13:00 
Исследование показывает, что стрессоры окружающей среды не просто убивают бактерии; они также могут стимулировать выжившие клетки более эффективно поглощать гены устойчивости, вызывая обеспокоенность по поводу того, как устойчивые к антибиотикам бактерии могут распространяться в водной среде.
Гены устойчивости к антибиотикам и устойчивые к антибиотикам бактерии теперь признаны новыми загрязнителями окружающей среды, широко обнаруживаемыми в реках, озерах, сточных водах и даже океанах. Водные системы создают идеальные условия для сохранения, взаимодействия и распространения генов устойчивости среди микроорганизмов. Бактерии обмениваются генетическим материалом посредством горизонтального переноса генов, включая трансформацию, процесс, при котором клетки напрямую поглощают свободную ДНК из окружающей среды. Хотя известно, что трансформация способствует распространению резистентности, ее поведение в условиях реального экологического стресса, такого как неполная дезинфекция, остается плохо изученным. Современная очистка воды все больше опирается на передовые технологии окисления и света, однако колебания эффективности очистки могут оставить бактерии живыми, но подвергнутыми стрессу, а не полностью инактивированными. Понимание того, как эти сублетальные условия влияют на передачу ARG, имеет решающее значение для защиты общественного здравоохранения.
Исследование (DOI:10.48130/biocontam-0025-0017), опубликованное в журнале Biocontaminant 8 декабря 2025 года командой Тайчэна Аня из Технологического университета Гуандуна, показывает, что Сублетальная дезинфекция воды может непреднамеренно ускорить распространение устойчивости к антибиотикам, способствуя вызванному стрессом поглощению генов устойчивости у выживших бактерий.
Используя систему сублетального фотокатализа (суб-ПК) для имитации неполной дезинфекции воды, в этом исследовании систематически оценивалось, как окислительный стресс влияет на трансформацию ARG. Два чувствительных к антибиотикам штамма-реципиента: Escherichia coli DH5? и E. coli HB101, подвергались воздействию суб-PC и оценивались на предмет бактериальной инактивации, физиологических стрессовых реакций и поглощения ARG с использованием плазмиды, несущей ген устойчивости к ампициллину (amp). При идентичном воздействии суб-ПК численность бактерий постепенно снижалась примерно на 2 log через 120 минут, однако почти 10% клеток оставались жизнеспособными, обеспечивая достаточный пул для горизонтального переноса генов посредством трансформации. Соответственно, внутриклеточные уровни активных форм кислорода (АФК) заметно увеличивались на ранней фазе (0–60 минут), достигая в три-четыре раза выше исходного уровня, в то время как антиоксидантные ферменты каталаза (КАТ) и супероксиддисмутаза (СОД) были сильно индуцированы, что указывает на активацию защиты от окислительного стресса. По мере продвижения лечения чрезмерное повреждение приводило к снижению уровней АФК, КАТ и СОД, что соответствовало лизису и утечке клеток. После поглощения плазмиды трансформанты, устойчивые к ампициллину, демонстрировали повышенную устойчивость под действием суб-PC, демонстрируя лишь ~1 log снижение численности, что подтверждает представление о том, что приобретение ARG улучшает стрессоустойчивость. Эксперименты по оптимизации показали, что трансформация была наиболее эффективной при 37 ° C и требовала высокой плотности реципиентов; максимальный выход трансформантов наблюдался при 10?–10? КОЕ·мл??, при этом для надежного количественного определения было выбрано 10? КОЕ·мл??. В этих оптимальных условиях частота трансформации увеличивалась в три-четыре с половиной раза, достигая максимума через 50–60 минут, а затем снижалась по мере накопления клеточных повреждений. Механистический анализ показал, что поглотители АФК значительно ослабляют, но не устраняют эффект усиления, подтверждая, что АФК являются ключевым фактором. Суб-ПК также увеличивал проницаемость мембран, повышал внутриклеточный Ca?? почти в четыре раза и истощал АТФ, ограничивая отток Ca?? и усиливая его накопление. Профилирование экспрессии генов подтвердило эти тенденции, показав раннюю активацию генов реакции на стресс, антиоксидантов, мембранного транспорта и поглощения ДНК, а также подавление путей энергетического метаболизма.
Результаты подчеркивают критический, но недооцененный риск в системах очистки воды: частично эффективная дезинфекция может способствовать, а не предотвращать распространение устойчивости к антибиотикам. Сублетальный стресс не только позволяет бактериям выживать, но и активно повышает их способность приобретать гены устойчивости из окружающей среды. Этот механизм может способствовать сохранению и усилению устойчивости к антибиотикам в сточных водах, поверхностных водах и экосистемах нижнего течения.
