​antimikrobiel resistens i bakterier. Behandling af nogle typer spildevand med ultraviolet (UV) lys i stedet kunne være en del af løsningen, ifølge en undersøgelse ved KAUSTs Vandafsaltnings- og genbrugscenter, offentliggjort i tidsskriftet Miljøvidenskab og teknologi .

Bakterier udvikler hurtigt mekanismer til at undgå virkningerne af antimikrobielle lægemidler, og denne modstand truer i stigende grad folkesundheden. Farmaceutiske forbindelser og resistente bakterier, der når kommunalt og landbrugsspildevand, er delvist skylden. Interessant nok, antimikrobiel resistens viser sig at være endnu højere hos bakterier nedstrøms for renseanlæg, end det er i råt spildevand, der kommer ind i anlæggene.

Under spildevandsdesinfektion, genetisk materiale bryder ud af bakterier i det omgivende vand. Dette ekstracellulære DNA kan indeholde antimikrobielle resistensgener. "Det store spørgsmål er:er disse ekstracellulære resistensgener bekymrende for folkesundheden?" siger KAUST postdoc, David Mantilla-Calderon. "Vi har ikke et svar på dette spørgsmål endnu, men den første forudsætning, disse gener skal opfylde for at give anledning til bekymring, er, at de skal opbevares i en levedygtig bakteriecelle. Dette er kun muligt gennem en proces kaldet naturlig transformation, som tillader ekstracellulær DNA-optagelse og integration i det bakterielle kromosom."

Mantilla-Calderon og kolleger på KAUST fandt ud af, at naturlig transformation blev stimuleret i en bakterie, der almindeligvis findes i vand og jord, kaldet Acinetobacter baylyi, når det var i nærvær af klorbiproduktet, bromeddikesyre. Desinfektionsbiproduktet forårsagede DNA-skader i bakterien, inducerer en DNA-reparationsvej, der vides også at øge integrationen af ​​fremmed DNA i bakteriegenomet.

Ph.d. studerende Nicolas Augsburger undersøgte derefter effekten af ​​sollys og UV-lys på naturlig transformation. "Vi ønskede at se, om der var en mere sikker måde at desinficere renset spildevand på uden at fremkalde en stigning i naturlig transformation i miljøbakterier, " forklarer han.

Interessant nok, Augsburger og hans kolleger fandt ud af, at ligner bromeddikesyre, sollys øgede også den naturlige transformation i Acinetobacter baylyi ved at udløse en DNA-reparationsvej.

Overraskende nok, selvom UV-lys også øgede optagelsen af ​​ekstracellulært DNA i bakteriegenomet, generne var blevet beskadiget i en sådan grad, at de ikke længere var funktionelle, i modsætning til effekten af ​​sollys og bromeddikesyre.

"Sollys øgede fremmed DNA-integration op til det dobbelte, " siger Augsburger. "Den frelsende nåde var, at selvom UV-lys også øger fremmed DNA-integration, ligesom desinfektionsbiprodukter og sollys, det beskadiger samtidig ekstracellulært DNA i spildevand til det punkt, at selvom det optages af bakterier, det vil ikke være i stand til at udtrykke disse gener."

"Vores undersøgelser stiller spørgsmålstegn ved vores nuværende afhængighed af brugen af ​​klor som det sidste desinfektionstrin i de fleste spildevandsrensningsanlæg, " siger mikrobiolog Peiying Hong, der overvågede studierne. "En desinfektionsstrategi ved hjælp af UV-lys kunne overvejes til at desinficere vand med lav turbiditet. Dette kunne hjælpe med at minimere spildevandets bidrag til antimikrobiel resistens."

Hongs laboratorium undersøger nu, hvordan forskellige stressfaktorer kan interagere for at påvirke optagelsen og integrationshastigheden af ​​ekstracellulært DNA i bakterier.