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Prueba de cómo los desinfectantes de agua dañan los genes de resistencia a los antibióticos


Cada año, al menos 2 millones de estadounidenses se infectan con bacterias que no pueden tratarse con antibióticos, y al menos 23,000 de estas personas mueren, según los Centros para el Control de Enfermedades.


Sarah Mcquate, Universidad de Washington


Estas bacterias pueden terminar en nuestra agua , por lo que usamos desinfectantes para matar o evitar que crezcan para tratar los desechos y el agua potable.

Pero hasta ahora pocos investigadores han analizado si estos tratamientos son efectivos para eliminar los genes que codifican los rasgos que hacen que estas bacterias sean resistentes a los antibióticos . A algunos investigadores les preocupa que, incluso después del tratamiento , las bacterias no resistentes aún puedan volverse resistentes al captar los genes intactos de las bacterias dañadas resistentes a los antibióticos.

Aunque no está claro si esto está sucediendo actualmente, los investigadores quieren estar preparados para este escenario. Así que un equipo de la Universidad de Washington probó qué tan bien los métodos actuales de desinfección del agua y de las aguas residuales afectan a los genes de resistencia a los antibióticos en el ADN bacteriano. Si bien estos métodos funcionan bien para impedir el crecimiento bacteriano, tuvieron un éxito variado en la degradación o desactivación de un gen representativo de resistencia a los antibióticos.

Los investigadores publicaron recientemente sus resultados en la revista Environmental Science & Technology y están desarrollando un modelo para el tratamiento adecuado de cualquier gen de resistencia a los antibióticos.

«El ADN no es en sí mismo particularmente tóxico o dañino. Pero es importante considerar su destino una vez que esté en el medio ambiente porque puede potencialmente propagar rasgos indeseables en las comunidades bacterianas», dijo el autor correspondiente Michael Dodd, profesor asociado en la UW civil y ambiental. Departamento de Ingeniería. «Hemos encontrado más y más genes de resistencia a los antibióticos médicamente relevantes en el medio ambiente.

«El reconocimiento de que estos genes están presentes en el medio ambiente no es nuevo; otros grupos ya han proporcionado mucha información sobre su comportamiento como contaminantes ambientales. Lo que es exclusivo de nuestro trabajo es que nos estamos enfocando en realmente desentrañar y caracterizar cómo «Una variedad de procesos de desinfección influyen en el destino de tales genes, por lo que podemos entender mejor cómo estos diferentes tratamientos afectan a las bacterias resistentes a los antibióticos y su ADN en nuestra agua».

Las plantas de tratamiento de agua actuales utilizan una variedad de métodos de desinfección. La mayoría implica exponer el agua a la luz ultravioleta o a compuestos que contienen cloro u oxígeno, como el cloro solo o el ozono.

Prueba de cómo los desinfectantes de agua dañan los genes de resistencia a los antibióticos
El estudiante de doctorado de ingeniería civil y ambiental de la Universidad de Washington, Huan, examina qué tan bien crecieron las bacterias en las placas de agar que contienen un antibiótico. Crédito: Mark Stone / Universidad de Washington

Para determinar cómo estos métodos afectan tanto a las bacterias como a los genes de resistencia a los antibióticos , Dodd y su equipo utilizaron un sistema modelo: una bacteria inocua para el suelo llamada Bacillus subtilis . El equipo trabajó con una cepa de B. subtilis que sobreprodución un gen, llamado blt, que produce una proteína que permite a B. subtilis bombear antibióticos, lo que hace que la bacteria sea resistente a una variedad de antibióticos comunes.

Los investigadores expusieron las bacterias a diferentes métodos desinfectantes y luego monitorearon dos cosas: qué tan bien crecieron las bacterias tratadas cuando se las expuso a los antibióticos y si el gen en el interior de las bacterias estaba dañado.

«Como esperábamos, todos los tratamientos que observamos tuvieron éxito en interrumpir la viabilidad bacteriana», dijo el primer autor Huan He, un doctorado en ingeniería civil y ambiental de la Universidad de Washington. «Pero vimos resultados mixtos para el daño del ADN».

En las exposiciones típicas utilizadas para el tratamiento del agua, tres métodos mostraron una degradación o desactivación mayor del 90% del gen: luz UV, ozono y cloro. El equipo determinó que estos tres métodos tienen un gran éxito en la prevención de la propagación de la resistencia a los antibióticos, ya que desactivan las bacterias y dañan el gen de la resistencia.

Pero otros dos desinfectantes llamados dióxido de cloro y monocloramina mostraron casi ningún daño al gen.

«Encontramos que estos dos métodos degradan el ADN tan lentamente que casi nada ha ocurrido durante el tiempo en que el agua está expuesta en condiciones de tratamiento típicas», dijo He. «De hecho, encontramos que el ADN de las bacterias tratadas con dióxido de cloro y monocloramina conserva la capacidad de transferir rasgos de resistencia a los antibióticos a las bacterias no resistentes mucho después de que las bacterias originales hayan sido eliminadas».

Actualmente, el equipo sabe con qué rapidez estos métodos desinfectantes afectan el gen utilizado en el estudio. Ahora los investigadores están desarrollando un modelo que les permitiría estimar qué tan rápido se dañaría cualquier gen.

«Si podemos predecir la eficacia con la que cada método desinfectante desactivaría o degradaría un gen específico, entonces podríamos evaluar mejor las estrategias de tratamiento efectivas para degradar cualquier gen de resistencia a los antibióticos que presente una preocupación», dijo Dodd. «Los procesos de desinfección son herramientas muy importantes para prevenir la propagación de la resistencia a los antibióticos . Estamos tratando de entenderlos mejor para poder diseñarlos y operarlos de manera más efectiva en el futuro».


Más información: Huan He et al, Degradación y desactivación de genes de resistencia a antibióticos bacterianos durante la exposición a cloro libre, monocloramina, dióxido de cloro, ozono, luz ultravioleta e radicales hidroxilo, ciencia y tecnología ambientales (2019). DOI: 10.1021 / acs.est.8b04393Información de la revista: Environmental Science & TechnologyProporcionado por la Universidad de Washington


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