Neue Studie zeigt, dass Mikroplastik zu „Hubs“ für Krankheitserreger und antibiotikaresistente Bakterien wird

Neue Studie zeigt, dass Mikroplastik zu „Hubs“ für Krankheitserreger und antibiotikaresistente Bakterien wird

Nur eine Verwendung eines Gesichtspeelings kann 5.000 bis 100.000 Mikroplastik in die Umwelt abgeben. Bildnachweis: NJIT

Es wird geschätzt, dass eine durchschnittlich große Kläranlage, die ungefähr 400.000 Einwohner versorgt, täglich bis zu 2.000.000 Mikroplastikpartikel an die Umwelt abgibt. Dennoch lernen die Forscher immer noch die Auswirkungen dieser ultrafeinen Kunststoffpartikel mit einer Länge von weniger als 5 Millimetern auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit kennen, die in Kosmetika, Zahnpasta und Mikrofasern für Kleidung, in unseren Lebensmitteln, in unserer Luft und in unserem Trinkwasser enthalten sind.


Jetzt haben Forscher am New Jersey Institute of Technology gezeigt, dass allgegenwärtige Mikroplastik zu “Zentren” für werden kann Antibiotika-resistente Bakterien und Krankheitserreger zu entwickeln, nachdem sie häusliche Abwasserkanäle gewaschen haben und Abfall Verarbeitungsbetriebe – bilden auf ihrer Oberfläche eine viskose Schicht aus Aufbau oder Biofilm, die es pathogenen Mikroorganismen und Antibiotika-Abfällen ermöglicht, sich anzulagern und zu vermischen.

In den in der Gefahrstoffbrief JournalForscher haben bestimmte Stämme von entdeckt Bakterien Schüler Antibiotika Resistenz Bis zu 30 Mal zu Lebzeiten Mikroplastik Biofilme, die sich in den Belebtschlammanlagen kommunaler Kläranlagen bilden können.

“Eine Reihe neuerer Studien hat sich auf die negativen Auswirkungen konzentriert, die Millionen Tonnen Mikroplastikabfälle pro Jahr auf unsere Süßwasser- und Meeresumwelt haben. Bisher war die Rolle von Mikroplastik bei der Abwasserbehandlung in unseren Städten jedoch weitgehend unbekannt.” sagte Mengyan Li, außerordentlicher Professor für Chemie und Umweltwissenschaften am NJIT und entsprechender Autor der Studie. „Diese Kläranlagen können Hotspots sein, an denen verschiedene Chemikalien, antibiotikaresistente Bakterien und Krankheitserreger zusammenlaufen. Unsere Studie zeigt, dass Mikroplastik als Vektoren fungieren kann und ein unmittelbares Risiko für die Umwelt darstellt. Wasserbiota und die menschliche Gesundheit, wenn sie den Wasseraufbereitungsprozess umgehen . “”

„Die meisten Kläranlagen sind nicht für die Entfernung von Mikroplastik ausgelegt, daher werden sie ständig an die Empfangsumgebung abgegeben“, fügte Dung Ngoc Pham, Ph.D. NJIT, hinzu. Kandidat und Erstautor der Studie. „Unser Ziel war es festzustellen, ob Mikroplastik die antibiotikaresistenten Bakterien im Belebtschlamm in kommunalen Kläranlagen anreichert oder nicht, und wenn ja, mehr über die beteiligten mikrobiellen Gemeinschaften zu erfahren.

In ihrer Studie sammelte das Team Chargen von Schlammproben von drei Kläranlagen im Norden von New Jersey Laborinokulation von Proben mit zwei gängigen kommerziellen Mikroplastiken: Polyethylen (PE) und Polystyrol (PS). Das Team verwendete eine Kombination aus quantitativer PCR und Sequenzierungstechniken der nächsten Generation, um Bakterienarten zu identifizieren, die dazu neigen, auf Mikroplastik zu wachsen, und dabei die genetischen Veränderungen der Bakterien zu verfolgen.

Die Analyse ergab, dass insbesondere drei Gene – sul1, sul2 und intI1 -, von denen bekannt ist, dass sie die Resistenz gegen übliche Antibiotika, Sulfonamide, fördern, in mikroplastischen Biofilmen bis zu 30-mal wichtiger sind als in Kontrolltests für Laboratorien mit Sandbiofilmen nach nur drei Tage.

Wie unser Mikroplastikabfall zu

Mikroskopbilder, die an Polyethylen-Mikroplastik gebundene Biofilme zeigen. Weiße Pfeile zeigen Biofilme an. Maßstabsbalken repräsentieren eine Länge von 10 μm. Bildnachweis: NJIT

Als das Team die Proben mit dem Antibiotikum Sulfamethoxazol (SMX) versetzte, stellte es fest, dass es die Antibiotikaresistenzgene noch mehr als das 4,5-fache amplifizierte.

“Früher dachten wir, dass das Vorhandensein von Antibiotika notwendig wäre, um die Antibiotikaresistenzgene in diesen mit Mikroplastik assoziierten Bakterien zu verbessern, aber es scheint, dass Mikroplastik natürlich die Aufnahme dieser Resistenzgene allein ermöglichen kann.” Sagte Pham. “Das Vorhandensein von Antibiotika hat jedoch einen signifikanten Multiplikatoreffekt.”

Es wurde festgestellt, dass acht verschiedene Bakterienarten auf Mikroplastik stark angereichert sind. Unter diesen Arten beobachtete das Team zwei neu auftretende humane Krankheitserreger, die typischerweise mit einer Infektion der Atemwege in Verbindung stehen, Raoultella ornithinolytica und Stenotrophomonas maltophilia, die häufig auf mikroplastischen Biofilmen per Anhalter fahren.

Das Team sagt, dass der mit Abstand häufigste Stamm auf Mikroplastik, Novosphingobium pokkalii, wahrscheinlich ein Schlüsselinitiator für die Bildung des klebrigen Biofilms ist, der diese Krankheitserreger anzieht – durch Überwachsen kann er zur plastischen Verschlechterung und Schädigung des Biofilms beitragen. Gleichzeitig hob die Studie des Teams die Rolle des Gens intI1 hervor, eines mobilen genetischen Elements, das hauptsächlich für den Austausch von Antibiotikaresistenzgenen zwischen an Mikroplastik gebundenen Mikroben verantwortlich ist.

„Wir können uns Mikroplastik als winzige Perlen vorstellen, aber sie bieten Mikroben einen riesigen Lebensraum“, erklärte Li. „Wenn diese Mikroplastik in die Kläranlage gelangt und sich mit dem Schlamm vermischt, können sich Bakterien wie Novosphingobium versehentlich an der Oberfläche festsetzen und sezernleimartige extrazelluläre Substanzen absondern. Wenn sich andere Bakterien an der Oberfläche festsetzen und wachsen, können sie sogar DNA miteinander austauschen. . So ist das Antibiotikaresistenzgene in der ganzen Gemeinde verbreitet. “”

“Wir haben Hinweise darauf, dass Bakterien Resistenzen gegen andere entwickelt haben Antibiotika Auch auf diese Weise wie Aminoglycosid, Beta-Lactam und Trimethoprim “, fügte Pham hinzu.

Jetzt sagt Li, dass das Labor die Rolle von Novosphingobium in genauer untersucht Biofilm Ausbildung in Mikroplastik. Das Team möchte auch besser verstehen, wie diese pathogentragenden Mikroplastiken Wasseraufbereitungsprozesse umgehen können, indem es die Beständigkeit von Mikroplastik-Biofilmen während der Abwasserbehandlung mit Desinfektionsmitteln wie UV-Strahlen und Chlor untersucht.

“Einige Staaten erwägen bereits neue Vorschriften für die Verwendung von Mikroplastik in Verbraucherprodukten. Diese Studie fordert eine weitere Untersuchung von Mikroplastik-Biofilmen in unseren Abwasserbehandlungssystemen und die Entwicklung wirksamer Mittel zur Entfernung von Mikroplastik in Gewässern”, sagte Li.


Größen von Mikroplastik in der Hudson-Raritan-Mündung und im Küstenozean aufgedeckt


Mehr Informationen:
Dung Ngoc Pham et al., Mikroplastik als Knotenpunkte, die Bakterien und antibiotikaresistente Krankheitserreger in kommunalem Belebtschlamm anreichern, Gefahrstoffbrief Journal (2021). DOI: 10.1016 / j.hazl.2021.100014

Zur Verfügung gestellt von
New Jersey Institute of Technology

Zitat: Neue Studie zeigt, dass Mikroplastik zu “Hubs” für Krankheitserreger wird, antibiotikaresistente Bakterien (2021, 19. März), abgerufen am 20. März 2021 von https://phys.org/news/2021-03 -microplastics-Hubs-Pathogene -antibiotika- resistente-Bakterien.html

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