På sporet af antibiotika i miljøet

Antibiotika anvendes i store mængder til dyr såvel som til mennesker, men vi kender i dag meget lidt til stoffernes skæbne i miljøet og i hvor stort omfang tilstedeværelse af antibiotikarester i vand og jord bidrager til udvikling af resistente bakterier. Nye analysemetoder skal belyse antibiotikas skæbne i miljøet.

I 1998 blev det samlede danske forbrug af antibiotika anslået til ca. 150 tons. Cirka 60 tons anvendes som antimikrobielle vækstfremmere i forbindelse med svineproduktionen. Omkring 60 tons antibiotika anvendes til sygdomsbekæmpelse i landbruget, mens de resterende 30 tons bruges til at behandle mennesker.

Som led i et projekt under Det Strategiske Miljøforskningsprogram SMP II undersøges skæbnen af en række antibiotika i miljøet. Vi har især sat fokus på tylosin og oxytetracyklin; to veterinære lægemiddelstoffer, der bruges i store mængder.

Tylosin A er et af de mest anvendte antibiotika i landbruget, og i 1998 var forbruget på 13 tons. Stoffet benyttes både som vækstfremmer og til at behandle syge dyr. Tylosin er virksomt overfor grampositive bakterier, enkelte gramnegative bakterier og mykoplasmainfektioner. Stoffet slår bakterierne ihjel ved at hæmme deres evne til at danne proteiner. Bakterierne kan udvikle resistens overfor stoffet ved brug af meget lave koncentrationer, og der er krydsresistens til erythromycin, som er meget anvendt i human medicin. Tylosin udskilles delvist uomdannet i gyllen.

Oxytetracyklin tilhører gruppen af tetracykliner, og i 1998 blev 12,1 tons af stoffet anvendt til veterinært brug. Oxytetracyklin er aktivt overfor såvel grampositive som gramnegative bakterier. Stoffet dræber bakterierne ved at gribe ind i deres proteinsyntese. Der ses ofte resistensudvikling overfor stoffet, og resistensen holder sig ofte længere end for andre antibiotika. Oxytetracyklin anvendes både veterinært og humant. Det udskilles uomdannet primært med afføringen, idet kun en fjerdedel af stoffet udskilles via nyrerne.

De fleste lægemiddelstoffer bliver i en vis udstrækning omdannet, inden de udskilles af organismen. Organismens omdannelsesprodukter er som regel mindre farmakologisk aktive end selve lægemiddelstoffet, men der findes en række eksempler på, at medicinresterne er farmakologisk aktive eller ansvarlige for en toksisk virkning.

Graden af omdannelse og arten af omdannelsesprodukterne afhænger dels af selve lægemiddelstoffet, dels af hvilken dyreart der indtager lægemidlet. Derfor er man nødt til at vide, i hvilken udstrækning stoffet omdannes og til hvad. Ydermere må man kende nedbrydningsmønstret i miljøet for at kunne følge stoffets skæbne. For de veterinære lægemiddelstoffers vedkommende er det også vigtigt at kende nedbrydningsforholdene under forskellige forhold i gylletankene, i jorden og i overfladevand. Hvis stoffet også anvendes til humant brug, skal man kende nedbrydningen i rensningsanlæg.

Antibiotika og deres nedbrydningsprodukter er ofte meget vandopløselige set i forhold til de stoffer, man normalt analyserer for i miljøprøver. Det er derfor naturligt at benytte de erfaringer, man har fra analyse af lægemiddelstoffer og deres omdannelsesprodukter i plasma, urin og afføring.

For at kunne bestemme lave koncentrationer af antibiotika i miljøprøver er det nødvendigt at benytte metoder, der kan adskille det, man ønsker at måle, fra de andre komponenter i prøven samt at benytte en meget følsom detektionsteknik.

Højtryksvæskekromatografi (HPLC) er ofte første valg ved analyse af meget vandopløselige stoffer. Kromatografien adskiller stofferne, som derpå detekteres, f.eks. via deres udsendelse eller absorption af lys. Hvis man også ønsker at bestemme stoffets identitet, benyttes massespektrometri, hvor stofferne sorteres efter deres molekylvægt.

Uanset hvor avanceret en analyseteknik, der anvendes, er behandlingen af prøven inden selve analysen dog helt afgørende for analyseresultatet. Prøven skal bringes på en form, der passer til analysemetoden og i øvrigt behandles således, at man ikke fejlagtigt finder indhold af antibiotika i en prøve, hvor det ikke er tilstede. Især dette trin i analysearbejdet er meget forskningskrævende.

Til analyse af nedbrydningen af tylosin og oxytetracyklin i miljøet, benytter vi laboratoriemodeller, der afspejler forholdene i overfladevand, rensningsanlæg og gylletanke.

Tylosins halveringstid er for den primære nedbrydning vurderet til under to dage i gylletankene under iltfrie forhold. Det er således ikke sandsynligt, at man vil kunne påvise tylosin i autentiske gylleprøver eller på marken, selv efter en omfattende opkoncentrering af prøven, medmindre binding til partikler i gyllen hindrer nedbrydning i gylletanken.

Igangværende forsøg tyder på, at oxytetracyklin nedbrydes noget langsommere end tylosin både i slamreaktorer, gyllereaktorer og overfladevand. Der er således en begrundet mistanke om, at stoffet spredes med gylle eller slam til marken. Ud fra tetracyklinernes egenskaber ville man forvente at kunne finde stofferne bundet til jord og sedimenter, men næppe at kunne finde det i vandmiljøet.

Næste trin i projektet er at udvikle metoder til analyse af autentiske jordprøver og gylleprøver. Det er en stor analytisk- kemisk udfordring, da det er meget vanskeligt at detektere lave koncentrationer af antibiotika i gylle, blandt andet fordi der er problemer med at udtrække stærkt bundne stoffer fra jordprøver og sedimentprøver. Derfor skal der forskes i nye prøveoprensningsmetoder, som skal kombineres med avancerede analyseteknikker.

Analyse af antibiotika og andre lægemiddelstoffer i miljøet er et helt nyt forskningsområde på internationalt plan. Der ligger et stort arbejde forude med at identificere nedbrydningsprodukter og udvikle analysemetoder, så man med sikkerhed kan måle, om antibiotika og deres nedbrydningsprodukter er til stede i miljøet og i givet fald i hvilken koncentration.