Konvenční dezinfekce odpadních vod pomocí chlóru by mohla usnadnit šíření antimikrobiální rezistence v bakteriích. Podle studie v Centru odsolování a opětovného použití vody KAUST, publikované v časopise Environmental Science &Technology, by místo toho mohlo být součástí řešení ošetření některých druhů odpadních vod ultrafialovým (UV) světlem.
Bakterie se rychle vyvíjejí mechanismy, aby se vyhnuly účinkům antimikrobiálních léků, a tato rezistence stále více ohrožuje veřejné zdraví. Částečně na vině jsou farmaceutické sloučeniny a rezistentní bakterie, které se dostanou do komunálních a zemědělských odpadních vod. Zajímavé je, že antimikrobiální rezistence je ještě vyšší u bakterií po proudu od čistíren než v surové odpadní vodě vstupující do rostlin.
Během dezinfekce odpadních vod se genetický materiál vytrhne z bakterií do okolní vody. Tato extracelulární DNA může obsahovat geny antimikrobiální rezistence. "Velká otázka zní: jsou tyto extracelulární geny rezistence znepokojivé pro veřejné zdraví?" říká postdoktorand KAUST David Mantilla-Calderon. "Na tuto otázku ještě nemáme odpověď, ale prvním předpokladem, který tyto geny musí splňovat, aby byly znepokojující, je to, že musí být uchovány v životaschopné bakteriální buňce. To je možné pouze prostřednictvím procesu zvaného přirozená transformace, který umožňuje extracelulární příjem DNA a integraci do bakteriálního chromozomu."
Mantilla-Calderon a kolegové z KAUST zjistili, že přirozená transformace byla stimulována v bakterii běžně se nacházející ve vodě a půdě, nazývané Acinetobacter baylyi, když byla v přítomnosti vedlejšího produktu chloru, kyseliny bromoacetické. Vedlejší produkt dezinfekce způsobil poškození DNA v bakterii a vyvolal cestu k opravě DNA, o které je známo, že také zvyšuje integraci cizí DNA do genomu bakterií.
Doktorand Nicolas Augsburger dále zkoumal účinky slunečního světla a UV světla na přirozenou transformaci. "Chtěli jsme zjistit, zda existuje bezpečnější způsob dezinfekce ošetřených odpadních vod, aniž by došlo k nárůstu přirozené transformace environmentálních bakterií," vysvětluje.
Zajímavé je, že Augsburger a jeho kolegové zjistili, že podobně jako kyselina bromoacetová sluneční světlo také zvýšilo přirozenou transformaci v Acinetobacter baylyi spuštěním cesty k opravě DNA.
Překvapivě, i když UV světlo také zvýšilo příjem extracelulární DNA do genomu bakterií, geny byly poškozeny do té míry, že již nebyly funkční, na rozdíl od účinku slunečního světla a kyseliny bromoacetické.
"Sluneční světlo zvýšilo integraci cizí DNA až dvakrát," říká Augsburger. "Úsporná milost byla, že i když UV světlo také zvyšuje integraci cizí DNA, stejně jako vedlejší produkty dezinfekce a sluneční světlo, současně poškozuje extracelulární DNA v odpadních vodách do té míry, že i když je převzata bakteriemi, nebude schopna tyto geny vyjádřit."
"Naše studie zpochybňují naši současnou závislost na používání chlóru jako konečného dezinfekčního kroku ve většině čistíren odpadních vod," říká mikrobiolog Peiying Hong, který na studie dohlížel. "Pro dezinfekci vody s nízkým zákalem by mohla být zvážena dezinfekční strategie využívající UV světlo. To by mohlo pomoci minimalizovat příspěvek odpadních vod k antimikrobiální rezistenci."
Hongova laboratoř nyní zkoumá, jak by různé stresory mohly interagovat, aby ovlivnily rychlost příjmu a integrace extracelulární DNA do bakterií.
