سلفاديميدين بولس

يثبط السلفاميثوكسازين بشكل مباشر تخليق الحمض النووي البكتيري، والحمض النووي الريبي (RNA)، والبروتين عن طريق منع مسار استقلاب حمض الفوليك. أظهرت الأبحاث أنه في أنظمة أكسدة الأمونيا اللاهوائية، تزيد كفاءة إزالة النتروجين للحمأة ذات حجم الجسيمات الصغيرة (<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 ملغم/لتر) يمكن أن يضر بسلامة غشاء الخلية، مما يؤدي إلى تسرب المواد داخل الخلايا وموت الخلايا.

للسلفاميثوكسازين تأثير مزدوج على التعبير عن الجينات الوظيفية الميكروبية:

الجينات الأيضية الأساسية: في حمأة أكسدة الأمونيوم اللاهوائية ذات القطر الكبير (1.0-2.0 مم)، تكون الإنزيمات الرئيسية في دورة حمض ثلاثي الكربوكسيل، مثل سيترات سينسيز ونازع هيدروجين السكسينات، وفيرة نسبيًا، مما يشير إلى مقاومتها للإجهاد الدوائي من خلال الحفاظ على النشاط الأيضي الأساسي.
جينات المقاومة: يحفز السلفاديميدين التعبير عن جينات استجابة SOS (recA، وrecX، وlexA)، ويعزز نقل الجينات الأفقي (HGT)، ويحفز تراكم جينات المقاومة للأدوية المتعددة (مثل cpxR، وmexB).

تشير سلالتان من البكتيريا المقاومة للسلفاميثازين (Pseudomonas asiatica sp. nov.) المعزولة من نظام أكسدة الأمونيا اللاهوائية إلى أن البلازميدات هي الناقلات الرئيسية التي تحرك نقل الجينات المقاومة للأدوية المتعددة. تبلغ نسبة الجينات المقاومة للمضادات الحيوية (ARGs) في كروموسومات سلالتي البكتيريا أقل من 10%، بينما تتراوح نسبة الجينات المقاومة للمضادات الحيوية (ARGs) على البلازميدات من 52.0% إلى 58.3%. من بينها، البلازميد pKF7158B هو بلازميد المقاومة السائد، والذي يختلف عن البلازميد pKF715A في الحمأة، مما يشير إلى أن جينات المقاومة تنتقل بين الكائنات الحية الدقيقة المختلفة من خلال نقل اقتران البلازميد.

تظهر أحجام الجسيمات المختلفة لحمأة أكسدة الأمونيوم اللاهوائية استراتيجيات مقاومة متباينة:

الحمأة ذات حجم الجسيمات الصغيرة: تعتمد على EPS الكثيف لتشكيل حاجز مادي، ولكن مساهمة ARGs والعناصر الوراثية المتنقلة (MGEs) أقل ولها قدرة مقاومة محدودة.
الحمأة متوسطة الحجم (0.5-1.0 مم): تعمل على تسريع النقل الأفقي للجينات عن طريق تصنيع البروتينات خارج الخلية وزيادة عدد الأسواط، مع احتوائها على المزيد من MGEs لتعزيز انتشار جينات المقاومة.
حمأة كبيرة الحجم للجسيمات: باستخدام التكرار الوظيفي وخصائص الحفظ المكاني، فإنها تدفع تراكم الجينات المقاومة للأدوية المتعددة مثل cpxR وmexB عن طريق زيادة نشاط كيناز الإجهاد التأكسدي، ونشاط نظام الإفراز، وتكوين الشعيرات.

تحت ضغط السلفاديميدين، تحافظ الكائنات الحية الدقيقة على وظيفتها عن طريق إعادة هيكلة المسارات الأيضية:

استقلاب النيتروجين: تزداد الوفرة النسبية للبكتيريا النازعة للنتروجين (مثل Thauera وZoogloea) في حمأة الجسيمات الكبيرة، مما يعوض عن تثبيط نشاط أكسدة الأمونيا اللاهوائية من خلال تعزيز قدرات تقليل النترات والنتريت.
استقلاب الكربون: يزداد نشاط الإنزيمات المحللة للجلوكوز مثل أيزوميراز الجلوكوز 6 فوسفات وبيروفات كيناز، مما يعزز تحلل المواد العضوية لتوفير الطاقة.
استقلاب الثيوم: تعمل البكتيريا المختزلة للكبريتات (مثل ديسولفوفيبريو) على توليد كبريتيد الهيدروجين عن طريق تقليل الكبريتات، مما يؤدي إلى تحييد الضرر التأكسدي للسلفاديميدين.