Antibiootikumid veekeskkonnas

Antibiootikumid veekeskkonnas võivad kahjustada ökosüsteemi või põhjustada organismides antibiootikumide suhtes resistentsuse teket. Antibiootikumid ja ka antibiootikumide suhtes resistentsed organismid satuvad keskkonda peamiselt heitveega. Bakterite geenivahetuse tõttu võib antibiootikumiresistentsus bakteritüvedes levida. Keskkonna antibiootikumidega saastumise põhiallikad on haiglad, hooldekodud, suurfarmid, aga ka antibiootikumide tootmise käigus tekkinud jäätmed. Antibiootikume kasutatakse selleks, et surmata haigustekitajaid või pärssida nende levikut. Kehas kasutatakse manustatud antibiootikumidest vaid väga väikest osa, ülejäänu eritatakse väljaheidetega kanalisatsiooni. Edasi juhitakse vesi reoveepuhastusjaama ja sealt keskkonda. Enamik antibiootikumijääkidest satub loodusse just reoveepuhastusjaamade kaudu, mistõttu tuleb puhastussüsteeme tõhusamaks muuta. Enamasti on antibiootikumid seotud keskkonnas leiduvate ainetega. Vette sattudes seotus kaob, kuna antibiootikumid on vees hästi lahustuvad. Kui antibiootikumid on mullaosakestega seotud, lagunevad nad aeglasemalt, mis seletab nende pikka püsivust keskkonnas. Kuna antibiootikumid akumuleeruvad veekeskkonnas mullast taimedesse, võivad nad sattuda inimese või looma toitu. Antibiootikumide liikuvus suureneb, kui keskkonnas on huumusaineid, mineraalses või lahustunud olekus. Keskkonna muutuste tõttu (pH või ioontugevuse muutumine) võivad antibiootikumid pinnaseosakestelt vabaneda. Antimikroobseid aineid nagu sulfoonamiidid, makroliidid, trimetoprim, tsefalosporiinid või fluorokinoloonid võib leida aktiivmudast küllaltki suures koguses. Lisaks sellele korreleerub antibiootikumide hulk reoveepuhasti aktiivmudas hooajalise tarbimisega, olles suurim talvel. Heitvee antibiootikumide kontsentratsioon sõltub mudaheitvee jaotuskoefitsiendist. Liigne antibiootikumide kasutamine meditsiinis, veterinaarias, loomakasvatuses ja põllumajanduses suurendab väetisena kasutatavas sõnnikus antibiootikumide kontsentratsiooni. Ravimijääke võib looduses leida sama palju kui pestitsiide. Antibiootikumiresistentsuse teke ja levik ei ole antibiootikumide veekeskkonda juhtimise ainsad kahjulikud mõjud. Antibiootikumid võivad avaldada kahjulikku mõju ka siis, kui ökotoksikoloogiliste testide tulemused on negatiivsed. Antibiootikumid võivad mõjutada elusorganismide hormonaalset tasakaalu juba väga väikeses kontsentratsioonis. Taimedes on tuvastatud mitmeid DNA replikatsiooni, transkriptsiooni ja translatsiooni toimumise ning foolhappe, rasvhappe ja steroolide sünteesiga seotud kahjustusi. Murekoht on antibiootikumide ja desinfitseerivate vahendite mõju tsüanobakteritele, mis on antimikroobsete ainete suhtes väga tundlikud. Tsüanobakterid on väga olulised, sest nad moodustavad 70% fütoplanktoni massist ja toodavad kolmandiku maailma hapnikust, sidudes kolmandiku keskkonda vabanevast süsihappegaasist. Tsüanobakterite hapnikutoodang on võrreldav Amazonase vihmametsade tootlikkusega. Muude kahjulike mõjude hulka kuuluvad: resistentsuse teke ja resistentsete bakterite levik inimesele või loomale, mistõttu ei allu bakteriaalsed haigused enam antibiootikumravile; sagenenud resistentsete patogeenide nagu Eschericia coli ja Salmonella levik keskkonnas. Antibiootikumiresistentsus võib kujuneda nii keskkonnas, kus leidub palju ravimijääke, mille kogused jäävad bakteritele surmavast doosist allapoole, kuid ka inim- ja loomorganismis. Inimestes ja loomades tekivad resistentsed tüved siis, kui ravimit manustatakse valesti, kas liiga lühikese aja jooksul või ebapiisavate annustena. Sel juhul ei hävita antibiootikum patogeenipopulatsiooni täielikult ning bakteritel võib kasutatava antibiootikumi suhtes kujuneda resistentsus. Resistentsust põhjustava mutatsiooni tagajärjel võib antibiootikumi seondumine mikroobiga muutuda võimatuks ning ravim ei suuda läbi rakumembraani tungida. Vees olevad bakterid pärinevad veekeskkonnast või on eksogeensed: looma, taime või mulla pinnalt ajutiselt ja juhuslikult vette sattunud bakterid. Enam kui 90% mereveebakteritest on resistentsed rohkem kui ühele antibiootikumile ja 20% on resistentsed vähemalt viiele antibiootikumile. Antibiootikumiresistentsuse uuringud on olulised, sest need võivad näidata, mil määral on inimtegevus veeökosüsteeme muutnud. Resistentsus ei sõltu ainult bakterite liigilisest koosseisust, vaid ka asukohast. Avaveekogudega võrreldes esineb rohkem resistentsust rannikul piki kaldajoont ja suletud lahtedes. Antibiootikumiresistentsed organismid satuvad reovette inimese või looma elutegevusproduktidega (uriin, väljaheited, sõnnik ja laipade laguproduktid). Põhiliselt satuvad patogeenid ja antibiootikumiresistentsed organismid reovette haiglatest, hooldekodudest ja suurfarmidest (kus organismid on omavahel pidevas kontaktis, kasutatakse palju ravimeid ja levib ohtralt baktereid), aga ka kodusest olmekasutusest. Oluline on suurendada teadlikkust, kuidas takistada antibiootikumiresistentsete organismide keskkonda sattumist. Heitvett saab puhastada mitmel moel: kloori, osooni ja ultraviolettkiirgusega (viimane meetod on tõhus, aga kallis). Eri heitvete puhul võib töötlemisviis erineda, kui näiteks vees on ammooniumi, peab kloori kontsentratsiooni olema 100 mg/l, muul juhul piisaks 30 mg/l. Antibiootikumijääkide eemaldamiseks saab kasutada ka koagulatsiooni, aktiivsöega filtreerimist, ioonreaktsiooni või mitselli-savi süsteemi, mis on paljutõotav meetod tetratsükliini ja sulfoonamiidide eemaldamisel. Tänapäevane molekulaartehnoloogia võimaldab antibiootikumiresistentsete mikroobide (kolooniate) paremat jälgimist. Sealhulgas ka plasmiidide ja muude antibiootikumiresistentsuse edasikandumisega seotud geneetiliste elementide jälgimist. Geenitehnoloogia abil saadakse parem ülevaade sellest, kui keerulised ja mitmekesised on antibiootikumiresistentsed bakterid. Antibiootikumiresistentsuse ennetamine ja tuleviku prognoosimine sõltub ökoloogilistesse uuringutesse tehtavatest investeeringutest. Antibiootikumide ja antibiootikumiresistentsete bakterite määramiseks kasutatakse elektroforeesi ja kromatograafiat. Antibiootikumiresistentseid baktereid on võimalik tuvastada ka antibiootikumtundlikkuse testidega. Väljatöötatavad antibiootikumiresistentsete kultuuride uurimise ja jälgimise meetodid peavad olema odavad ja usaldusväärsed. Tuleb jälgida bakterikloonide teket ja neile iseloomulikke resistentsust andvaid geene. Samuti on oluline antibiootikumide avastamine veekeskkonnas ning reovee puhastamine antibiootikumidest ja resistentsetest bakteritest. Väga oluline on vältida inimestelt ja loomadelt pärinevate bakterite segunemist pinnaveebakteritega. Keskkonnakahju saab vähendada kompostimisega. Resistentsust tekitavate antibiootikumijääkide anaeroobse lagundamise eelduseks on kõrgem temperatuur (ca 55°C), aeroobsel mesofiilsel lagundamisel aga kestus (üle 100 päeva). Antibiootikumid ise kompostimisprotsessi oluliselt ei mõjuta. Kemper, N. (2008). Veterinary antibiotics in the aquatic and terrestial environment. Ecological Indicators, 8:1–13 Gu C, Karthikeyan KG: Sorption of the antibiotic tetracycline to humic-mineral complexes. J Environ qual 2008, 37:704–711. Göbel A, Thomsen A, McArdell CS, Joss A, Giger W: Occurrence and sorption behavior of sulfonamides, macrolides and trimethoprim in activated sludge treatment. Environ Sci Technol 2005, 39:3981–3989. Sukul P, Spiteller M: Fluoroquinolone antibiotics in the environment. Rev Environ Toxicol 2007, 191:131–162. Brain RA,Hanson ML,Solomon KR, Brooke BW: Aquatic plants exposed to pharmaceuticals: effects and risks. Rev Environ Contam Toxicol 2008, 192:67–115. Yamashita N, Yasojima M, Nakada N, Miyajima K, Komoki K, Suzuki Y, Tanaka H:Effects of antibacterial agents, levofloxacin and clarithromycin, on aquatic organisms. Water Sci Technol 2006, 53:65–72. Baquero, F., Martinez, J-L., Canton, R. (2008). Antibiotics and antibiotic resistance in water environments. Current Opinion in Biotechnology, 19:260–265 Martinez JL: Recent advances on antibiotic resistancegenes. Molecular Genetics of Marine Organisms, vol 10, 2003:13–32. Macauley JJ, Quiang Z, Adams CD, Surampalli R, Mormile MR: Disinfection of swine wastewater using chlorine, ultraviolet light and ozone. Water Res 2006, 10:2017–2026. Henriques IS, Fonseca F, Alves A, Saavedra MJ, Correia A: Occurrence and diversity of integrons and beta-lactamase genes among ampicillin-resistant isolates from estuarine waters. Res Microbiol 2006, 157:938–947. Martinez JL, Baquero F, Andersson DI: Predicting antibiotic resistance. Nat Rev Microbiol 2007, 5:958–965. Baquero F, Martinez JL, Canton R: Antibiotic and antibiotic resistance in water environments. Biotecnology 2008, 19:260–265. Youngquist, Caitlin P.; Mitchell, Shannon M.; Cogger, Craig G. (2016-03). "Fate of Antibiotics and Antibiotic Resistance during Digestion and Composting: A Review". Journal of Environmental Quality (inglise). 45 (2): 537–545. DOI:10.2134/jeq2015.05.0256. {{ajakirjaviide}}: kontrolli kuupäeva väärtust: |kuupäev= (juhend)