Konventionell desinfektion av avloppsvatten med klor skulle kunna underlätta spridningen av antimikrobiell resistens hos bakterier. Att behandla vissa typer av avloppsvatten med ultraviolett (UV) ljus istället kan vara en del av lösningen, enligt en studie vid KAUSTs Water Desalination and Reuse Center, publiceras i tidskriften Miljövetenskap och teknik .
Bakterier utvecklar snabbt mekanismer för att undvika effekterna av antimikrobiella läkemedel, och detta motstånd hotar i allt högre grad folkhälsan. Farmaceutiska föreningar och resistenta bakterier som når kommunalt och jordbruks avloppsvatten är delvis skyldiga. Intressant, antimikrobiell resistens visar sig vara ännu högre hos bakterier nedströms från reningsverken än i råavloppsvatten som kommer in i anläggningarna.
Vid desinfektion av avloppsvatten, genetiskt material bryter ut ur bakterier i det omgivande vattnet. Detta extracellulära DNA kan innehålla antimikrobiella resistensgener. "Den stora frågan är:är dessa extracellulära resistensgener av intresse för folkhälsan?" säger KAUST postdoktor, David Mantilla-Calderon. "Vi har inget svar på den här frågan ännu, men den första förutsättningen som dessa gener måste uppfylla för att vara oroande är att de måste förvaras i en livsduglig bakteriecell. Detta är endast möjligt genom en process som kallas naturlig transformation, som tillåter extracellulärt DNA-upptag och integration i bakteriekromosomen."
Mantilla-Calderon och kollegor på KAUST fann att naturlig omvandling stimulerades i en bakterie som vanligtvis finns i vatten och mark, kallas Acinetobacter baylyi, när det var i närvaro av klorbiprodukten, bromättiksyra. Desinfektionsbiprodukten orsakade DNA-skador i bakterien, inducerar en DNA-reparationsväg som är känd för att också öka integrationen av främmande DNA i bakteriegenomet.
Ph.D. Student Nicolas Augsburger undersökte därefter effekterna av solljus och UV-ljus på naturlig transformation. "Vi ville se om det fanns ett säkrare sätt att desinficera renat avloppsvatten utan att provocera fram en ökning av naturlig omvandling i miljöbakterier, " han förklarar.
Intressant, Augsburger och hans kollegor fann att, liknande bromättiksyra, solljus ökade också den naturliga omvandlingen i Acinetobacter baylyi genom att utlösa en DNA-reparationsväg.
Förvånande, även om UV-ljus också ökade upptaget av extracellulärt DNA i bakteriegenomet, generna hade skadats till den grad att de inte längre fungerade, till skillnad från effekten av solljus och bromättiksyra.
"Solljus ökade integreringen av främmande DNA upp till två gånger, " säger Augsburger. "Den frälsande nåden var att även om UV-ljus också ökar integreringen av främmande DNA, precis som desinfektionsbiprodukter och solljus, det skadar samtidigt extracellulärt DNA i avloppsvatten till den grad att även om det tas upp av bakterier, det kommer inte att kunna uttrycka dessa gener."
"Våra studier ifrågasätter vårt nuvarande beroende av användningen av klor som det sista desinfektionssteget i de flesta avloppsreningsverk, " säger mikrobiolog Peiying Hong, som ledde studierna. "En desinfektionsstrategi med UV-ljus kan övervägas för att desinficera vatten med låg grumlighet. Detta kan hjälpa till att minimera avloppsvattnets bidrag till antimikrobiell resistens."
Hongs labb undersöker nu hur olika stressfaktorer kan interagera för att påverka upptag och integrationshastigheter av extracellulärt DNA i bakterier.
