Antybiotyki (nie)kontrolowane

Małgorzata Margas

Antybiotyki przeciwbakteryjne są powszechnie stosowane w leczeniu chorób ludzi oraz praktyce weterynaryjnej. Od czasu wynalezienia pierwszego antybiotyku - penicyliny w 1928 roku przez Alexandra Fleminga, zużycie antybiotyków na świecie stale wzrasta. Nazwa antybiotyk pojawiła się w 1942 roku, jej twórcą był wynalazca streptomycyny - Selman Waksman. Antybiotyki przeciwbakteryjne stosuje się w leczeniu różnego typu zakażeń, czy w celach profilaktycznych. Do 2006 r. w krajach UE niektóre antybiotyki stosowane były jako stymulatory wzrostu w hodowli zwierząt. Obecnie wciąż w wielu krajach świata, jak Kanada, USA i Korea praktykowane jest używanie antybiotyków właśnie w tym celu. Tetracykliny, obok sulfonamidów i chloramfenikolu, ze względu na szerokie spektrum przeciwbakteryjne a także niskie koszty są najczęściej stosowanymi przeciwbakteryjnymi chemioterapeutykami.

Przeciętne zużycie antybiotyków na świecie waha się w granicach 100 000- 200 000 ton rocznie, z czego ponad 39% stanowi zużycie antybiotyków w medycynie weterynaryjnej. Nieracjonalne podawanie antybiotyków wraz z paszą, profilaktyce lub jako stymulatory wzrostu w hodowli zwierząt, czy bezpośrednie dodawanie antybiotyków do stawów hodowlanych stanowią źródło ich występowania w środowisku. Przyczyną obecności antybiotyków w glebie oraz wodach są również ścieki komunalne i szpitalne. W wodach powierzchniowych często można wykryć poza antybiotykami wiele substancji leczniczych, w tym leków przeciwbólowych i przeciwzapalnych, regulujących poziom lipidów, β-blokerów, β-sympatykomimetyków, hormonów oraz leków przeciwpadaczkowych.

Poszczególne rodzaje antybiotyków, obecne w glebie zachowują przez pewien okres czasu antybakteryjne właściwości, w zależności od właściwości środowiska i samego leku. Możliwe jest również przekształcenie nieaktywnych pozostałości wydalonych antybiotyków do formy aktywnej. W dotychczas przeprowadzonych badaniach niejednokrotnie wykazano, iż antybiotyki, dzięki adsorpcji do cząsteczek gleby mogą być w niej obecne nawet do kilku lat.

Ze względu na stosowanie antybiotyków na olbrzymią skalę na całym świecie, a także potwierdzoną przez naukowców obecność pozostałości antybiotyków w środowisku, istnieje realna potrzeba monitoringu poziomu tego typu zanieczyszczeń w środowisku. Trudno jest określić konsekwencje zanieczyszczenia środowiska lekami w skali globalnej dla organizmów bytujących w zanieczyszczonym środowisku kilkadziesiąt lat. Istnieje realne zagrożenie włączenia obecnych w wodzie i glebie antybiotyków w łańcuch pokarmowy.

(Laboratorium mikrobiologiczne, fot. S. Czachorowski)

Dopiero w latach 90-tych XX wieku rozpoczęto badania nad występowaniem pozostałości leków w glebie. Antybiotykooporność stanowi jeden z najpoważniejszych globalnych problemów zdrowia publicznego, będący przyczyną zagrożenia dla medycyny. Szacuje się, że 25 tys. mieszkańców Europy umiera rocznie z powodu wielolekoopornych zakażeń bakteryjnych. Po raz pierwszy zjawisko antybiotykooporności w hodowli zwierząt opisano w 1969 roku w raporcie Swanna. Narastający problem antybiotykooporności wśród szczepów bakterii zarówno chorobotwórczych jak i środowiskowych może być spowodowany między innymi obecnością różnych antybiotyków oraz ich pozostałości w środowisku. To przekonuje co do słuszności podjęcia w przyszłości czynności, związanych z kontrolą i monitoringiem poziomu zanieczyszczeń środowiska antybiotykami.

Na podstawie przeprowadzonych badań można dowiedziono, iż rośliny, znajdujące się w zanieczyszczonym lekami środowisku mają zdolność pobierania z gleby różnych grup leków. Ta własność roślin stanowi potencjalne zagrożenie dla konsumentów, spożywających różne części roślin jadalnych. Spożywanie nawet niskich dawek antybiotyków powoduje powstawanie lekooporności wśród drobnoustrojów wobec zastosowanego leku, czego konsekwencją jest obniżenie jego skuteczności działania.

Nawet niewielkie ilości antybiotyku obecnego w glebie są pobierane przez występujące tam organizmy roślinne, wywołując toksyczny wpływ, skutkiem czego jest spadek zawartości chlorofilu, zahamowanie wzrostu korzeni i części nadziemnych roślin. Warto przy tym zaznaczyć, że dzienna dawka tetracykliny w leczeniu np. trądziku dla osób powyżej 12 roku życia wynosi aż około 2 g, leczenie zaś trwa ok. 30 dni. Warto zwrócić uwagę, iż nawet 50% przyjętej doustnie dawki antybiotyku w postaci niezmienionej jest wydalana z organizmu i trafia do gleby!

Antybiotyk, w postaci niezmienionej kumulowany przez pewien okres czasu w organach roślinnych może wywierać toksyczny wpływ na rośliny, a także na organizmy, żywiące się tymi roślinami. Rośliny wodne od wielu lat używa się w ocenie toksyczności ścieków, jakości wody i rejestracji obecności różnych handlowych substancji chemicznych. Warto rozważyć ich zastosowanie w ocenie zanieczyszczenia wód antybiotykami. Szczególnym zainteresowaniem w ocenie fitotoksyczności cieszy się rzęsa Lemna minor, powszechnie występująca na całym świecie oprócz Antarktydy. Wykorzystywana również w ocenie toksyczności środowiska, ta roślina wskaźnikowa spełnia niezbędne kryteria, gdyż jej rozwój osobniczy, dynamika populacji są dobrze poznane.

Istnieje bezpośrednia groźba toksyczności antybiotyków, zawartych w żywności dla konsumenta. Zanotowano wstrząs anafilaktyczny u osób po zjedzeniu mięsa wieprzowego i wołowego, zawierających pozostałości penicyliny. O ile produkty pochodzenia zwierzęcego podlegają restrykcyjnym procedurom badawczym na pozostałości antybiotyków, o tyle brak jest regulacji, dotyczących obecności leków w tkankach roślinnych.

Dotychczas nie zdawano sobie sprawy ze skali zagrożenia jakie niesie nieracjonalne, nadmierne i niekontrolowane stosowanie antybiotyków. Używanie tych leków w medycynie i weterynarii na całym świecie pociąga za sobą konieczność kontroli ich obecności, a także badania ich skutków ich występowania w środowisku.

Małgorzata Margas

Źródła:

• Luo Y., Mao D., Rysz M., Zhou Q., Zhang H., Xu L., Alvarez P.J.J. 2010. Trends in antibiotic resistance genes occurrence in the Haihe River, China. Environ Sci Technol 44(19): 7220–7225.
• Liu S., Zhao X., Sun H., Li R., Fang Y., Huang Y. 2013. The degradation of tetracycline in a photo-electro-Fenton system. Chemical Engineering Journal 231: 441–448. 
• Daghrir R., Drogui P. 2013. Tetracycline antibiotics In the environment: a review. Environ. Chem. Lett. 11: 209- 227 
• Kwon S.I., Owens G., Ok. Y.Y., Lee D. B., Jeo W.T., Kim J. G., Kim K.R. 2011. Applicability of the Cham II system for monitoring antibiotic residues In manure- based composts. Waste manage, 31: 39- 44 Bagda E., Ersan M., Bagda E. 2013. Investigation of adsorptive removal of tetracycline with sponge like, Rosa canina gall extract modified, polyacrylamide cryogels. J. of envirin. Chem. engineree. 1: 1079- 1084.
• Kümmerer, K., Henninger, A., 2003. Promoting resistance by the emission of antibiotics from hospitals and households into effluents. Clin. Microbiol. Infec. 9: 1203–1214. 
• Chander Y., Kumar, K., Goyal, S.M., Gupta, S.C. 2005.Antibacterial activity of soil-bound antibiotics. J. Environ. Qual. 34: 1952–1957. 
• Winckler C., Grafe A. 2000. Abschätzung des Stoffeintrags in Böden durch Tierarzneimittel und pharmakolo-gisch wirksame Futterzusatzstoffe unter besonderer Berücksichtigung der Tetracycline. Herausgeber: Umweltbundes-amt, Forschungsbericht 297 33 911. 
• Hamscher, G. Pawelzick H.T., Höper H., Nau H. 2005. Different behavior of tetracyclines and sulfonamides in sandy soils after repeated fertilization with liquid manure. Environ. Toxicol. Chem. 24, 861–868. 
• Zhao L., Dong Y.H., Wang H. 2010. Residues of veterinary antibiotics in manures from feedlot livestock in eight provinces of China. Sci. total Environ. 408, 1069- 1075. 
• Martinez J.L. 2009. Environmental pollution by antibiotics and by antibiotic resistance determinants. Environ. Pollut. 157, 2893–2902.