UPV/EHU-Forscher Irantzu Vergara ist es gelungen, mehrere Antibiotika-Familien gleichzeitig in Gemüse und Regenwürmern zu analysieren. Proben, die an verschiedenen Orten der Autonomen Gemeinschaft Baskenland entnommen wurden, haben Daten über das Vorhandensein von antimikrobiellen Wirkstoffen und deren Derivaten in Gemüse erbracht. Vergara betont, dass weitere Forschungen erforderlich seien, um das Problem der Kontamination der Umwelt durch diese Art von Medikamenten anzugehen.
„Der massive Einsatz von Antibiotika und antimikrobiellen Mitteln bei Menschen und Tieren hat dazu geführt, dass diese Substanzen in unerwarteten Umweltproben auftauchen“, sagte Irantzu Vergara, Forscher in der IBeA-Gruppe der UPV/EHU.
Arzneimittel, die im Körper nicht vollständig verstoffwechselt werden, gelangen auf verschiedenen Wegen in die Umwelt (etwa über Gülle, als Düngemittel verwendeten Klärschlamm usw.), sickern in den Boden und können schließlich auf Nutzpflanzen oder Regenwürmer übertragen werden, die am unteren Ende der Nahrungskette stehen.
„Obwohl beim Menschen keine kurzfristige Toxizität nachgewiesen werden konnte, kann die unbeabsichtigte Einnahme von Antibiotika über die Nahrung bei allergischen Personen zu Problemen führen; die Auswirkungen einer langfristigen Exposition sind noch unbekannt.
„Das größte Problem im Zusammenhang mit dieser Kontamination ist jedoch die Verbreitung multiresistenter Bakterien. Im Falle einer Infektion ist es schwierig, eine wirksame Behandlung zu finden. In ganz Europa sterben 33.000 Menschen an dieser Krankheit“, erklärt Vergara.
Um dieses Problem zu lösen, hat die IBeA-Forschungsgruppe zwei Analysemethoden entwickelt, mit denen sich sehr geringe Konzentrationen antimikrobieller Mittel in Gemüse und Regenwürmern nachweisen lassen. „Obwohl in Dünger hohe Arzneimittelkonzentrationen zu erwarten sind, sind nach dem Übergang dieser Substanzen auf Pflanzen oder Regenwürmer viel geringere Konzentrationen zu erwarten. Daher sind empfindliche Methoden erforderlich, um sie nachzuweisen“, sagte Vergara.
Die von Vergara in den UPV/EHU-Laboren entwickelten Methoden ermöglichen die gleichzeitige Bestimmung einer breiten Palette antimikrobieller Medikamente sowie verschiedener Produkte, die aus ihrer Umwandlung entstehen. Die Ergebnisse sind veröffentlicht im Journal Wissenschaft der Gesamtumwelt.
Wie der Forscher erläutert: „Die Medikamente können in ihrer ursprünglichen Form ausgeschieden oder nach der Metabolisierung (nachdem sie bestimmte Veränderungen im Körper durchlaufen haben) umgewandelt werden. Darüber hinaus handelt es sich um sehr empfindliche Verbindungen, die unter bestimmten Temperatur-, Feuchtigkeits-, Lichtbedingungen usw. in der Umwelt sehr leicht abgebaut und umgewandelt werden können.“
Die Methoden stellen einen bedeutenden Durchbruch dar, denn „bisher gab es keine Analysemethoden, mit denen sich ein breites Spektrum antimikrobieller Wirkstoffe in Pflanzen und Regenwürmern gleichzeitig untersuchen ließe. Auch die Analyse von Transformationsprodukten stand dabei nicht im Mittelpunkt.“
„Jede Antibiotika-Familie hat unterschiedliche physikochemischen Eigenschaften und es ist sehr wichtig, dass für alle dieselbe Analysemethode verwendet werden kann. Wir haben auch ziemlich niedrige Nachweisgrenzen erreicht, die es uns ermöglichen, sehr geringe Konzentrationen dieser Substanzen in der Umwelt nachzuweisen.“
Gemüseproben aus verschiedenen Orten der Autonomen Gemeinschaft Baskien
Beim Gemüse entnahm die Forschungsgruppe Proben aus verschiedenen Regionen des Baskenlandes, sowohl aus biologischem als auch aus konventionellem Anbau. „Unser Ziel war es, das Ausmaß des Antibiotikaproblems in der Autonomen Gemeinschaft Baskenland zu messen.“
„Die durchgeführten analytischen Studien haben Daten über die Existenz von antimikrobiellen Medikamenten und ihren Derivaten in Gemüse ergeben: Wir haben festgestellt, dass sowohl antimikrobielle Wirkstoffe als auch Abbauprodukte zwischen Boden und Gemüse übertragen werden. Mit anderen Worten, es gibt im Baskenland ein Problem der antimikrobiellen Kontamination“, fügte Vergara hinzu.
Bei Regenwürmern führten sie jedoch ein Experiment unter kontrollierten Expositionsbedingungen durch. „Wir wollten prüfen, ob die Regenwürmer, die sich von kontaminiertem Boden ernähren, in der Lage sind, antimikrobielle Substanzen in ihrem Körper anzusammeln. Die Studie zeigte tatsächlich eine Ansammlung dieser antimikrobiellen Substanzen im Körper, die eine Vielzahl bisher nicht bekannter Transformationsprodukte erzeugen.“
Vergara betonte, dass „die multidisziplinäre Forschung in dieser Richtung fortgesetzt werden muss, da dieses Problem in den nächsten Jahrzehnten jeden betreffen wird.“ Wasseraufbereitungsanlagen verfügen derzeit nicht über wirksame Verfahren, um Medikamentenrückstände zu entfernen, und dieses Wasser wird häufig zur Bewässerung verwendet.
„Da der Eintrag von Antibiotika in die Umwelt so groß und konstant ist, gewöhnen sich die Bakterien an die Koexistenz mit ihnen und entwickeln Resistenzen“, erklärte sie. „Tatsächlich gibt es bereits Fälle, in denen es keine wirksame Behandlung für Menschen gibt, die sich mit multiresistenten Bakterien infizieren. Es ist wichtig, die Forschung voranzutreiben, um das Problem zu minimieren oder kurz- bis mittelfristig nach Lösungen zu suchen.“
Mehr Informationen:
I. Vergara-Luis et al, Antimikrobielle Mittel in Eisenia fetida Regenwürmern: Eine umfassende Studie von der Methodenentwicklung bis zur Bewertung der Aufnahme und des Abbaus, Wissenschaft der Gesamtumwelt (2024). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.171214