Bestimmte Medikamente zur Behandlung von COVID-19-Patienten – einschließlich Remdesivir, Dexamethason und Antibiotika für assoziierte bakterielle Infektionen – bleiben durch die Abwasserbehandlung bestehen und können in Wasserstraßen in Mengen auftreten, die hoch genug sind, um Wasserorganismen zu beeinträchtigen, so eine neue Studie unter der Leitung von Forschern an der Penn Bundesland. Die Ergebnisse unterstreichen den breiten Nutzen der Abwasserüberwachung als Instrument zur Überwachung der Auswirkungen der menschlichen Gesundheit auf die Wasserqualität und die Gesundheit des Ökosystems.
Laut Heather Preisendanz, außerordentliche Professorin für Agrar- und Bioingenieurwesen, Penn State, werden rezeptfreie und verschreibungspflichtige Arzneimittel, einschließlich Antibiotika und Schmerzmittel, vom Menschen ausgeschieden, und viele sind dafür bekannt, dass sie durch Kläranlagen und in der Nähe verbleiben Wasserstraßen, wo sie aquatische Organismen negativ beeinflussen können.
„Dieses Wissen hat Bedenken geweckt, dass ein verstärkter Einsatz von Arzneimitteln während der Pandemie auch zu erhöhten Konzentrationen dieser Arzneimittel im Abwasser von Kläranlagen führen und möglicherweise Wasserlebewesen schädigen könnte“, sagte Preisendanz.
Das Team, zu dem auch Wissenschaftler des US-Landwirtschaftsministeriums gehörten, sammelte zwischen Mai 2020 und Mai 2021 wöchentlich Proben des Zuflusses (eingehend) und des Abwassers (ausgehend) aus zwei Kläranlagen in Zentral-Pennsylvania. Einer der Standorte umfasst ein Krankenhaus in seinem Dienst Bereich.
Die Forscher analysierten den Zulauf beider Kläranlagen auf das Virus SARS-CoV-2 sowie den Zu- und Ablauf auf eine Vielzahl von Medikamenten, die möglicherweise zur Behandlung von COVID-19 eingesetzt wurden. Ihre Ergebnisse veröffentlicht in der Zeitschrift für Umweltqualität.
„Menschen mit leichten COVID-19-Symptomen, die aber nicht so schwer krank sind, dass sie ins Krankenhaus eingeliefert werden müssen, wurde im Allgemeinen empfohlen, ihre Symptome mit Schmerzmitteln wie Naproxen und Paracetamol zu behandeln“, sagte Preisendanz. „In der Zwischenzeit wurden Patienten mit COVID-19-Komplikationen, die zu bakteriellen Infektionen führen, Antibiotika verschrieben, und einige Krankenhauspatienten wurden mit Remdesivir und Dexamethason behandelt.“
In ihrer Studie untersuchten die Forscher zwei rezeptfreie Fiebersenker/Schmerzmittel (Acetaminophen und Naproxen); fünf Antibiotika (Ampicillin, Doxycyclin, Ofloxacin, Sulfamethoxazol und Trimethoprim); zwei COVID-19-Therapeutika (Remdesivir und Dexamethason, das verwendet wird, um schwere Entzündungen der oberen Atemwege bei Patienten mit Beatmungsgeräten zu reduzieren); und Hydroxychloroquin, ein Malaria-Medikament, das sich letztendlich in klinischen Studien als unwirksam zur Behandlung von COVID-19 erwiesen hat.
„Es ist möglich, dass die Erkennung dieser Arzneimittel mit zunehmender Erkennung von SARS-CoV-2 zunimmt“, sagte Preisendanz. „Durch die Analyse von Abwasser auf SARS-CoV-2 und verschiedene Medikamente können wertvolle Informationen über das Wohlbefinden ganzer Gemeinden gewonnen werden, ohne dass einzelne Personen befragt, befragt oder getestet werden müssen.“
Das Team stellte fest, dass die Remdesivir-Konzentrationen mit der Anzahl der hospitalisierten COVID-19-Patienten korrelierten, während die Dexamethason-Konzentrationen mit der Anzahl der hospitalisierten Patienten mit Beatmungsgeräten korrelierten. Insbesondere der Zufluss zur Kläranlage, die das Krankenhaus versorgt, hatte Konzentrationen von Remdesivir und Dexamethason von 28 % bzw. 31 %, während die durchschnittliche Entfernungseffizienz der Kläranlage für diese Medikamente 39 % bzw. 56 % betrug. Hydroxychloroquin wurde in keiner der in beiden Kläranlagen gesammelten Zuflussproben nachgewiesen.
„Die Viruskonzentrationen allein konnten uns nicht sagen, ob wir diese Medikamente sehen würden; vielmehr hing es wirklich damit zusammen, wer im Krankenhaus war und wer beatmet wurde“, sagte Preisendanz.
Laut Preisendanz konnte das Risiko für Wasserorganismen durch Remdesivir zwar nicht berechnet werden, da noch keine Untersuchungen zur Bestimmung der Konzentrationen durchgeführt wurden, die ein Risiko darstellen könnten, aber Dexamethason wurde in Mengen nachgewiesen, die ein geringes akutes Risiko für Fische darstellen könnten.
Unter den getesteten Antibiotika stellte das Team fest, dass Trimethoprim-Konzentrationen ein geringes bis mittleres Risiko für Wasserlebewesen darstellen könnten, während Sulfamethoxazol ein hohes Risiko darstellen könnte, insbesondere für Algen, die eine Nahrungsquelle für viele Organismen darstellen.
Darüber hinaus stellte das Team fest, dass, obwohl Paracetamol und Naproxen in viel höheren Konzentrationen als alle anderen interessierenden Arzneimittel vorhanden waren, keine Korrelationen zwischen Viruskonzentrationen und einströmenden Konzentrationen beider Arzneimittel beobachtet wurden, was darauf hindeutet, dass sie keine Indikatoren für die Prävalenz von COVID sind -19 in der Gemeinde. Die im Abwasser nachgewiesenen Naproxenkonzentrationen lagen jedoch auf einem Niveau, das ein geringes bis mittleres Risiko für Wasserorganismen darstellen könnte.
„Während die von uns berechneten Konzentrationen die individuellen Risiken berücksichtigten, die jedes Medikament für Wasserlebewesen darstellen könnte, berücksichtigen diese Berechnungen nicht die potenziellen Risiken, die von den synergistischen Effekten dieser Medikamente in einer Mischung ausgehen könnten, die viel höher sein könnten“, sagte Preisedanz. „Wichtig ist, dass unsere Studie die Möglichkeit hervorhebt, die die Abwasserüberwachung bietet, um die Auswirkungen der menschlichen Gesundheit auf die Wasserqualität und die ökologische Gesundheit zu verstehen.“
Kathryn R. Hayden et al., Auswirkungen der COVID-19-Pandemie auf Arzneimittel in Abwasser, das zur nützlichen Wiederverwendung behandelt wurde: Zwei Fallstudien in Zentral-Pennsylvania, Zeitschrift für Umweltqualität (2022). DOI: 10.1002/jeq2.20398