Conventionele desinfectie van afvalwater met chloor zou de verspreiding van antimicrobiële resistentie bij bacteriën kunnen vergemakkelijken. In plaats daarvan zou het behandelen van sommige soorten afvalwater met ultraviolet (UV) licht een deel van de oplossing kunnen zijn, volgens een onderzoek van het KAUST-centrum voor ontzilting en hergebruik van water, gepubliceerd in het tijdschrift Milieuwetenschap en -technologie .

Bacteriën ontwikkelen snel mechanismen om de effecten van antimicrobiële geneesmiddelen te omzeilen, en deze weerstand bedreigt in toenemende mate de volksgezondheid. Farmaceutische verbindingen en resistente bacteriën die het gemeentelijk en landbouwafvalwater bereiken, zijn daar gedeeltelijk debet aan. interessant, antimicrobiële resistentie blijkt zelfs nog hoger te zijn in bacteriën stroomafwaarts van zuiveringsinstallaties dan in ongezuiverd afvalwater dat de installaties binnenkomt.

Tijdens de desinfectie van afvalwater, genetisch materiaal breekt uit bacteriën in het omringende water. Dit extracellulaire DNA kan antimicrobiële resistentiegenen bevatten. "De grote vraag is:zijn deze extracellulaire resistentiegenen van belang voor de volksgezondheid?" zegt KAUST postdoctoraal onderzoeker, David Mantilla Calderon. "We hebben nog geen antwoord op deze vraag, maar de eerste voorwaarde waaraan deze genen moeten voldoen om van belang te zijn, is dat ze zich in een levensvatbare bacteriële cel moeten bevinden. Dit is alleen mogelijk door een proces dat natuurlijke transformatie wordt genoemd, die extracellulaire DNA-opname en integratie in het bacteriële chromosoom mogelijk maakt."

Mantilla-Calderon en collega's van KAUST ontdekten dat natuurlijke transformatie werd gestimuleerd in een bacterie die vaak wordt aangetroffen in water en bodem, genaamd Acinetobacter baylyi, toen het in de aanwezigheid van het chloorbijproduct was, broomazijnzuur. Het desinfectiebijproduct veroorzaakte DNA-schade in de bacterie, het induceren van een DNA-herstelpad waarvan bekend is dat het ook de integratie van vreemd DNA in het bacteriegenoom verhoogt.

doctoraat student Nicolas Augsburger onderzocht vervolgens de effecten van zonlicht en UV-licht op natuurlijke transformatie. "We wilden zien of er een veiligere manier was om behandeld afvalwater te desinfecteren zonder een toename van natuurlijke transformatie in omgevingsbacteriën te veroorzaken, " hij legt uit.

interessant, Augsburger en zijn collega's ontdekten dat, vergelijkbaar met broomazijnzuur, zonlicht verhoogde ook de natuurlijke transformatie in Acinetobacter baylyi door een DNA-herstelpad te activeren.

Verrassend genoeg, hoewel UV-licht ook de opname van extracellulair DNA in het bacteriegenoom verhoogde, de genen waren zo beschadigd dat ze niet langer functioneel waren, in tegenstelling tot het effect van zonlicht en broomazijnzuur.

"Zonlicht verhoogde de integratie van vreemd DNA tot tweevoudig, ", zegt Augsburger. "De goedmaker was dat hoewel UV-licht ook de integratie van vreemd DNA verhoogt, net als bijproducten van desinfectie en zonlicht, het beschadigt tegelijkertijd extracellulair DNA in afvalwater tot het punt dat zelfs als het wordt opgenomen door bacteriën, het zal die genen niet tot expressie kunnen brengen."

"Onze studies stellen vraagtekens bij onze huidige afhankelijkheid van het gebruik van chloor als de laatste desinfectiestap in de meeste afvalwaterzuiveringsinstallaties, " zegt microbioloog Peiying Hong, die de studies begeleidde. "Een desinfectiestrategie met behulp van UV-licht zou kunnen worden overwogen voor het desinfecteren van water met een lage troebelheid. Dit zou kunnen helpen bij het minimaliseren van de bijdrage van afvalwater aan antimicrobiële resistentie."

Het laboratorium van Hong onderzoekt nu hoe verschillende stressoren kunnen interageren om de opname en integratiesnelheid van extracellulair DNA in bacteriën te beïnvloeden.