Farmaceutika a látky z kosmetických produktů jako polutanty ve vodních ekosystémech PPCP = pharmaceuticals and personal care products PPCP • Tisíce různých chemických látek. • Mnoho z nich má vysokou biologickou aktivitu • Dvě skupiny farmak, kterým byla věnována největší pozornost jsou antibiotika (možný vývoj resistence u patogenů) a steroidní hormony (překryv s ED). • Pro množství ostatních skupin farmak se ví velmi málo o jejich potenciálu negativního působení • neexistují limity pro PPCPs ve vodním prostředí • regulované polutanty představují jen velmi malou frakci z velkého množství chemických stresom, kterým jsou vodní organismy běžně a kontinuálně vystaveny Co jsou PPCPs jako environmentálni polutanty? \ D i M'--------O nvj humánní a veterinární léčiva / )« o diagnostické látky (e.g., kontrastní látky pro vyšetření) bioaktivní potravinové doplňky chemikálie z přípravků osobní spotřeby jako voňavky (e.g., musky) a látky do opalovacích krémů (e.g., 4- methylbenzylidene camphor; octocrylene); plnidla, "inertní" ingredience používané ve výrpbé °W"V^ PPCPs (e.g., parabeny). Studium účinků PPCP v životním prostředí PPCP patří mezi významné sloučeniny znečišťující některé složky životního prostředí. Dostávají se zejména do vodního ekosystému. PPCP mohou stejně jako ostatní chemické látky představovat riziko pro životní prostředí. Léky jsou látky: ■biologicky aktivní ■často velmi hydrofilní ■často nesnadno rozložitelné ____k látky environmentálne zajímavé, -------]/ potenciálně nebezpečné Účinky léčiv ve vodních ekosystémech Je známo velmi málo o účincích léčiv ve vodním prostředí Farmaka jsou designována tak, aby měla určitou biologickou aktivitu Účinky farmak a jejich metabolitu jsou v podstatě stejné jako účinky dalších xenobiotik v prostředí např: > účinky proti bakteriím, houbám, vyšším organismům > inhibice enzymů > vliv na signální dráhy endogenních látek > porušení funkce membrán a redoxního potenciálu > endokrinní disrupce > teratogennní, karcinogenní a embryotoxické účinky > nespecifické účinky - nepolární narkóza > další Nejvíce sledované skupiny léčiv Humánní - analgetika a protizánětlivé látky, antibiotika, orální kontraceptiva, cytostatika, antiepileptika, betablokátory, hypolipidemika, RTG-kontrastní média, hormony a různé sloučeniny a metabolity Veterinární - antibiotika, antiektoparazitika, desinficiencia Osud LC v prostředí Vstup do prostředí • emise z výroby, přepravy, skladování -minimální • nesprávná likvidace - bezprostřední odstranění nadbytečných léků z domácností • exkrece po aplikaci léčiv u lidí a zvířat -vylučování močí a výkaly Výskyt v prostředí • povrchové i spodní vody, odpadní vody, skládky, půdy, sedimenty Medicine j Sewage STP Production Waste Surface water I Sediment í Ground water í Potable water Veterinary /growth promoters Průzkum PPCPs ve vodách - USA 2002 Rozsáhlá studie zaměřená na ČOV Sledovány vzorky: - Řeka nad ČOV - Výpusť ČOV - 2 vzorky z řeky pod ČOV Dvě pozaďové lokality 78 ze 110 látek nalezeno alespoň v jednom vzorku 6 látek nalezeno alespoň v 75 % vzorků. Reference bez polutantu Medián počtu detekovaných látek ve vzorcích: Nad ČOV 10; výpusť ČOV 35; 1 .pod výpustí 32; 2.pod výpustí 24. 35 Nejčastěji detekovaných látek Steroidy Farmaka Detergenty Látky z voňavek cotinine cholesterol carbamazepine tonalide (AHTN) tri(dichlorisopropyl) phosphate tri(2-chloroethyl) phosphate 3,4-dichlorophenyl isocyanate codeine ethyl citrate sitosterol sulfamethoxazole caffeine ethanol,2-butoxy-phosphate N,N-diethyltoluamide (DEBT) tributylphosphate benzophenone diltiazem 4-nonylphenol diethoxylate 4-nonylphenol monoethoxylate triclosan coprostanol trimethoprim dehydronifedipine galaxolide (HHCB) diphenhydramine acetaminophen diazinon 5-methyl-1H-benzotriazle phenol triphenylphosphate 1,7-dimethy Ixanthine pentachlorophenol 4-octylphenol diethoxylate bisphenol-A 1,4-dichlorobenzene Frekvence detekce skupin látek klasifikovaných podle použití o ^ I-i u. o o o o co O < £n ^ v^ .^ ^c & ^ & # •^ ^ # ^ vV" ^ J? t® •V ^' "* „<*~ ^ „V «Zř ^ ^ ,^ <$r j? ^x~ .j? ^ j? • / ^ .f J* ^ Zá věry studie • Farmaka a další chemikálie z OV projdou přes ČOV, míra jejich odstranění závisí na čistírenské technologii • Nedostatečné čištění zvyšuje přítomnost látek v prostředí • Koncentrace nad ČOV jsou většinou nízké - tzn. tyto látky nejsou běžně rozšířené • Koncentrace pod ČOV klesají se vzdáleností -ale s různou rychlostí pro různé látky PPCPs v odpadních vodách: Globální rozšíření s určitými lokálními odlišnostmi ^ Všechny odpadní vody z větších sídel obsahuj í PPCPs. > Jednotlivé geografické oblasti se liší typy, kvantitou, a relativním zastoupením individuálních PPCPs. Vodní organismy — exponovány kontinuálně po celý život Expozice ve vodním prostředí -jakákoli chemikálie, která se dostane do vodního prostředí z odpadních vod či splachů může vést k dlouhodobé trvající multigenerační expozici akvatických organismů Problematika "Persistence": Látky, které kontinuálně vstupují do vodního prostředí se v podstatě stávají "persistentními" polutanty i pokud jsou jejich poločasy života relativně krátké —jejich zásoba je kontinuálně doplňována. Tyto látky jsou označovány jako pseudo-persistentní. Fig. 1: EC50s vybraných farmak v biotestu s D. magna, D. subspicatus a Lemna minor Tc&l subslancc EC50 £iug 1 "*)___________________________ ________________ Daphnia Desmodesttms Lcmna 115 Í15 74 25.5 315 22 72 7.5 > 320 24.2 168 25 >320 110 5.8 314 _________713_______> 320 Fig. 2: Inhibice bioluminiscence šesti léky proti zánětů v testech ToxAlert 100® a Microtox® Qoftbrinic acid 72 Carbamazepins IbuprofeiTr-Na Diciofenac-Na > 100 108 68 Naproxen-P^a Captopril Metformin 174 > 100 64 Propranolol Metoprolol 7.5 > 100 C oni pound ToxAleit ioou Microtox5 EC*o TUs ECM TUs (uß/ml) (fj.g/nil) Salicylic acid 43.1 2 J — — Ketoprofen 15.6 6.4 19 J 5.2 Naproxen 2L2 4.7 35.6 2.s Diclofenac-Na 13.5 7.4 13.7 7.3 Ibuprofen 12.1 S .2 19.1 5.: Gemfibrozil IS.S 5.3 31.5 3.2 Expozice mnoha xenobiotikům ve stopových množstvích pod známou hladinou účinku (NOEC) Potenciální ekotoxikologická významnost (1) Potenciální aditivní účinky řady látek působících ste ným mechanismem. Kombinací koncentrací individuálních látek je překročena hladina pro účinek. (2) Možné interakce působení, zejména Synergismus, kde kombinovaný účinek překračuje sumu účinků individuálních látek (3) Hormese - účinky pod domnělou NOEC. Paradoxní křivky dávka-odpověď tvaru "U" ..