Veterinære lægemidler i natur og miljø: Er miljørisikovurderingen god nok?
Et EU-projekt med deltagelse af Det Farmaceutiske Fakultet har identificeret problemer i den europæiske guideline for miljørisikovurdering af veterinære lægemidler. Vort modelstof, et ormemiddel, opfylder de gældende miljøkrav, men nye eksperimentelle metoder viser, at stoffet udgør en uacceptabel risiko for organismer, som lever i gylle, overfladevand, sedimenter og jord.
Lægemidler til mennesker og dyr er i sagens natur biologisk aktive stoffer, som kan påvirke og i værste fald forgifte levende organismer, når de spredes i miljøet – fx via gyllen fra svin, kvæg og får. Derfor indførte EU for fem år siden et sæt retningslinier for miljørisikovurdering af veterinære lægemidler, som skal sikre, at anvendelsen af medicin i husdyrbruget er miljømæssigt forsvarlig.
Det Farmaceutiske Fakultet har medvirket i et større EU-finansieret forskningsprojekt, Environmental Risk Assessment of Pharmaceuticals (ERAPharm), som undersøgte, om den gældende miljørisikovurderingsguideline lever op til lovgivningens krav om, at læge midler ikke må forårsage nogen risiko for uønskede effekter på miljøet. I projektet benyttede forskergruppen det antiparasitære lægemiddel ivermectin som modelstof.
Ivermectin anvendes i stor stil til behandling af kvæg og får mod indvoldsorm, og stoffet ender i miljøet enten via fæces fra græssende dyr eller via spredning af gylle fra dyr på stald.
Retningslinjerne for miljørisikovurdering af veterinære lægemidler er beskrevet af European Medicines Agency (EMA) og International Cooperation on Harmonisation of Technical Requirements for Registration of Veterinary Medicinal Products (VICH).
EMA risikovurdering
Flowdiagrammet viser forløbet i miljørisikovurderinger af veterinære lægemidler efter den europæiske EMA-guideline.
Fase I: Indledende estimering af den forventede koncentration af lægemiddelstoffet i jord. Hvis koncentrationen er under 100 μg/kg jord, standser miljøvurderingen normalt her. For visse ormemidler som ivermectin, der anvendes til græssende dyr, går man videre til fase II.
I fase II niveau A inddrages parametre som stoffets fysiske og kemiske egenskaber samt metabolisme og udskillelse af stoffet fra de behandlede dyr. Desuden laves specifikke studier af lægemiddelstoffets skæbne i forskellige miljøer som overfladevand, sediment, jord, fæces og gylle. De forventede koncentrationer af lægemiddelstoffet sammenholdes med den højeste uskadelige koncentration i de forskellige matricer. Den højeste uskadelige koncentration bestemmes ud fra effektstudier, som afklarer virkningen på udvalgte testorganismer. Hvis risikokvotienten er større end 1, går man videre med en mere detaljeret risikokarakterisering, hvorpå kvotienten igen beregnes.
Er risikokvotienten efter niveau A større end 1, forsætter vurderingen til niveau B. Her undersøger man bl.a. lægemiddelstoffets effekter på flere arter i samme miljø, fx vand, hvorpå den endelige risikovurdering laves.
Tærskelværdien i jord
Den internationale forskergruppe startede med at følge EMAguidelinens fase I, hvor man estimerer den forventede koncentration af et lægemiddel i jorden. Vurderingen blev udført ud fra kendskab til dosis og anvendelseshyppighed af ivermectin samt ud fra data om dyrehold. Koncentrationen blev estimeret for to scenarier. I det ene opdrættes dyrene på stald, og lægemiddelresterne ender i gyllen, som spredes på markerne. I det andet scenarium går dyrene på græs, og lægemiddelresterne udskilles direkte på jorden via urin og fæces.
De estimerede koncentrationer i jorden var i begge scenarier under den gældende tærskelværdi på 100 μg/kg jord, hvilket for de fleste veterinære lægemidler betyder, at miljørisikovurderingen stopper her, og lægemidlet miljøgodkendes. Men for visse ormemidler som ivermectin, der anvendes til dyr på græs, skal man i følge guidelinen gå videre med risikovurderingens fase II. I projektet blev det gjort for begge scenarier.
Estimatet forbedres
I fase II niveau A forbedres estimaterne af koncentrationen af ivermectin i omgivelserne ved, at man specifikt beregner koncentrationen i overfladevand, grundvand, sediment, jord og fæces. De estimerede koncentrationer sammenholdes med effektkoncentrationer af ivermectin, som forventes at påvirke testorganismer i de forskellige miljøer.
Desuden inddrages kendskab til ivermectins fysisk-kemiske egenskaber samt viden om omsætningen af lægemiddelstoffet i husdyr og i miljøet. Via eksperimenter afklares absorption, metabolisme og udskillelse fra kvæg, svin og får. Desuden belyses ivermectins skæbne i omgivelserne: Fordeling i jord, nedbrydning i jord og nedbrydning i sedimenter. Ivermectin bindes til jordpartikler, hvorfor lægemiddelstoffet kun i ringe grad udvaskes til grundvand og overfladevand. Man må dog forvente, at ivermectin, som bindes til eroderende jordpartikler, kan udvaskes til vandmiljøet. Endvidere viser studierne, at ivermectin er svært nedbrydeligt i jord og sediment.
Resultaterne fra de specifikke studier anvendes til at beregne mere realistiske estimater af koncentrationen af lægemiddelstoffet i fæces, jord, grundvand og overfladevand for både græssende dyr og dyr på stald. I første omgang estimeres den forventede koncentration i miljøet ud fra data om dosis, anvendelseshyppighed, dyrehold og fordeling i jord, mens der ikke tages hensyn til metabolisering af lægemidlet i de behandlede dyr. I et efterfølgende estimat inkluderes information om metabolisme, udskillelse og nedbrydning i vand, jord og fæces. Dette mere realistiske estimat forudsagde dobbelt så høje koncentrationer af ivermectin i jorden som det indledende estimat i fase I.
Effektstudier med organismer
Effektstudier afklarer ivermectins virkning på organismer, der lever i henholdsvis vand og jord samt i fæces. For vandlevende organismer blev der udført akutte effektstudier over 48-96 timer med alger, dafnier og fisk. Dafnierne var mest følsomme, idet der blev observeret effekter i form af immobilitet helt ned til koncentrationer af ivermectin på få ng/l.
- Dafnier (Daphnia Magna), som lever i overfladevand, er mest følsomme over for ormemidlet ivermectin. Koncentrationer på få ng/l, kan immobilisere dyrene
De jordlevende testorganismer var regnorme og springhaler, mens testorganismerne i fæces og gylle var kvægfluer, gødningsfluer og møgbiller. Effekter på udviklingsraten fra æg til flue af kvægfluen optrådte helt nede ved koncentrationer omkring få μg/kg frisk møg. Ud fra disse studier bestemmer man den højeste uskadelige koncentration, hvor lægemiddelstoffet ikke forventes at have noget effekt på organismerne.
Feltforsøg bekræfter laboratorieforsøg
- Kvægfluer, som lever i fæces, udvikler sig langsommere fra æg til flue, når kvæget er blevet behandlet med ivermectin.
I følge VICH-guidelinen skal der ikke udføres feltforsøg med antiparasitære stoffer som ivermectin under fase II, niveau B, men i forbindelse med det europæiske forskningsprojekt blev der alligevel lavet et modelstudie samt to feltstudier i York i England og Madrid i Spanien.
Modelstudiet var et semifeltstudie baseret på intakte jordkolonner, hvor der på overfladen af kolonnen spredes kvæggylle tilsat ivermectin i forskellige koncentrationer. Resultaterne støtter laboratorieforsøg, der indikerer at ivermectin nedbrydes langsomt i jord. Studiet viste også, at ivermectin er mere toksisk overfor leddyr end andre dyr, hvilket bekræfter resultaterne af laboratorieforsøgene.
I feltstudierne blev kokasser fra køer, som var blevet behandlet med ivermectin, placeret på græsmarker og overdækket med net. Koncentrationen af ivermectin blev efterfølgende bestemt i kokassen samt i den underliggende jord efter en måned. Resultaterne bekræfter, at ivermectin er meget svært nedbrydeligt i fæces under feltforhold, samt at ivermectin ikke transporteres fra fæces til jorden under kokassen. Ud fra disse forsøg kunne man forbedre estimaterne for koncentrationen i de forskellige miljøer, som indgik i projektet. Feltforsøgene bekræftede også laboratorieforsøgene ved at påvise, at organismer, der lever i fæces påvirkes af ivermectin.
Næste trin er en risikokarakterisering, hvortil de genererede estimater anvendes til at beregne en risikokvotient; dvs. forholdet mellem den forventede koncentration i miljøet og den uskadelige koncentration for de forskellige organismer. Risikokvotienten var mindre end 1 for de testede jordorganismer, hvorfor der ikke forventes effekter. Derimod var kvotienten større end 1 for dafnier og fi sk samt for kvægfluer og møgbiller, og her må det forventes, at ivermectin har skadelige effekter på organismerne. Når risikokvotienten er større end 1 for vandlevende hvirvelløse organismer, skal der udføres en risikokarakterisering for sediment. Den viste, at der også er en risiko for organismer, som lever i sedimentet. Yderligere effektstudier under fase II, niveau B, er krævet for de organismer, hvor risikokvotienten i niveau A er større end 1. Her bestemmer man eksperimentelt de laveste koncentrationer, hvor ivermectin ikke medfører skadevirkninger på organismer i de undersøgte miljøer. Den uskadelige minimumskoncentration for de mest følsomme arter i overfladevand, dafnier, var helt nede på 0,0003 ng/l. I sediment var den laveste uskadelige koncentration i sedimenter 0,6 μg/kg tørstof sediment for rundorme, mens den uskadelige koncentration for organismer i fæces var på 53 μg/kg tørstof.
For vandmiljøet omfattede de udførte test både forsøg med enkeltarter samt flere arter i samme testsystem; fx med vand eller med sediment eller med vand og sediment sammen. Desuden blev der udført forsøg i jord med flere arter i samme testsystem. I et sådant testsystem med springhaler og mider sammen, var springhalerne betydelig mere følsomme end i testsystemer med enkeltarter.
- Tabellen viser den overordnede miljørisikovurdering for organismer, som lever i overfladevand, sediment, jord og fæces.
Risiko for organismer i miljøet
Til sidst laves så den endelige risikokarakterisering ud fra data, som er opnået i niveau B. Der er en meget stor risiko for vandlevende invertebrater som dafnier og dertil en risiko for organismer, der lever i sediment samt i fæces og gylle. Jordtoksicitetstesten med to arter i samme testsystem viste endvidere, at der var en risiko for springhaler. Uanset om husdyrene er på græs eller på stald, var der en uacceptabel risiko for de undersøgte miljøer; overfladevand, sediment og jord samt fæces.
Resultaterne af miljørisikovurderingen viser, at tærskelværdien på de 100 μg/kg jord for den beregnede jordkoncentration under fase I ikke er tilstrækkelig beskyttende for flere arter i de undersøgte scenarier. Alt i alt konkluderer den europæiske forskergruppe, at lovgivningens miljøkrav ikke overholdes.
Hvad gør man så? Resultaterne er nu publiceret med 28 medforfattere i et velanskrevet internationalt tidsskrift, og vi afventer nu med spænding EMA’s udspil til, hvordan man vil igangsætter risikoreducerende initiativer, så det kan undgås, at ivermectin ender i miljøet og dermed giver anledning til skadelige effekter på organismer.
