Wie gut Desinfektionsmittel für Wasser Antibiotikaresistenzgene schädigen
Die Wasserdesinfektion kann helfen, die Ausbreitung von antibiotikaresistenten Bakterien zu verhindern, aber was ist mit ihren Genen?
Jedes Jahr sind mindestens 2 Millionen Amerikaner mit Bakterien infiziert, die nicht mit Antibiotika behandelt werden können, und mindestens 23.000 dieser Menschen sterben, so das Center for Disease Control.
Das UW-Team setzte Bakterien, die ein Antibiotikaresistenzgen exprimieren, UV-Licht aus, um zu sehen, wie schnell das Gen beschädigt werden würde.
Mark Stone/University of Washington
Diese Bakterien können in unserem Wasser landen, weshalb wir sie mit Desinfektionsmitteln abtöten oder am Wachstum hindern, um sowohl Abfälle als auch Trinkwasser zu behandeln.
Aber bisher haben nur wenige Forscher untersucht, ob diese Behandlungen wirksam sind, um die Gene zu entfernen, die für die Eigenschaften kodieren, die diese Bakterien gegen Antibiotika resistent machen. Einige Forscher befürchten, dass auch nach der Behandlung bisher nicht resistente Bakterien noch resistent werden könnten, indem sie intakte Gene aufnehmen, die von beschädigten antibiotikaresistenten Bakterien übrig bleiben.
Obwohl nicht klar ist, ob dies derzeit der Fall ist, wollen die Forscher auf dieses Szenario vorbereitet sein. So testete ein Team der University of Washington, wie gut aktuelle Wasser- und Abwasserdesinfektionsmethoden die Gene der Antibiotikaresistenz in der bakteriellen DNA beeinflussen. Während diese Methoden gut funktionieren, um das Bakterienwachstum zu verhindern, hatten sie unterschiedliche Erfolge beim Abbau oder der Deaktivierung eines repräsentativen Antibiotikaresistenzgens.
Die Forscher haben ihre Ergebnisse kürzlich in der Zeitschrift Environmental Science & Technology veröffentlicht und entwickeln ein Modell für die richtige Behandlung aller Antibiotikaresistenzgene.
"Die DNA an sich ist nicht besonders giftig oder schädlich. Aber es ist wichtig, ihr Schicksal zu bedenken, wenn sie in der Umwelt ist, denn sie kann potenziell unerwünschte Eigenschaften in Bakteriengemeinschaften verbreiten", sagte der korrespondierende Autor Michael Dodd, außerordentlicher Professor in der Abteilung für Bau- und Umwelttechnik der UW. "Wir haben immer mehr medizinisch relevante Antibiotikaresistenzgene in der Umwelt gefunden.
"Die Erkenntnis, dass diese Gene in der Umwelt vorhanden sind, ist nicht neu - andere Gruppen haben bereits viele Informationen über ihr Verhalten als Umweltkontaminanten geliefert. Das Einzigartige an unserer Arbeit ist, dass wir uns darauf konzentrieren, wirklich zu entwirren und zu charakterisieren, wie eine Vielzahl von Desinfektionsprozessen das Schicksal solcher Gene beeinflusst, damit wir besser verstehen können, wie diese verschiedenen Behandlungen antibiotikaresistente Bakterien und ihre DNA in unserem Wasser beeinflussen."
Die heutigen Wasseraufbereitungsanlagen verwenden eine Vielzahl von Desinfektionsmethoden. Meistens geht es darum, das Wasser UV-Licht oder chlor- oder sauerstoffhaltigen Verbindungen wie Chlor oder Ozon auszusetzen.
Um festzustellen, wie diese Methoden sowohl Bakterien als auch Antibiotikaresistenzgene beeinflussen, verwendeten Dodd und sein Team ein Modellsystem: ein harmloses Bodenbakterium namens Bacillus subtilis. Das Team arbeitete mit einem Stamm von B. subtilis, der ein Gen namens blt überproduzierte, das ein Protein herstellt, das B. subtilis Antibiotika herauspumpen lässt - und das Bakterium resistent gegen eine Vielzahl von gängigen Antibiotika macht.
Die Forscher setzten die Bakterien verschiedenen Desinfektionsmethoden aus und beobachteten dann zwei Dinge: Wie gut behandelte Bakterien wuchsen, wenn sie Antibiotika ausgesetzt waren, und ob das Gen im Inneren der Bakterien beschädigt war.
"Wie erwartet, waren alle von uns untersuchten Behandlungen erfolgreich bei der Störung der bakteriellen Lebensfähigkeit", sagte der Erstautor Huan He, Doktorand der Bau- und Umwelttechnik an der Universität UW. "Aber wir sahen gemischte Ergebnisse für DNA-Schäden."
Bei typischen Expositionen, die zur Wasseraufbereitung verwendet wurden, zeigten drei Methoden einen Abbau oder eine Deaktivierung des Gens von mehr als 90%: UV-Licht, Ozon und Chlor. Das Team stellte fest, dass diese drei Methoden weitgehend erfolgreich sind, um die Ausbreitung der Antibiotikaresistenz zu verhindern, indem sie sowohl die Bakterien deaktivieren als auch das Resistenzgen schädigen.
Aber zwei weitere Desinfektionsmittel namens Chlordioxid und Monochloramin zeigten kaum Schäden am Gen.
"Wir haben festgestellt, dass diese beiden Methoden die DNA so langsam abbauen, dass fast nichts während der Zeit passiert ist, in der Wasser unter typischen Behandlungsbedingungen exponiert wird", sagt He. "Tatsächlich haben wir festgestellt, dass die DNA von Bakterien, die mit Chlordioxid und Monochloramin behandelt wurden, die Fähigkeit behält, Antibiotikaresistenzeigenschaften auf nicht resistente Bakterien zu übertragen, lange nachdem die ursprünglichen Bakterien abgetötet wurden."
Derzeit weiß das Team, wie schnell diese Desinfektionsmethoden das in der Studie verwendete Gen beeinflussen. Jetzt entwickeln die Forscher ein Modell, mit dem sie abschätzen können, wie schnell ein Gen beschädigt wird.
"Wenn wir vorhersagen können, wie effektiv jede Desinfektionsmethode ein bestimmtes Gen deaktivieren oder abbauen würde, dann können wir effektive Behandlungsstrategien für den Abbau eines Antibiotikaresistenzgens, das ein Problem darstellt, besser bewerten", sagte Dodd. "Desinfektionsprozesse sind sehr wichtige Instrumente, um die Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen zu verhindern. Wir versuchen, sie besser zu verstehen, damit wir sie in Zukunft effektiver gestalten und betreiben können."
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
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