Konventionel spildevandsdesinfektion ved hjælp af klor kan lette spredningen af antimikrobiel resistens hos bakterier. Behandling af nogle typer spildevand med ultraviolet (UV) lys i stedet kunne være en del af løsningen, ifølge en undersøgelse på KAUST's Water Afsaltning og Genbrug Center, offentliggjort i tidsskriftet Environmental Science & Technology.
Bakterier er hurtigt ved at udvikle mekanismer til at undgå virkningerne af antimikrobielle lægemidler, og denne resistens er i stigende grad truer folkesundheden. Farmaceutiske forbindelser og resistente bakterier, der når kommunale og landbrug spildevand er delvis skyld. Interessant, antimikrobiel resistens er fundet at være endnu højere i bakterier nedstrøms fra rensningsanlæg, end det er i rå spildevand ind i planterne.
Under spildevandsdesinfektion bryder genetisk materiale ud af bakterier i det omgivende vand. Dette ekstracellulære DNA kan indeholde antimikrobielle resistensgener. "Det store spørgsmål er: Er disse ekstracellulære resistens gener af bekymring for folkesundheden?" siger KAUST postdoc stipendiat, David Mantilla-Calderon. "Vi har ikke et svar på dette spørgsmål endnu, men den første forudsætning disse gener skal opfylde for at være bekymret er, at de skal være næret i en levedygtig bakteriecelle. Dette er kun muligt gennem en proces kaldet naturlig transformation, som giver mulighed for ekstracellulær DNA-optagelse og integration i bakteriekromosomet."
Mantilla-Calderon og kolleger på KAUST fandt, at naturlig transformation blev stimuleret i en bakterie, der almindeligvis findes i vand og jord, kaldet Acinetobacter baylyi, da det var i overværelse af klor biprodukt, bromoacetic syre. Desinfektionen af produkt forårsaget DNA-skader i bakterien, inducerende en DNA reparation vej, der er kendt for også at øge integrationen af udenlandske DNA i bakterier genom.
Ph.D. studerende Nicolas Augsburger næste undersøgt virkningerne af sollys og UV-lys på naturlig transformation. "Vi ønskede at se, om der var en sikrere måde at desinficere behandlet spildevand uden at fremprovokere en stigning i naturlig transformation i miljømæssige bakterier," forklarer han.
Interessant, Augsburger og hans kolleger fandt, at i lighed med bromacetic syre, sollys også øget naturlig transformation i Acinetobacter baylyi ved at udløse en DNA reparation vej.
Overraskende nok, selv om UV-lys også øget optagelsen af ekstracellulære DNA i bakterier genom, generne var blevet beskadiget i det omfang, at de ikke længere var funktionelle, i modsætning til effekten af sollys og bromacetic syre.
"Sollys øgede den udenlandske DNA-integration op til det to gange," siger Augsburger. "Den frelsende nåde var, at selv om UV-lys også øger udenlandske DNA-integration, ligesom desinfektion biprodukter og sollys, det samtidig skader ekstracellulære DNA i spildevand til det punkt, at selv om det er taget op af bakterier, vil det ikke være i stand til at udtrykke disse gener."
"Vores undersøgelser sætter spørgsmålstegn ved vores nuværende afhængighed af brugen af klor som det endelige desinfektionstrin i de fleste spildevandsrensningsanlæg," siger mikrobiolog Peiying Hong, som overvågede undersøgelserne. "En desinfektionsstrategi ved hjælp af UV-lys kan overvejes til desinficering af vand med lav turbiditet. Dette kan bidrage til at minimere spildevandsbidraget til antimikrobiel resistens."
Hong's lab er nu ved at undersøge, hvordan forskellige stressorer kan interagere for at påvirke optagelse og integration satser for ekstracellulære DNA i bakterier.
