1
FarmaceutikaFarmaceutika a la láátkytky
z kosmetických produktz kosmetických produktůů
jako polutanty ve vodnjako polutanty ve vodnííchch
ekosystekosystéémechmech
PPCPs – Pharmaceuticals and
Personal Care Products
Co jsouCo jsou PPCPsPPCPs??
látky používané pro osobní zdraví nebo kosmetické účely a látky
používané v zemědělství pro zlepšení růstu a zdraví hospodářských zvířat
tisíce různých chemických látek
mnoho z nich má vysokou biologickou aktivitu
neexistují limity pro PPCPs ve vodním prostředí
regulované polutanty představují jen velmi malou frakci z velkého množství
chemických stresorů, kterým jsou vodní organismy běžně a kontinuálně
vystaveny
humánní a veterinární léčiva
diagnostické látky (např. kontrastní látky pro vyšetření)
potravinové doplňky (např. vitamíny)
chemikálie z přípravků osobní spotřeby jako voňavky (např. musky)
látky do opalovacích krémů (např. 4-methylbenzyliden kafr,
oktokrylen)
“inertní“ ingredience používané ve výrobě PPCPs (např. parabeny)
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
2
Hlavní skupiny PPCPs a jejich použití
PPPCPsPCPs -- farmakafarmaka
• humánní farmaka – diagnostika, ošetření (léčba/zmírnění),
prevence onemocnění, změna struktury/funkce lidského těla
• veterinární farmaka – ochrana zdraví zvířat, léčba, ovlivnění
reprodukčních procesů a produkce (např. růstové doplňky)
• biologicky aktivní
• často velmi hydrofilní
• často nesnadno rozložitelné
 látky environmentálně zajímavé, potenciálně nebezpečné
• často opticky aktivní (optické izomery: terapeutický účinek vs.
nežádoucí efekty)
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
3
Roční spotřeba některých skupin předepisovaných léčiv
v různých zemích
Spotřeba některých farmak a jejich vylučování
Německo
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
4
PPPCPsPCPs –– ppřříípravky dennpravky denníí spotspotřřebyeby
• většinou nemají žádnou biochemickou aktivitu (kromě potravinových
doplňků)
• na rozdíl od farmak mohou být uvolňovány do ovzduší (např. mošusové
látky)
• většina látek používána jako aktivní složky nebo konzervační látky
v kosmetice, toaletních potřebách nebo vůních
• mohou sloužit jako prevence onemocnění (např. látky v opalovacích
krémech)
PCPs vyrobené v Německu (1993)
ZdrojeZdroje PPCPsPPCPs v prostv prostřřededíí
emise z výroby, přepravy, skladování (minimální)
lidská aktivita (koupání, holení, plavání aj.)
nesprávná likvidace léčiv (bezprostřední odstranění nadbytečných
léků z domácností)
exkrece po aplikaci léčiv u lidí a zvířat (vylučování močí a výkaly)
používání veterinárních léčiv (především antibiotika a steroidy)
zemědělství
rezidua z nemocnic
nezákonné drogy
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
5
OsudOsud PPCPsPPCPs v prostv prostřřededíí
ExpoziExpoziččnníí cesty veterincesty veterináárnrníích a humch a humáánnnnííchch farmakfarmak v prostv prostřřededíí
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
6
PPCPs označovány jako „emerging pollutants“
patří mezi významné sloučeniny znečišťující některé složky životního
prostředí
dostávají se zejména do vodního ekosystému
detekovány v povrchových i spodních vodách, odpadních vodách,
na skládkách, v půdách a sedimentech
VýskytVýskyt PPCPsPPCPs v prostv prostřřededíí
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
Skupiny PPCPs detekované v povrchových vodách, odpadních vodách
a čistírnách odpadních vod
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
7
Výskyt farmak a pohlavních hormonů v environmentálních vzorcích
PPCPs v pitné vodě
• jiná studie - v pitné vodě detekován
diklofenak, kyselina klofibrová,
propyfenazon
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
8
PPCPs v povrchových vodách (1/2)
• 139 lokalit ve 30 státech USA (urbanizace, chov hospodářských zvířat)
• detekováno 82 z 95 stanovovaných kontaminantů (farmaka, hormony a další látky
znečišťující vodní prostředí)
• nejčastěji detekované látky: koprostanol (fekální steroid), cholesterol (rostlinný a
živočišný steroid), N,N-diethyltoluamid (repelent proti hmyzu), kofein (stimulant),
triclosan (antimikrobiální dezinfekční prostředek), tri(2-chlorethyl)fosfát
(retardanty hoření), 4-nonylfenol (metabolit detergentu)
Naměřené koncentrace 30 nejčastěji detekovaných kontaminantů.
PPCPs v povrchových vodách (2/2)
Frekvence detekce kontaminantů rozdělených dle použití (A)
a jejich procentuální podíl na celkové naměřené koncentraci (B).
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
9
PPCPs v povrchových a odpadních vodách (1/2)
• rozsáhlá studie zaměřená na ČOV (v USA)
• 78 ze 110 stanovovaných látek nalezeno alespoň v jednom vzorku
• počet detekovaných látek ve vzorku: 2 (referenční lokalita) – 50 (výpusť ČOV)
• př. detekovaných látek: dezinfekční prostředky (triclosan), antibiotika
(sulfamethoxazol), mošusové látky (tonalid), antihistaminika
(difenhydramin), antiepileptika (karbamazepin)
PPCPs v povrchových a odpadních vodách (2/2)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
chlo
rinated
fire
retardants
(3)
fecaland
pla
ntsterols
(4)
nonprescriptio
n
drugs
(9)
prescriptio
n
drugs
(notantib
io
tics)(10)
fla
vors
and
fragrances
(11)
household
w
astew
atercom
pounds
(6)
detergents
and
degradates
(8)
in
dustria
lw
astew
atercom
pounds(16)
pestic
id
es
(9)
antib
iotics
(25)
PA
H
s
(9)
AverageFrequency
ofDetection(%)
Frekvence detekce skupin látek
klasifikovaných podle použití
Závěry studie:
farmaka a další chemikálie z odpadních vod 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
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
10
Účinnost odstraňování různých farmak v ČOV
ČOV v Německu (poblíž Frankfurtu nad Mohanem)
ÚÚččinkyinky PPCPsPPCPs vv žživotnivotníím prostm prostřřededíí
PPCPs mohou stejně jako ostatní chemické látky představovat riziko pro
životní prostředí
působení farmak prostřednictvím buněčných receptorů již při nízkých
koncentracích → nepříznivé účinky při interakci s necílovými receptory
v ekotoxikologii stanovovány především akutní efekty PPCPs
výskyt PPCPs v prostředí v nízkých koncentracích → mírné efekty →
akumulace mírných efektů → výrazné efekty
dvě skupiny farmak, kterým byla věnována největší pozornost, jsou
antibiotika (možný vývoj rezistence) a steroidní hormony (překryv s ED)
pro množství ostatních skupin farmak a PCPs se ví velmi málo o jejich
potenciálu negativního působení
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
11
EC50s vybraných farmak v biotestu s D. magna,
D. subspicatus a Lemna minor
Inhibice bioluminiscence šesti léky proti zánětům
v testech ToxAlert 100® a Microtox®
ÚÚččinky linky lééččiv ve vodniv ve vodníích ekosystch ekosystéémechmech
Farmaka jsou designována tak, aby měla určitou biologickou aktivitu.
Je známo velmi málo o účincích léčiv ve vodním prostředí.
Účinky farmak a jejich metabolitů 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
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
12
ÚÚččinky ninky něěkterýchkterých PPCPsPPCPs
antibiotika
•kontaminace vod používaných na pití, zavlažování, rekreační účely
•potenciál vyvolat bakteriální rezistenci na ATB
•negativní vliv na důležité bakterie v ekosystému
steroidní farmaka – endokrinní disrupce (viz. přednáška ED)
antidepresiva – vliv na reprodukční schopnosti a chování korýšů
blokátory vápníkových kanálů – inhibice aktivity spermií u některých
vodních organismů
antiepileptika – neurodegenerace způsobená apoptózou při vývoji mozku
mošusové látky - bioakumulace a perzistence, některé velmi toxické
genotoxická léčiva (použití především v nemocnicích)
PPCPs – endokrinní disrupce
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
13
ČOV a endokrinní disrupce
• klece s pstruhy umístěny v řece pod výpustí ČOV a dále po toku
(do vzdálenosti 14 km)
• sledována hladina vitelogeninu u samců
• koncentrace VTG významně zvýšena ještě ve vzdálenosti 4,5 km
za výpustí ČOV
Expozice vodnExpozice vodníích organismch organismůů
expozice ve vodním prostředí – jakákoli chemikálie, která
se dostane do vodního prostředí z odpadních vod nebo
splachů, může vést k dlouhodobé trvající
multigenerační expozici akvatických
organismů
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
 pseudo-persistentní látky
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
14
ExpoExpozicezice mnohamnoha xenobiotikxenobiotikůůmm ve stopovýchve stopových
mnomnožžstvstvíích pod znch pod znáámou hladinoumou hladinou úúččinku (NOEC)inku (NOEC)
Potenciální ekotoxikologická významnost
 Potenciální aditivní účinky řady látek působících stejným
mechanismem. Kombinací koncentrací individuálních
látek je překročena hladina pro účinek.
 Možné interakce působení, zejména synergismus, kde
kombinovaný účinek překračuje sumu účinků
individuálních látek.
 Hormese – účinky pod domnělou NOEC.
Paradoxní křivky dávka-odpověď tvaru „U“.
Výskyt nedovolených drog v prostředí
Koncentrace nejrozšířenějších drog a metabolitů detekovaných v prostředí
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)
15
Drogy v odpadních vodách
ČOV Milano – průměrné denní
koncentrace reziduí drog v OV.
Přehed reziduí drog monitorovaných v OV.
Odhadovaná spotřeba nedovolených drog.
You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)