LEKI W ŚRODOWISKU. SULFAMETOKSAZOL I TRYMETOPRIM JAKO JEDNE Z NAJCZĘŚCIEJ WYKRYWANYCH CHEMIOTERAPEUTYKÓW W ŚRODOWISKU WODNYM. PHARMACEUTICALS IN THE ENVIRONMENT. SULFAMETHOXAZOLE AND TRIMETHOPRIME AS ONE OF THE MOST COMMON CHEMOTHERAPEUTICS IN AQUATIC ENVIRONMENT Marciocha Dorota, Raszka Anna, Kalka Joanna, Surmacz – Górska Joanna Politechnika Śląska, Katedra Biotechnologii Środowiskowej, Akademicka 2, 44-100, Gliwice e-mail: [email protected], [email protected], [email protected], Joanna.S.Gó[email protected], ABSTRACT First announcement about pharmaceuticals presence in aquatic environment was in 1977, when salicylic and clofibric acids were uncovered in the effluent of Kansas City WWTP. Development of analytic techniques at 80s brought the possibility of analyzing much lower substance concentration than before. As a result of the development the times brought many information about pharmaceuticals in aquatic environment from all over the world. There was identified 2986 pharmaceuticals in treated wastewater in the year 2004. Sulfamethoxazole (SMX) and Trimethoprime (TMP) are common biologically active compounds used either in human and veterinary medicine. Their sale in Poland have reached annually few dozen of tons. SMX and TMP occur in surface water in great concentrations. It can be the result of their partial removal on WWTP and discharge to surface water together with treated wastewater. Keywords: Sulfamethoxazole, trimethoprime, toxicity, chemotherapeutics Wstęp Antybiotyki są stosowane od kilku dekad w leczeniu ludzi i zwierząt. Ich konsumpcja zwiększa się w krajach uprzemysłowionych i rozwijających się. Wzrost spoŜycia leków zaowocował zainteresowaniem świata nauki ich losami po ich konsumpcji. Bardzo często substancje te nie są metabolizowane w 100% i w formie niezmienionej są wydalane z moczem lub kałem do ścieków (Hirsch i in., 1999). Mieszaniny tych substancji są słabo usuwane na oczyszczalniach ścieków i docierają do wód powierzchniowych w ilości kilku µg/l (Ternes, 1998; Daughton and Ternes, 1999; Hirsch i in., 1999; Lindsey i in., 2001; Sacher i in., 2001;Schwartz i in, 2003; Schwarz i in., 2003; Volkmann i in 2004; Miao i in., 2004; Carballa i in., 2004; Batt i Aga 2005; Batt i in., 2006; Cha i in., 2006, Alexy i in., 2004). W 2004 roku było juŜ zidentyfikowanych 2986 farmaceutyków w ściekach oczyszczonych (Sanderson i in., (2004). Usuwanie leków na oczyszczalniach ścieków jest przeprowadzane na drodze biologicznej w związku z tym zostały przeprowadzone badania porównawcze przez Adamsa (2002), mające na celu ocenę usuwania tych zanieczyszczeń w róŜnych technologiach prowadzenia procesu biologicznego oczyszczania. Okazało się, Ŝe biologiczne metody nie są wystarczalne. Wydaje się więc zasadne zastosowanie innych metod doczyszczania ścieków. Została wykazana duŜa skuteczność AOPs (Advanced Oxidation Processes) metody zaawansowanego utleniania, w usuwaniu zanieczyszczeń środowiska wodnego. (Pera-Titus i in., 2004). Występowanie leków w wodach powierzchniowych powinno być dokładnie przebadane w celu oceny oddziaływania ich na ekosystemy. Obecność farmaceutyków lub ich metabolitów, które są biologicznie czynne, powodują powstanie mutacji genetycznych prowadzących do rozwoju kultur bakteryjnych lekoopornych (Kummerer i Henninger, 2003; Obst i in., 2006). Spadek wraŜliwości chorobotwórczych bakterii na stosowane kuracje szczególnie groźne jest w szpitalach, osoby tam przebywające są osłabione i szczególnie naraŜone na infekcje, co moŜe skutkować „zakaŜeniem szpitalnym”, zwaŜywszy na fakt, Ŝe odkrycie nowego leku nie dotrzymuje kroku wzrastającej oporności bakterii. Antybiotyki zostały zaprojektowane z myślą o braku ich podatności na biodegradację 146 (Al-Ahmad i in., 1999; Kummerer i In., 2000), przeprowadzone badania wykazywały jednak dwojakie skutki. W zaleŜności od rodzaju substancji i towarzyszących jej zanieczyszczeń obserwowano efekty toksyczne (Isidori i in., 2005; Neumann i in., 2005; Sendzik i in., 2005; Halling-Sorensen, 1998) lub wręcz odwrotne – stymulujące (Brain i in., 2004; Flaherty i Dodson, 2005; Pomati i in., 2006). Daughton i Ternes (1999) wykazali równieŜ negatywny wpływ aktywujący zanieczyszczeń na pierwotnie nieszkodliwe metabolity. Istotne jest więc przebadanie tych mikrozanieczyszczeń w róŜnych próbach środowiskowych. Obecność leków nie pozostaje równieŜ obojętna na zmiany mikrofauny osadu czynnego na oczyszczalniach ścieków (Al-Ahmad i in., 1999). Doniesienia o obecności farmaceutyków w wodach powierzchniowych docierają z róŜnych krajów; USA (Cahill i in., 2004; Yang i Carlson, 2004), Kanada (Hao i in., 2006), i Europy: Niemcy (Ternes, 1998), Holandia (Stolker i in., 2004), Wielka Brytania (Roberts i Thomas, 2006; Hignite and Azarnoff, (1977) – pierwsze doniesienie w literaturze naukowej) i Szwecji (Golet i in., 2002; Giger i in., 2003). Wnikliwe badania pozwoliły przybliŜyć los i dynamikę (z tendencją wzrostową) zmian stęŜeń leków w środowisku (Kolpin i in., 2004; Barber i in., 2006; Hua i in., 2006; Tamtam i in., 2008). Leki zostały wykryte w ściekach (Castiglioni i in., 2005), wodzie powierzchniowej (Batt i in., 2006) i wodach gruntowych (Sacher i in., 2001). Wydaje się więc konieczne prowadzenie badań mających na celu ocenę ryzyka środowiskowego (Boxall i in., 2003). Ze względu na wszechobecność antybiotyków w naturalnym środowisku coraz więcej państw wprowadza rutynowy monitoring w celu określenia koncentracji tych substancji oraz miejsc ich najintensywniejszego występowania (Tamtam i in. 2008) a Europejska Dyrektywa 200/60/CE zwraca uwagę na konieczność postępu redukcji zanieczyszczeń w ściekach oczyszczonych (Gonz´alez i in.,2007). Dane dotyczące zanieczyszczenia środowiska farmaceutykami w Polsce nie były publikowane. Dopiero w latach 2000 Instytut Leków w Warszawie na prośbę Katedry Biotechnologii Środowiskowej Politechniki Śląskiej udostępnił informacje dotyczące spoŜycia leków w Polsce. Na tej podstawie, biorąc ilość spoŜywanych środków farmakologicznych, metabolizm tych substancji w organizmie ludzkim i ilość wód w kraju, obliczone zostały teoretyczne stęŜenia poszczególnych farmaceutyków w ściekach komunalnych. StęŜenia klasyfikowały się na poziomie kilku µg/L (Rychta i in., 2001). W tym samym roku przeprowadzono badania monitorujące na oczyszczalni ścieków w Zabrzu mające na celu zweryfikowanie otrzymanych wyników obliczeniowych i porównanie ze stanem rzeczywistym. Badania wykazały, Ŝe rzeczywiste stęŜenia farmaceutyków w środowisku są, co prawda niŜsze od teoretycznych, jednak nie na tyle, aby moŜna je było zignorować (Felis i in., 2005). Sulfmetoksazol i Trimetoprim Ogólna charakterystyka Sulfamethoxazole (SMX) and Trimethoprim (TMP) są popularnymi substancjami biologicznie czynnymi, które znalazły zastosowanie zarówno w medycynie jak i w weterynarii. Ich sprzedaŜ w Polsce sięga rocznie kilkadziesiąt ton (Tab. 1.) (Dane źródłowe Urzędu Rejestracji). Tabela 1. SprzedaŜ SMX i TMP w Polsce. Rok 1999 2000 Trymetoprim [t] 9 6,2 Charakterystykę obu leków przedstawia tabela 2. Sulfametoksazol [t] 45 31 147 Tab. 2. Charakterystyka SMX i TMP. Nazwa chemiczna Wzór sumaryczny H3C Wzór strukturalny Trimetoprim 2,4 - diamino - 5 - (3',4',5' trimethoxybenzyl) – pyridinea Sulfametoksazol 4-amino-N-(5-methylisoxazol-3-yl)benzenesulfonamidea C14H18N4O3a C10H11N3O3Sa O CH3 O H3C H2N N N SO2 NH2 N H3C H2N O NH O CH3 Masa molowa [g/mol] Rodzaj leku Działanie Metabolizm Wydalanie % metabolizm Okres pótrwania Wiązanie z białkami osocza i tkanek [%] Grupa związku Lg Kow* Lg Koc** 290,32a 253,28a Chemioterapeutykg Bakteriostatykf Wątrobah Moczh 10 - 40c 8,6 – 17a Chemioterapeutykg Bakteriostatykf Wątrobab Mocze 80 – 90c 9 – 11a 50a 66a Diaminopirymidynyd 0,91i 2,7k Sulfonoaminyd 0,89j 2,77l a Indeks leków Medycyny Praktycznej, 2006, Medycyna Praktyczna, ISBN 83-7430-060-4. b Pérez-Trallero i Iglesias, 2003. c http://pl.wikipedia.org/wiki/trimetoprim. d Meszaros i Hryniewicz, 2002. e Vree i in., 1995. f Markiewicz i Kwiatkowski., 2008. g Jabłecka i Krzemiński, 2005. h Zastosowanie W przypadku uczulenia na SMX stosowany jest sam TMP, jednak jego spektrum działania obejmuje mniejszą grupę szczepów bakteryjnych: Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, MRSA, Enterococcus sp., Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis, Enterobacteriaceae, Pneumocystis carinii. Zastosowanie kliniczne jego jest równieŜ mniejsze niŜ w preparacie skojarzonym z SMX: niepowikłane zakaŜenia dróg moczowych, profilaktyka nawracających zakaŜeń dróg moczowych, zapalenie gruczołu krokowego, zakaŜenia przewodu pokarmowego, (Meszaros i Hryniewicz, 2002). Stosowane dawkowanie jest równieŜ doustne lub doŜylne. Najczęściej stosowane są w tandemie w stosunku 1:5 (TMP:SMX), skojarzony preparat TMP i SMX nosi nazwę kotrimoksazolu i ma szerokie spektrum działania o charakterze bakteriostatycznym (Patrick, 2004). Zakres aktywności obejmuje następujące szczepy bakteryjne: Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, MRSA, Enterococcus sp., Listeria monocytogenes, Bordetella pertusis, Haemophilus influenzae, Moraxella catarrhalis, Enterobacteriaceae, Vibrio cholerae, Brucela, Nocardia asteroidem, Pseudomonas cepacia, Xanthomonas maltophilia, Pneumocystis carinii. Znalazły zastosowanie kliniczne w leczeniu: zakaŜenia dróg moczowych, zapalenie gruczołu krokowego, zakaŜenia układu oddechowego (ale nie angina paciorkowcowa), zakaŜenia przewodu pokarmowego, (Głębocka i Wiśniowiecka, 1994). Stosowane dawkowanie jest doustne lub doŜylne. Kowszyk-Gindifer i Sobiczewski (red.), 1990. Kinney i in., 2008. j Park i Choi, 2008. k Heidler J. i Halden R.U., 2008. l Carballa i in., 2008. * Współczynnik podziału oktanol – woda. ** Współczynnik adsorpcji na węglu aktywnym i Aspekt medyczny Działanie Substancje te naleŜą do tak zwanych antymetabolitów, czyli substancji hamujących syntezę cząsteczek lub makrocząsteczek 148 niezbędnych do przeŜycia bakterii. SMX kompetycyjnie (konkurencyjnie) hamuje wykorzystanie kwasu para-aminobenzoesowego (PABA), związku niezbędnego do biosyntezy kwasu foliowego przez komórkę bakteryjną, co w konsekwencji prowadzi do zahamowania jej wzrostu. SMX łączy się z koniugazą (DHPS), konkurencyjnie wypierając PABA i uniemoŜliwia powstanie kwasu dihydropterynowego będącego substratem w produkcji kwasu foliowego. TMP odwracalnie (kompetycyjnie) hamuje działanie reduktazy dihydrofolianowej (DHFR), będącej bakteryjnym enzymem uczestniczącym w metabolizmie kwasu foliowego, katalizującym przemianę kwasu dihydrofoliowego w kwas tetrahydrofoliowy. Zablokowanie jego aktywności prowadzi do zahamowania syntezy tymidyny (puryna). Tak więc TMP i SMX hamują dwa kolejne etapy biosyntezy puryn, a tym samym bakteryjnych kwasów nukleinowych (DNA i RNA), co znacznie wzmaga aktywność przeciwbakteryjną obu składników (Danysz i Buczko, 2008). Na rysunku 1 zobrazowano zasadę działania leków. Oba leki są metabolizowane w wątrobie. Metabolizm wątrobowy umoŜliwia przemianę lipofilnych związków w hydrofilne, które mogą zostać następnie wydalone z Ŝółcią lub moczem. Zachodzą tam dwie fazy biotransformacji: aktywacji (faza I) i detoksykacji (faza II). Monooksygenazy, wykazujące duŜą aktywność w wątrobie biorą udział w reakcjach fazy I: hydroksylacji, dezalkilacji, deshalogenacji. Po przebyciu reakcji fazy I metabolizowany substrat jest na ogół bardziej polarny, ale jeszcze nie wystarczająco aby mógł zostać wydalony. W reakcjach fazy II biorą udział Stransferaza glutationu, transferaza glukuronylowa, enzymy koniugujące (przyłanczające) związki polarne (Strassburg i in., 2002). SMX i TMP co prawda nie wpływają na szlak syntezy DNA ludzkich komórek, jednak wykazują stosunkowo wysoką toksyczność dla samej wątroby, o czym świadczy podwyŜszony poziom transferaz za pomocą których organizm ssaków dokonuje detoksykacji. Mogą one równieŜ wchodzić w interakcję z innymi lekami podwyŜszając efekt toksyczny. Jeśli aktywność transaminaz zwiększa się ponad 5-cio-krotnie, naleŜy zaniechać stosowania wszystkich leków (Spengler i In., 2002; Saves i In., 1999) NaleŜy znać hepatotoksyczność (Cecha niektórych substancji chemicznych polegająca na zdolności do zaburzania funkcjonowania lub uszkadzania komórek wątroby lub całego tego narządu. Substancje wykazujące się hepatotoksycznością to hepatotoksyny.) stosowanych leków i monitorować czynność wątroby (Lacaille, 2004). PABA + PTERYDYNA Koniugaza SMX Kwas foliowy Kwas dihydrofoliowy Reduktaza dihydrofoliowa Synteza puryn TMP Synteza DNA i RNA Rys. 1. Działanie TMP i SMX na bakterie. 149 Lekooporność Podczas kuracji SMX i TMP bardzo często dochodzi do nabycia lekooporności przez mikroorganizmy. Mikroorganizmy uodparniają się na kilka sposobów. Ze względu na kompetycyjne działanie leków, bakterie zaczynają produkować nadmierną ilość enzymów (DHPS i DHFR) konkurujących z poŜądanym substratem. W przypadku działania SMX bakterie równieŜ mogą zainicjować nadprodukcję PABA, który przynosi taki sam skutek, jak wzmoŜona produkcja enzymów. Inną metodą ominięcia niekorzystnego wpływu farmaceutyków jest wytworzenie przez bakterie błon nieprzepuszczalnych dla tych substancji uniemoŜliwiających wniknięcie do wnętrza mikroorganizmu. Synteza DHPS i DHFR moŜe odbywać się za pomocą genu umiejscowionego w plazmidzie lub na chromosomie. Bakterie, które utraciły wraŜliwość na bakteriostatyki, potrafią ominąć ogniwa szlaku metabolicznego zablokowanego przez chemioterapeutyki w wyniku produkcji przez plazmidy zmienionych enzymów, które nie wykazują powinowactwa do aplikowanych leków. Mutanty powstałe w wyniku działania TMP są zdolne jeszcze do wykształcenia innego mechanizmu ominięcia szlaku metabolicznego. W wyniku utraty zdolności syntezy tyminy mogą się obejść bez reduktazy dihydrofoliowej (DHFR), gdy mają do dyspozycji w środowisku tyminę lub tymidynę, upodabniają się do komórek ssaków, które wytwarzają białka transportujące te substancje z środowiska do wnętrza organizmu. Przenoszenie lekooporności moŜe odbywać się na dwa sposoby. Na skutek przekazywania odpowiednich genów w wyniku rozmnaŜania osobnika lub moŜe nastąpić wymiana informacji z komórki do komórki przez plazmidy, nawet między gatunkami odrębnymi taksonomicznie (Suchorzewska i in., 2003; Markiewicz i Kwiatkowski., 2008). StęŜenie w środowisku wodnym SMX i TMP są lekami wykrywanymi w największych ilościach w wodach powierzchniowych (Kolpin i in., 2002; Miao i in., 2004). Przyczyną takiego stanu rzeczy jest niecałkowite ich usuwanie ze ścieków na oczyszczalniach. W wyniku niecałkowitego usunięcia substancje te wraz ze ściekami oczyszczonymi przedostają się do wód powierzchniowych. Dane literaturowe określają stęŜenie SMX w ściekach oczyszczonych w zakresie 50 – 4700 ng/l (Yang i Carlson, 2003; Andreozzi i in., 2003; Scharf i in., 2002; Hartig. i in., 1999; Miao i in., 2004; Carballa i In., 2004; Batt i in., 2007), i TMP od 9 – 1500 ng/l (Andreozzi i in., 2003; Scharf i in., 2002; Hilton i in., 2003; Metcalfe i in., 2003; Batt i in., 2007), natomiast procent usunięcia TMP na oczyszczalniach ścieków nie przekroczyło 10 % (Lindberg i in., 2006; Junker i in., 2006; Paxeus, 2004; Batt i in., 2007) a SMX wahał się od 42 do 95 % (Batt i in., 2007; Ashton i in., 2004; Ternes i in., 2002; Carballa i in., 2004; Pérez i in., 2005). Oznaczanie polarnych chemioterapeutyków jest stosunkowo kłopotliwe ze względu na moŜliwość występowania ich w róŜnych formach jonowych, moŜliwe, Ŝe to jest przyczyną róŜnych wyników uzyskiwanych dla usunięcia ich na oczyszczalniach ścieków (Batt i in., 2006). SMX i TMP posiadają dwie stałe dysocjacji, pKa dla SMX wynosi 1,7; 5,6 oraz dla TMP wynosi 3,2; 7,1 (Michael i in., 2006) co sprawia, Ŝe molekuły występują w trzech formach jonowych. Toksyczność i szacowanie ryzyka środowiskowego Na podstawie danych literaturowych w tabelach 3 i 4 zestawiono wyniki testów toksyczności dla SMX i TMP wykonanych na róŜnych organizmach testowych. Rozwój metod analitycznych umoŜliwiły określenie stęŜenia SMX i TMP w środowisku. Dane te wraz z przeprowadzonymi testami toksyczności na organizmach testowych obecnych w środowisku pozwoliły na oszacowanie ryzyka środowiskowego. Zgodnie z Dyrektywą Rady Unii Europejskiej i Polski. 67/548/EEC z 1967 roku przyjmuje się, Ŝe, jeŜeli stosunek PEC lub MEC (przewidziana koncentracja leku w środowisku lub mierzona koncentracja leku w środowisku) do PNEC (koncentracja leku nie wywołująca skutku) przekracza 1, działanie substancji budzi obawy. Rysunek 2 przedstawia tok postępowania przy szacowaniu ryzyka środowiskowego. 150 Grupa Bakteria Bakteria Bakteria Bakteria Glon Glon Glon Glon Glon Glon Glon Bezkręgowiec Bezkręgowiec Bezkręgowiec Bezkręgowiec Bezkręgowiec Bezkręgowiec Bezkręgowiec Bezkręgowiec Ryba Tab. 3. Zestawienie rezultatów testów toksyczności dla SMX. StęŜenie Gatunek Czas Źródło [mg/l] SMX V. fischeri 30 min EC50 >84 Ferrari i in., 2003 V. fischeri 30 min EC50 23,3 Isidori i in., 2005 V. fischeri 15 min EC50 78,1 Kim i in., 2007 V. fischeri 30 min EC50 93,4 Gonz´alez i in., 2007 C. meneghiniana 96 h EC50 2,4 Ferrari i in., 2003 P. subcapitata 96 h EC50 0,146 Ferrari i in., 2003 L. gibba 7 d EC50 0,081 Brain i in., 2004 S. capricornutum 72 h EC50 1,53 Eguchi i in., 2004 S. leopoliensis 96 h EC50 0,03 Nunes i in., 2005 S. leopoliensis 96 h EC50 26,8 Ferrari i in., 2003 S. leopoliensis 3 d EC50 0,520 Isidori i in., 2005 C. dubia 48 h EC50 15,51 Nunes i in., 2005 C. dubia 48 h EC50 >100 Ferrari i in., 2003 C. dubia 7 d LC50 0,21 Isidori i in., 2005 D. magna 48 h LC50 >100 Ferrari i in., 2003 D. magna 24 h LC50 25,20 Isidori i in., 2005 D. magna 48 h EC50 205,2 Jung i in., 2008 D. magna 48 h EC50 123,1 Park i Choi, 2008 M. macrocopa 48 h EC50 70,4 Park i Choi, 2008 O. latipes 96 h LC50 562,5 Kim i in., 2007 Tab. 4. Zestawienie rezultatów testów toksyczności dla TMP. Grupa Gatunek Czas StęŜenie [mg/l] Źródło TMP Bakteria V. fischeri 15 min EC50 176,7 Kim i in., 2007 Glon S. capricornutum 7 d EC50 110 Halling-Sorensen i in., 1998 Glon S. capricornutum 7 d EC50 130 Holten-Lützhoft i in., 1999 Glon M. aeruginosa 7 d EC50 120 Halling-Sorensen i in., 1998 Glon S. capricornutum 72 h EC50 80,3 Eguchi i in., 2004 Glon L. gibba 7 d EC50 >0,1 Brain i in., 2004 Bezkręgowiec D. magna 48 h EC50 167,4 Choi i in., 2008 Bezkręgowie D. magna 48 h EC50 123 Halling-Sorensen i in., 1998 Bezkręgowie D. magna 48 h EC50 92 Park i Choi, 2008 Bezkręgowie M. macrocopa 48 h EC50 54,8 Park i Choi, 2008 Ryba O. latipes 96 h LC50 >100 Kim i in., 2007 Gdzie: LC50 (lethal concentration) – stęŜenie wywołujące 50% śmiertelną reakcję testową badanej populacji. EC50 (effective concentration) - stęŜenie wywołujące 50% przyŜyciową reakcję testową badanej populacji. Rozwój metod analitycznych umoŜliwiły określenie stęŜenia SMX i TMP w środowisku. Dane te wraz z przeprowadzonymi testami toksyczności na organizmach testowych obecnych w środowisku pozwoliły na oszacowanie ryzyka środowiskowego. Zgodnie z Dyrektywą Rady Unii Europejskiej i Polski. 67/548/EEC z 1967 roku przyjmuje się, Ŝe, jeŜeli stosunek PEC lub MEC (przewidziana koncentracja leku w środowisku lub mierzona koncentracja leku w środowisku) do PNEC (koncentracja leku nie wywołująca skutku) przekracza 1, działanie substancji budzi obawy. Rysunek 2 przedstawia tok postępowania przy szacowaniu ryzyka środowiskowego. 151 Działanie Oszacowaniw ryzyka farmaceutyków Efekt ZuŜycie, usuwanie, transformacja Ekotoksykologiczna baza danych PEC lub MEC PEC lub MEC PNEC PNEC Rys. 2. Postępowanie podczs szacowania ryzyka środowiskowego (Blanco i DelValls, 2008). Kümmerer i Henninger na podstawie danych literaturowych oszacowali ryzyko środowiskowe dla obu leków. Szczególnie niepokojące okazały się obliczenia dla TMP gdzie stosunek PEC/PNEC był większy od 1. Oszacowane ryzyko środowiskowe dla SMX było poniŜej jednego (Kümmerer, 2004; Kümmerer i Henninger, 2003). Natomiast badania przeprowadzone przez Park i Choi (2008) równieŜ na podstawie danych literaturowych, jednakŜe przedstawionych jako MEC/PNEC były zatrwaŜająco wysokie dla SMX - >13 i poniŜej jednego dla TMP (Park i Choi, 2008). Podsumowanie Z względu na fakt obecności SMX i TMP w środowisku w dawkach subletalnych powoduje zwiększanie się lekooporności mikroorganizmów. W wyniku przeniknięcia chemioterapeutyków do wody pitnej ludzie są naraŜeni na kontakt z nimi. Na dzień dzisiejszy nie są zgłębione skutki takiego kontaktu. Wysokie wartości Lg Kow wynoszące 0,91 i 0,89 odpowiednio dla TMP i SMX niosą za sobą ryzyko bioakumulacji. UwaŜa się, Ŝe wartość Kow większa niŜ 3 (Lg Kow = 0,48) oznacza skłonność substancji do bioakumulacji. Oszacowane ryzyko środowiskowe dla tych substancji klasyfikuje je jako związki niebezpieczne. Wydaje się więc zasadne, aby doprowadzić do usunięcia tych związków ze środowiska. Obiecującą alternatywą dla rozwiązania problemu obecności leków z wód gruntowych jest zastosowanie zintegrowanego oczyszczania czyli połączenia metod biologicznych z chemicznymi takimi jak techniki zaawansowanego utleniania (AOPs ang. Advanced oxidation processes). LITERATURA AL-AHMAD A., DASCHNER F.D., KUMMERER K., 1999; Biodegradability of cefotiam, ciprofloxacin, meropenem, penicillin G, and sulfamethoxazole and inhibition of waste water bacteria, Archives of Environmental Contamination and Toxicology, vol. 37, No 2, pp. 158–163. ALEXY R., KUMPEL T., K¨UMMERER D.K., 2004; Assessment of degradation of 18 antibiotics in the closed bottle test, Chemosphere, vol. 57, pp. 505–512. ASHTON D., HILTON M., THOMAS K.V., 2004; Investigating the environmental transport of human pharmaceuticals to streams in the United Kingom, Science of the Total Environment, vol. 333, No 1-3, pp. 167-184. BARBER L.B., MURPHY S.F., VERPLANCK P.L., SANDSTROM M.W., TAYLOR H.E., FURLONG E.T., 2006; Chemical loading into surface water along a hydrological, biogeochemical, and land use gradient: a holistic watershed approach, Environmental Science & Technology, vol. 40, No 2, pp. 475– 486. BATT A.L. I AGA D.S., 2005; Simultaneous analysis of multiple classes of antibiotics by ion trap LC/MS/MS for assessing surface water and groundwater contamination, Analytical Chemistr, vol. 77, pp. 2940–2947. BATT A.L., BRUCE I.B. I AGA D.S., 2006; Evaluating the vulnerability of surface waters to antibiotic contamination from varying wastewater treatment plant discharges, Environmental Pollution, vol. 142, No 2, pp. 295–302. 152 BATT A.L., KIM S. and AGA D.S., 2007; Comparison of the occurrence of antibiotics in four full-scale wastewater treatment plants with varying designs and operations, Chemosphere, vol. 68, No 3, pp. 428-435. BLANCO J. I DELVALLS A., 2008; Impact of emergent contaminants in the environment: environmental risk assessment, Environmental Science, vol. 5S, No 2, pp. 169-188. BOXALL A., KOLPIN D.W., HALLINGSØRENSEN B., TOLLS J., 2003; Are Veterinary Medicines Causing Environmental Risks? Environmental Science & Technology, vol. 37, No 15, pp. 286A–294A BRAIN R.A., JOHNSON D.J., RICHARDS S.M., SANDERSON H., SIBLEY P.K., SOLOMON K.R., (2004); Effects of 25 pharmaceutical compounds to Lemna gibba using a seven-day static-renewal test, Environmental Toxicology and Chemistry, vol. 23, No 2, pp. 371–382. CAHILL J.D., FURLONG E.T., BURKHARDT M.R., KOLPIN D., ANDERSON L.G., (2004); Determination of pharmaceutical compounds in surface-and ground-water samples by solidphase extraction and high-performance liquid chromatography-electrospray ionization mass spectrometry, Journal of Chromatography, vol. A 1041, No 1–2, pp. 171–180. CARBALLA M., OMIL F., LEMA J.M., LLOMPART M., GARCIA-JARES C., RODRIGUEZ I., GOMEZ M. I TERNES T., 2004; Behavior of pharmaceuticals, cosmetics and hormones in a sewage treatment plant, Water Research, vol. 38, pp. 2918–2926. CARBALLA M., FINK G., OMIL F., LEMA, J.M., TERNES T., (2008); Determination of the solid-water distribution coefficient (K-d) for pharmaceuticals, estrogens and musk fragrances in digested sludge, Water Research, vol. 42, pp. 287-295 CASTIGLIONI S., BAGNATI R., CALAMARI D., FANELLI R., ZUCCATO E., (2005); A multiresidue analytical method using solidphase extraction and high-pressure liquid chromatography tandem mass spectrometry to measure pharmaceuticals of different therapeutic classes in urban wastewaters, Journal of Chromatography, vol. A 1092, No 2, pp. 206–215. CHA J.M., YANG S. and CARLSON K.H., (2006); Trace determination of [beta]-lactam antibiotics in surface water and urban wastewater using liquid chromatography combined with electrospray tandem mass spectrometry, Journal of Chromatography, vol. A 1115, No 1–2, pp. 46–57. CHOI K., KIM Y., JUNG J.Y., KIM M., KIM C., KIM N., PARK J. (2008); Occurrences and ecological risk of roxithromycin, trimethoprim, and chloramphenicol in the Han River, Korea, Environmental Toxicology and Chemistry, vol. 27, No 3, pp. 711–719. Dane źródłowe Urzędu Rejestracji Wydział Rejestru informacji i monitorowania konsumpcji w Warszawie, niepublikowane. DANYSZ A., BUCZKO W.; Kompendium farmakologii i farmakoterapii, Wydawnictwo Medyczne Urban & Partner, Wrocław 2008. DAUGHTON C. I TERNES T., 1999; Pharmaceuticals and personal care products in the environment: agents of subtle change?, Environmental Health Perspectives, vol. 107, No 6, pp. 907–938. Dyrektywą Rady Unii Europejskiej i Polski. 67/548/EEC z 1967 r, EGUCHI K., NAGASE H., OZAWA M., ENDOH Y.S., GOTO K., HIRATA K., MIYAMOTO K., YOSHIMURA H., (2004); Evaluation of antimicrobial agents for veterinary use in the ecotoxicity test using microalgae, Chemosphere, vol. 57, pp. 1733– 1738 FELIS E., MIKSCH K., SURMACZ-GÓRSKA J., TERNES T. 2005; Presence of pharmaceutics in wastewater from WWTP “Zabrze Śródmieście” in Poland. Archiwum Ochrony Środowiska, vol. 31, No 3, pp. 49 -45. FERRARI B., PAXEUS N., GIUDICE R.L., POLLIO A., GARRIC J., 2003; Ecotoxicological impact of pharmaceuticals found in treated wastewaters, study of carbamazepine, clofbric acid, and diclofenac. Ecotoxicology and Environmental Safety, vol. 55, pp. 359–370. FLAHERTY C.M. i DODSON S.I., 2005; Effects of pharmaceuticals on Daphnia survival, growth, and reproduction, Chemosphere, vol. 61, No 2, pp. 200–207. GIGER W., ALDER A.C., GOLET E.M., KOHLER H.P.E., MCARDELL C.S., MOLNAR E., 2003; Occurrence and fate of antibiotics as trace contaminants in wastewaters, sewage sludges, and surface waters, Chimia, vol. 57, No 9, pp. 485–491. GŁĘBOCKA L., WIŚNIOWIECKA E.; Farmakologia. Podstawy farmakoterapii i farmakologii klinicznej, Wydawnictwo lekarskie PZWL, Warszawa 1994. 153 GOLET E.M., ALDER A.C., GIGER W., 2002; Environmental exposure and risk assessment of fluoroquinolone antibacterial agents in wastewater and river water of the Glatt Valley Watershed, Switzerland, Environmental Science & Technology, vol. 36, No 17, pp. 3645–3651. GONZ´ALEZ O., SANS C., ESPLUGAS S., 2007; Sulfamethoxazole abatement by photoFenton Toxicity, inhibition and biodegradability assessment of intermediates, Journal of Hazardous Materials, vol. 146, pp. 459–464. HALLING-SORENSEN B., NORS NIELSEN S., LANZKY P.F., INGERSLEV F., HOLTEN LUTZHOFT H.C., JORGENSEN S.E., 1998; Occurrence, fate and effects of pharmaceutical substances in the environment, Chemosphere, vol. 36, No 2, pp. 357–393. HAO C., LISSEMORE L., NGUYEN B., KLEYWEGT S., YANG P., SOLOMON K., 2006; Determination of pharmaceuticals in environmental waters by liquid chromatography/electrospray ionization/tandem mass spectrometry, Analytical and Bioanalytical Chemistry, vol. 384, No 2, pp. 505–513. HARTIG, C.; STORM, T.; JEKEL, M., 1999; Detection and indentification of sulphonamide drugs in municipal wastewater by liquid chro matography coupled with electrospray ionisation tandem mass spectrometry. Journal of Chromatography, vol. A 854, pp. 163−173. HEIDLER J. i HALDEN R.U., 2008; Metaanalysis of mass balances examining chemical fate during wastewater treatment, Environmental Science & Technology, vol. 42, No 17, pp. 6324–6332. HIGNITE C., AZARNOFF D.L., 1977; Drugs and drug metabolites as environmental contaminants: effluent, Life Sciences, vol. 20, pp. 337-342, HILTON, M. J.; THOMAS, K. V., 2003; Determination of selected human pharmaceutical compounds in effluent and surface water samples by high-performance liquid chromatography-electrospray tandem mass spectrometry. Journal of Chromatography, vol. A 1015, pp. 129−141. HIRSCH R., TERNES T., HABERER K. I KRATZ K.L., 1999; Occurrence of antibiotics in the aquatic environment, Science of the Total Environment, vol. 225, No 1–2, pp. 109–118. HOLTEN-LÜTZHOFT H.C., HALLINGSORENSEN B., JOBRGENSEN S.E., 1999; Algal toxicity of antibacterial agents applied in Danish fish farming, Archives of Environmental Contamination and Toxicology, vol. 36, pp. 1–6. http://pl.wikipedia.org/wiki/trimetoprim HUA W.Y., BENNETT E.R., MAIO X.S., METCALFE C.D., LETCHER R.J., 2006; Seasonality effects on pharmaceuticals and striazine herbicides in wastewater effluent and surface water from the Canadian side of the upper Detroit River, Environmental Toxicology and Chemistry, vol. 25, No 9, pp. 2356–2365. Indeks leków Medycyny Praktycznej, 2006, Medycyna Praktyczna, ISBN 83-7430-060-4. ISIDORI M., LAVORGNA M., NARDELLI A., PASCARELLA L. and PARRELLA A., 2005; Toxic and genotoxic evaluation of six antibiotics on non-target organisms, Science of the Total Environment, vol. 346, No 1–3, pp. 87–98. JABŁECKA A., KRZEMIŃSKI T.F.; Podstawy farmakologii klinicznej, alergie, interakcje leków oraz wybrane problemy w stomatologii, Czelej, Lublin 2005. JUNG J., KIM Y., KIM J., JEONG D., CHOI K., 2008; Environmental levels of ultraviolet light potentiate the toxicity of sulfonamide antibiotics in Daphnia magna, Ecotoxicology, vol. 17, pp. 37–45. JUNKER T., ALEXY R., KNACKER T., KUEMMERER K., 2006; Biodegradability of 14 C-labeled antibiotics in a modified laboratory scale sewage treatment plant at environmentally relevant concentrations, Environmental Science & Technology, vol. 40, pp. 318−324. KIM Y., CHOI K., JUNG J.Y., PARK S., KIM P., PARK J., 2007; Aquatic toxicity of acetaminophen, carbamazepine, cimetidine, diltiazem and six major sulfonamides, and their potential ecological risks in Korea. Environment International, vol. 33, pp. 370–375. KINNEY C.A., FURLONG E.T., KOLPIN D.W., BURKHARDT M.R., ZAUGG S.D., WERNER S.L., BOSSIO J.P. I BENOTTI M.J., 2008; Bioaccumulation of Pharmaceuticals and Other Anthropogenic Waste Indicators in Earthworms from Agricultural Soil Amended With Biosolid or Swine Manure, Environmental Science & Technology, vol. 42, No 6, pp. 1863– 1870. KOLPIN D.W., FURLONG E.T., MEYER M.T., THURMAN E.M., ZAUGG S.D., BARBER L.B., 2002; Pharmaceuticals, hormones, and other organic wastewater contaminants in U.S. streams, 1999–2000: a national reconnaissance, Environmental Science & Technology, vol. 36, No 6, pp. 1202–1211. 154 KOLPIN D.W., SKOPEC M., MEYER M.T., FURLONG E.T., ZAUGG S.D., 2004; Urban contribution of pharmaceuticals and other organic wastewater contaminants to streams during differing flow conditions, Science of the Total Environment, vol. 328, No 1–3, pp. 119– 130. KOWSZYK-GINDIFER Z., SOBICZEWSKI W.; Antybiotyki. Współczesny stan wiedzy, Przedsiębiorstwo Wydawnictw i Wystaw Przemysłu Chemicznego i Lekkiego „Chemil”, Warszawa 1990. KUMMERER K., AL-AHMAD A., MERSCHSUNDERMANN V. 2000; Biodegradability of some antibiotics, elimination of the genotoxicity and affection of wastewater bacteria in a simple test, Chemosphere, vol. 40, No 7, pp 701–710. KUMMERER K. and HENNINGER A., 2003; Promoting resistance by the emission of antibiotics from hospitals and households into effluent, Clinical Microbiology and Infection, vol. 9, No 12, pp. 1203–1214. LACAILLE F.; Toksyczne uszkodzenia wątroby (Toxic hepatitis), Standardy Medyczne, Hopital Necker_Enfants malades, ParyŜ 2004. LINDBERG R.H., OLOFSSON U., RENDAHL P., JOHANSSON M.I., TYSKLIND M., ANDERSSON A.V. 2006; Behavior of fluoroquinolones and trimethoprim during mechanical, chemi cal, and active sludge treatment of sewage water and digestion of sludge, Environmental Science & Technology, vol. 40, pp. 1042−1048. LINDSEY M.E., MEYER M., THURMAN E.M., 2001; Analysis of trace levels of sulfonamide and tetracycline antimicrobials in groundwater and surface water using solidphase extraction and liquid chromatography/mass spectrometry, Analytical Chemistry, vol. 73, No 19, pp. 4640–4646. MARKIEWICZ Z., KWIATKOWSKI Z.; Bakterie, antybiotyki, lekooporność, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2008. MESZAROS J., HRYNIEWICZ W.; Antybiotyki w profilaktyce i leczeniu zakaŜeń, PZWL, Warszawa 2002. METCALFE C.D., KOENIG B.G., BENNIE D.T., SERVOS M., TERNES T.A., HIRSCH R., 2003; Occurrence of neutral and acidic drugs in the effluents of canadian sewage treatment plants. Environmental Toxicology and Chemistry,. vol. 22, No 12, pp. 2872−2880. MIAO X.S., BISHAY F., CHEN M., METCALFE C.D., 2004; Occurrence of antimicrobials in the final effluents of wastewater treatment plants in Canada, Environmental Science & Technology, vol. 38, pp. 3533–3541. MICHAEL C.D., BUFFLE M.O., von GUNTEN U., 2006; Oxidation of antibacterial molecules by aqueous Ozone: Moiety-specific reaction kinetics and application to ozone-based wastewater treatment, Environmental Science & Technology, vol. 40, No 6, pp 1969–1977. NEUMANN N.J., BLOTZ A., WASINSKAKEMPKA G., ROSENBRUCH M., LEHMANN P., AHR H.J., 2005; Evaluation of phototoxic and photoallergic potentials of 13 compounds by different in vitro and in vivo methods, Journal of Photochemistry and Photobiology, vol. B 79, 1, pp. 25–34. NUNES B., CARVALHO F., GUILHERMINO L., 2005; Acute toxicity of widely used pharmaceuticals in aquatic species, Gambusia holbrooki, Artemia parthenogenetica and Tetraselmis chuii, Ecotoxicology and Environmental Safety, vol. 61, pp. 413–419. OBST U., SCHWARTZ T., VOLKMANN H. 2006; Antibiotic resistant pathogenic bacteria and their resistance genes in bacterial biofilms, International Jurnal of Artificial Organs, vol. 29, No 4, pp. 387–394. PARK S., CHOI K., 2008; Hazard assessment of commonly used agricultural antibiotics on aquatic ecosystems, Ecotoxicology, vol. 17, No 6, pp. 526-538. PATRICK G.; Chemia leków. Krótkie wykłady (original title: Medicinal Chemistry. Instant Notes), Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2004. PAXEUS N., 2004; Removal of selected nonsteroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDS), gemfibrozil, carbamazepine, β-blockers, trimethoprim and triclosan in conventional wastewater treatment plants in five EU countries and their discharge to the aquatic environment, Water Science and Technology, vol. 50, pp. 253−260. PERA-TITUS M., GARC´IA-MOLINA V., BA˜NOS M.A., GIM´ENEZ J., ESPLUGAS S., 2004; Degradation of chlorophenols by means of advanced oxidation processes: a general review, Applied Catalysis, vol. B 47, pp. 219– 256. PÉREZ-TRALLERO E., IGLESIAS L., (2003); Tetracyclines, sulfonamides and metronidazole, Enferm Infecc Microbiol, vol. 21, No 9, pp. 520 – 529 + 533. 155 PÉREZ S., EICHHORN P. AGA D.S., 2005; Evaluating the biodegradability of sulfamethazine, sulfamethoxazole, sulfathiazole, and trimethoprim at different stages of sewage treatment, Environmental Toxicology and Chemistry, vol. 24, No 6, pp. 1361–1367. POMATI F., CASTIGLIONI S., ZUCCATO E., FANELLI R., VIGETTI D., ROSSETTI C., 2006; Effects of a complex mixture of therapeutic drugs at environmental levels on human embryonic cells, Environmental Science & Technology, vol. 40, No 7, pp. 2442–2447. ROBERTS P.H., THOMAS K.V., 2006; The occurrence of selected pharmaceuticals in wastewater effluent and surface waters of the lower Tyne catchment, Science of the Total Environment, vol. 356, No 1–3, pp. 143–153. RYCHTA U., WOŹNIAK E., MIKSCH K., 2001; Obecność farmaceutyków w środowisku. VII Ogólnopolskie Sympozjum NaukowoTechniczne „Biotechnologia Środowiska”, Wisła Jarzębata, 4-7.12. SACHER F., LANGE F.T., BRAUCH H.J., BLANKENHORN I., 2001; Pharmaceuticals in groundwaters: analytical methods and results of a monitoring program in Baden-Wurttemberg, Germany, Journal of Chromatography, vol. A 938, No 1–2, pp. 199–210. SANDERSON H., JOHNSON D.J., REITSMA T., BRAIN R.A., WILSON C.J., SOLOMON K.R., 2004; Ranking and prioritization of environmental risks of pharmaceuticals in surface waters, Regulatory Toxicology and Pharmacology, vol. 39, pp. 158–183. SAVES M, VANDENTORREN S, DAUCOURT V i wsp., 1999; Severe hepatic cytolysis: incidence and risk factors in patients treated with antiretroviral combinations, AIDS, vol. No 17, pp. 115-21. SCHARF S., GANS O., SATTELBERGER R.; Arzneimittelwirkstoffe im Zu- und Ablauf von Kläranlagen; Report of the Umweltbundesamt, ISBN 3-85457-624-2, Wien 2002. SCHWARTZ K., KOHNEN W., JANSEN B., OBST U., 2003; Detection of antibiotic-resistant bacteria and their resistance genes in wastewater, surface water, and drinking water biofilms, FEMS Microbiology, vol. 43, pp. 325– 335. SENDZIK J., SHAKIBAEI M., SCHAFERKORTING M., STAHLMANN R., 2005; Fluoroquinolones cause changes in extracellular matrix, signalling proteins, metalloproteinases and caspase-3 in cultured human tendon cells, Toxicology, vol. 212, No 1, pp. 24–36. SPENGLER U, LICHTERFELD M, ROCKSTROH JK., 2002; Antiretroviral drug toxicity- a challenge for the hepatologist, Jurnal of Hepatology, vol. 36, pp. 283-94. STOLKER A., NIESING W., HOGENDOORN E.A., VERSTEEGH J.F.M., FUCHS R., BRINKMAN U.A.T., 2004; Liquid chromatography with triple–quadrupole or quadrupole-time of flight mass spectrometry for screening and confirmation of residues of pharmaceuticals in water, Analytical and Bioanalytical Chemistry, vol. 378, No 4, pp. 955–963. STRASSBURG C.P., STRASSBURG A., KNEIP S. i wsp., 2002; Developmental aspects of human hepatic drug glucuronidation in young children and adults, Gut, vol. 50, pp. 259-65. SUCHORZEWSKA J., LAMMEK J., KOT J., BUCHOWIECKA A., BUCZKOWSKI J., KARPEL E., KOŚCIELNIAK W., MIŁKOWSKA B., MOTUK A., RYBICKI Z., SAŁADAJCZYK G., SKOCZYLAS-STOBA B., SZULC R., WOŁOWICKA L., ZŁOTOROWICZ M., 2003; Wieloośrodkowe prospektywne badania zakaŜeń i stosowanej antybiotykoterapii w wybranych oddziałach intensywnej terapii, Anestezjologia Intensywna Terapia, vol. 36, pp. 101-106. TAMTAM F., MERCIER F., BOT B.L., EURIN J., DINH Q.T., CLÉMENT M., CHEVREUIL M., 2008; Occurrence and fate of antibiotics in the Seine River in various hydrological conditions, Science of The Total Environment, vol. 393, No 1, pp. 84-95. TERNES T., 1998; Occurrence of drugs in German sewage treatment plants and rivers, Water Research, vol. 32, No 11, pp. 3245–3260. TERNES T.A., MEISENHEIMER M., MCDOWELL D., SACHER F., BRAUCH H.J., HAIST-GULDE B., PREUSS G., WILME U.,I ZULEI-SEIBERT N., 2002; Removal of Pharmaceuticals during Drinking Water Treatment, Environmental Science & Technology, vol. 36, No 17, pp. 3855–3863. YANG S., CARLSON K., 2003; Evolution of antibiotic occurrence in a river through pristine, urban and agricultural landscapes. Water Research, vol. 37, No 19, pp. 4645−4656. YANG S., CARLSON K.H., 2004; Solid-phase extraction–high-performance liquid chromatography–ion trap mass spectrometry for analysis of trace concentrations of macrolide antibiotics in natural and waste water matrices, Journal of Chromatography, vol. A 1038, No 1–2, pp. 141–155. 156 VREE T.B., SCHOONDERMARK-VAN DE VEN E., VERWEY-VAN WISSEN C.P.W.G.M., BAARS A.M., SWOLFS A., VAN GALEN P.M., AMATDJAIS-GROENEN H., 1995; Isolation, identification and determination of sulfadiazine and its hydroxy metabolites and conjugates from man and Rhesus monkey by high-performance liquid chromatography, Journal of Chromatography, vol. B 670, pp. 111 – 123. VOLKMANN H., SCHWARTZ T., BISCHOFF P., KIRCHEN S., OBST U., 2004; Detection of clinically relevant antibiotic-resistance genes in municipal wastewater using real-time PCR (taqman), Journal Microbiol Methods, vol. 56, 277–286.