Od ovečky k plodinám: Jak léčiva cirkulují v životním prostředí

„Snažíme se, aby byla zvířata efektivně léčena proti parazitům, ale neohrožoval se při tom přirozený ekosystém,“ říká Barbora Szotáková a Lucie Raisová z katedry biochemických věd Farmaceutické fakulty UK, které spolu s dalšími kolegy a kolegyněmi vyvíjí analytické metody zjišťující koncentraci veterinárních léčiv v životním prostředí.

Anthelmintika, protiparazitní léčiva používající se v zemědělství na odčervení hospodářských zvířat, jsou pro lidský organismus netoxická. Pokud se tedy dostanou zvířecím trusem do půdy, potažmo rostlin a plodů, lidem neuškodí. Jenže kvůli tomu, že působí například proti oblým červům, dovedou vyhubit živočichy jako třeba žížaly a další volně žijící bezobratlé organismy v půdě. „Zaměřili jsme se právě na veterinární léčiva proti vnitřním parazitům, protože se hospodářským zvířatům podávají ve velkém množství. Jejich vstup do životního prostředí je poměrně přímý, a přitom jde z hlediska výzkumu o doposud opomíjenou oblast,“ vysvětluje profesorka Szotáková.

Forum UK/Hynek Glos: Barbora Szotáková a Lucie Raisová z katedry biochemických věd Farmaceutické fakulty UK

Polní experiment s trusem

Se svým týmem z Farmaceutické fakulty UK mají na starosti stanovit koncentraci anthelmintik v chlévské mrvě (směs moči a pevných výkalů zvířat, steliva a zbytků krmiva – pozn. red.), která bude ve formě hnoje či kompostu aplikována na půdu. Následně budou zjišťovat jejich koncentrace v rostlinách na ní vysázených. Není to poprvé, co se touto problematikou zabývají.

Forum UK/Hynek Glos: Od ovečky k plodinám: Jak léčiva cirkulují v životním prostředí

„V rámci předchozích projektů od Grantové agentury ČR jsme zjistili, že když se například ovcím podá anthelmintikum albendazol, dostane se s jejich trusem na pastvinu. Udělali jsme si polní experiment, kdy jsme sbírali trus ovcí po podání léčiva a pak jsme ho roznesli po poli velikosti zhruba 250 metrů čtverečních, ve vzdálenosti jednoho metru od sebe, na němž se pěstovala vojtěška a jetel. Prokázali jsme, že se léčivo z jedné hromádky trusu dostalo v půdě až do vzdálenosti sedmdesáti centimetrů. Rostlina, jež v toto místě rostla, byla schopná do sebe léčivo přijmout. Když ji pak ovce spasou, dostane se do jejich zažívacího traktu, a opět pak najdeme v jejich krvi i trusu stopy léčiva,“ pokračuje Barbora Szotáková.

Tato cirkulace je tedy již známá. Nyní se výzkumníci snaží v reálných zemědělských podmínkách stanovit přesnou koncentraci těchto léčiv a jejich hlavních metabolitů, které se v chlévské mrvě skotu (krávy, jalovice, telata) dostávají do životního prostředí. Na tomto výzkumu pracuje od loňského dubna Farmaceutická fakulta UK v rámci grantu TA ČR (Metody snižující rizika cirkulace veterinárních léčiv v životním prostředí SS06020173) spolu s Ústavem experimentální botaniky Akademie věd ČR, Agrovýzkumem Rapotín a Výzkumným ústavem chovu skotu.

Forum UK/Hynek Glos: Protiparazitní léčiva nejsou pro člověka toxická. Mohou ale zabíjet v půdě volně žijící bezobratlé organismy a další živočichy jako třeba žížaly.

Nebezpečí pro bezobratlé

„Jde o to, že chlévská mrva je pro svůj vysoký obsah organických látek a živin vynikající hnojivo. Jenže dosud nebylo vědecky doloženo, po jaké době po podání léčiv zvířatům a jakým způsobem s ní mohou zemědělci nakládat. Chyběla přesná data, jak se koncentrace anthelmintik v chlévské mrvě, potažmo hnoji a kompostu mění,“ upozorňuje její kolegyně Lucie Raisová, která má analýzu vzorků, jež Farmaceutické fakultě dodává Agrovýzkum Rapotín, na starosti. Důvodem, proč se cirkulaci anthelmintik doposud vědecké týmy příliš nevěnovaly, je podle ní nejspíš ten, že nejsou pro člověka toxická. Jediné, ale přitom zásadní nebezpečí, představují pro půdní volně žijící bezobratlé a další organismy jako plísně či bakterie. Veterinární léčiva na ně působí stejně jako na parazity v těle zvířat, což znamená, že je dovedou při určité koncentraci i zabít. „Zásadně se tak narušuje přirozený ekosystém,“ shodují se vědkyně.

Rezistence roste

Tím, jak léčiva cirkulují v životním prostředí, ohrožují také zdraví hospodářských zvířat. Dlouhodobě jsou totiž vystavována jejich nízkým dávkám, protože spásají rostliny obsahující zbytky či metabolity anthelmintik, a jejich organismus, respektive paraziti uvnitř, si na ně zvykají. Narůstá tak rezistence. „To je celosvětový problém,“ přiznává profesorka Szotáková a uvádí příklad, kdy na léčivo monepantel vyvinuté v roce 2008, byla už po šesti letech popsána rezistence.

Existují samozřejmě metody, jak se jí může předcházet. „Rozhodně nepodávat anthelmintika plošně, ale cíleně. Po léčbě nechat zvířata určitou dobu ve stáji a po několika dnech je převézt na jinou pastvinu, aby nebyla ve styku s tou kontaminovanou. Zasažená pastvina, na níž se zvířata vyskytovala před léčbou, by měla zůstat až rok v klidu. Vajíčka parazitů se totiž dostávají ven s trusem, venku se vylíhnou v larvy, vylezou na rostliny, které zvířata spasou…,“ vyjmenovává doporučení doktorka Raisová. Otázka je, zda mají zemědělci reálně šanci je dodržovat, zda disponují tolika pastvinami, na nichž mohou svá stáda „točit“.

UK FORUM/Hynek Glos: „Léčiva cirkulující v životním prostředí ohrožují zdraví hospodářských zvířat, protože způsobují rezistenci," říká Barbora Szotáková.

Rostliny, které čistí půdu

Zjišťování koncentrace anthelmintik v celém řetězci počínajícím od chlévské mrvy, přes hnůj, kompost, půdu až k rostlinách a jejich plodům (například rajčatům, ředkvičkám, sójovým bobům) není jediným cílem tohoto výzkumu. Poznatky poslouží k vytvoření takzvané fytoremediační technologie, při níž se půda se zbytky léčiv osází energetickými plodinami jako kukuřice a řepka nebo také topoly, které rostou poměrně rychle či koření hluboko (topoly), takže do sebe dokážou léčiva vtáhnout, a půdu tak velmi šetrně vyčistit.

„Doposud nebyly stanoveny žádné normy ani metodiky pro monitoring anthelmintik v životním prostředí ani v rostlinných produktech. Věříme, že tímto projektem tuto mezeru zacelíme, a umožníme tak sledování dlouho opomíjené kontaminace prostředí anthelmintiky. Naše poznatky zpřístupníme i běžným uživatelům, kteří je pak mohou využít pro zlepšení managementu udržitelného zemědělství,“ shrnuje Barbora Szotáková.

Prof. Ing. Barbora Szotáková, Ph. D.

Vystudovala Vysokou školu chemicko-technologickou v Praze (Fakulta potravinářské a biochemické technologie) a od jejího absolvování působí na katedře biochemických věd FaF UK. Mezi hlavní oblasti jejího výzkumného zaměření patří například metabolismus xenobiotik (cizorodé látky, které se přirozeně v organismu nevyskytují) a role enzymů, které je metabolizují v lékové rezistenci. Dále se zabývá osudem léčiv v životním prostředí nebo farmakokinetikou léčiv (zkoumání a popis osudu léčiv v organismu) u cílových druhů zvířat. Je předsedkyní Odborné komise FaF UK pro zajišťování dobrých životních podmínek laboratorních zvířat.

RNDr. Lucie Raisová Stuchlíková, Ph. D.

Vystudovala Přírodovědeckou fakultu UK a nyní působí na katedře biochemických věd jako postdoktorandka a vědecká pracovnice. Zabývá se především analýzou léčiv v modelových organismech a testováním jejich toxicity na různých úrovních.

Forum UK/Hynek Glos: Od ovečky k plodinám: Jak léčiva cirkulují v životním prostředí

Forum UK/Hynek Glos: Od ovečky k plodinám: Jak léčiva cirkulují v životním prostředí