ซัลฟาดิมิดีน โบลัส

Sulfamethoxazine ยับยั้งการสังเคราะห์ DNA, RNA และการสังเคราะห์โปรตีนของแบคทีเรียโดยตรงโดยการปิดกั้นเส้นทางการเผาผลาญโฟเลต การวิจัยแสดงให้เห็นว่าในระบบออกซิเดชันแอมโมเนียแบบไม่ใช้ออกซิเจน ประสิทธิภาพการแยกไนตริฟิเคชันของตะกอนขนาดอนุภาคขนาดเล็ก (<0.5 mm) significantly decreases, and its nitrate reductase and nitrite reductase activities decrease, leading to a decrease in ammonia nitrogen removal rate. This inhibitory effect is directly related to microbial metabolic activity. Small particle sludge has high mass transfer efficiency and fast proliferation rate, but low microbial diversity makes it more susceptible to sulphadimidine stress.

Sulfamethoxazine induces oxidative stress response in microorganisms, upregulating the expression of glutathione peroxidase genes (gpx), superoxide dismutase genes (SOD1/SOD2), and catalase genes (katE/katG). In the activated sludge system, exposure to sulphadimidine leads to an increase in the secretion of extracellular polymeric substances (EPS) by microorganisms, with a significant increase in protein and polysaccharide content, forming a protective barrier to reduce drug toxicity. However, high concentrations of sulphadimidine (>50 มก./ลิตร) สามารถทำลายความสมบูรณ์ของเยื่อหุ้มเซลล์ นำไปสู่การรั่วไหลของสารภายในเซลล์และการตายของเซลล์

Sulfamethoxazine มีผลสองประการต่อการแสดงออกของยีนการทำงานของจุลินทรีย์:

ยีนเมตาบอลิซึมพื้นฐาน: ในตะกอนออกซิเดชันแอมโมเนียมแบบไม่ใช้ออกซิเจนเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่- (1.0-2.0 มม.) เอนไซม์หลักในวงจรกรดไตรคาร์บอกซิลิก เช่น ซิเตรต ซินเทส และซัคซิเนต ดีไฮโดรจีเนส มีค่อนข้างมาก ซึ่งบ่งชี้ถึงความต้านทานต่อความเครียดจากยาโดยการรักษากิจกรรมการเผาผลาญขั้นพื้นฐาน
ยีนต้านทาน: ซัลฟาดิมิดีนกระตุ้นการแสดงออกของยีนตอบสนอง SOS (recA, recX, lexA) ส่งเสริมการถ่ายโอนยีนแนวนอน (HGT) และกระตุ้นการสะสมของยีนต้านทานยาหลายชนิด (เช่น cpxR, mexB)

แบคทีเรียที่ต้านทานซัลฟาเมทาซีนสองสายพันธุ์ (Pseudomonas asiatica sp. nov.) ที่แยกได้จากระบบออกซิเดชันของแอมโมเนียแบบไม่ใช้ออกซิเจนบ่งชี้ว่าพลาสมิดเป็นพาหะหลักที่ขับเคลื่อนการถ่ายโอนยีนต้านทานยาหลายชนิด สัดส่วนของยีนต้านทานยาปฏิชีวนะ (ARG) ในโครโมโซมของแบคทีเรียทั้งสองสายพันธุ์น้อยกว่า 10% ในขณะที่สัดส่วนของ ARG บนพลาสมิดอยู่ระหว่าง 52.0% ถึง 58.3% ในหมู่พวกเขา พลาสมิด pKF7158B เป็นพลาสมิดต้านทานที่โดดเด่น ซึ่งแตกต่างจากพลาสมิด pKF715A ในตะกอน ซึ่งบ่งชี้ว่ายีนต้านทานถูกส่งระหว่างจุลินทรีย์ที่แตกต่างกันผ่านการถ่ายโอนพลาสมิดคอนจูเกชัน

ขนาดอนุภาคที่แตกต่างกันของตะกอนออกซิเดชันแอมโมเนียมแบบไม่ใช้ออกซิเจนแสดงกลยุทธ์การต้านทานที่แตกต่างกัน:

กากตะกอนขนาดอนุภาคขนาดเล็ก: อาศัย EPS ที่หนาแน่นเพื่อสร้างสิ่งกีดขวางทางกายภาพ แต่ ARG และองค์ประกอบทางพันธุกรรมแบบเคลื่อนที่ (MGE) มีส่วนช่วยน้อยกว่าและมีความสามารถในการต้านทานที่จำกัด
ตะกอนขนาดกลาง (0.5-1.0 มม.): เร่งการถ่ายโอนยีนในแนวนอนโดยการสังเคราะห์โปรตีนนอกเซลล์และเพิ่มจำนวนแฟลเจลลา ในขณะที่มี MGE มากขึ้นเพื่อส่งเสริมการแพร่กระจายของยีนต้านทาน
กากตะกอนขนาดอนุภาคขนาดใหญ่: การใช้คุณสมบัติซ้ำซ้อนเชิงฟังก์ชันและการอนุรักษ์เชิงพื้นที่ ขับเคลื่อนการสะสมของยีนต้านทานยาหลายชนิด เช่น cpxR และ mexB โดยการเพิ่มกิจกรรมไคเนสความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน กิจกรรมของระบบการหลั่ง และการก่อตัวของพิลี

ภายใต้ความเครียดของซัลฟาดิมิดีน จุลินทรีย์จะคงหน้าที่ของพวกมันไว้โดยการปรับโครงสร้างเส้นทางเมแทบอลิซึม:

เมแทบอลิซึมของไนโตรเจน: แบคทีเรียที่มีการแยกตัวดีไนตริไฟเออร์ (เช่น Thauera และ Zoogloea) ในปริมาณมากในตะกอนอนุภาคขนาดใหญ่จะเพิ่มขึ้น ชดเชยการยับยั้งกิจกรรมออกซิเดชันของแอมโมเนียแบบไม่ใช้ออกซิเจนโดยการเพิ่มความสามารถในการลดไนเตรตและไนไตรท์
เมแทบอลิซึมของคาร์บอน: กิจกรรมของเอนไซม์ไกลโคไลติกที่สำคัญ เช่น ไอโซเมอเรสกลูโคส-6-ฟอสเฟตและไพรูเวตไคเนสจะเพิ่มขึ้น ซึ่งส่งเสริมการสลายอินทรียวัตถุเพื่อให้เกิดพลังงาน
Thiometabolism: แบคทีเรียรีดิวซ์ซัลเฟต (เช่น Desulfovibrio) สร้างไฮโดรเจนซัลไฟด์โดยรีดิวซ์ซัลเฟต และทำให้ความเสียหายจากออกซิเดชันของซัลฟาดิมิดีนเป็นกลาง