Pharmakologisch wirksame Stoffe in der Umwelt

Transkript

1 Mittwochs im MULEWF Mainz, Pharmakologisch wirksame Stoffe in der Umwelt G. Hamscher Fachbereich 08 Biologie und Chemie Institut für Lebensmittelchemie und Lebensmittelbiotechnologie

2 Gerd Hamscher cv Studium der Lebensmittelchemie/Umwelttoxikologie an der Universität Kaiserslautern Promotion an der Universität Bonn über ein neues Peptidhormon beim Menschen Habilitation und apl. Professor für das Fachgebiet Lebensmitteltoxikologie an der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover Seit Oktober 2010: Professor für Lebensmittelchemie und Lebensmittelbiotechnologie an der Justus-Liebig-Universität Gießen Obmann der Arbeitsgruppe Tierarzneimittelrückstände (GDCh) Mitglied der Kommission Pharmakologisch wirksame Stoffe und Tierarzneimittel (BfR)

3 Inhalt Einführung Umweltrisiken durch Arzneimittel Reduzierung des Eintrages von Antibiotika in die Umwelt Zusammenfassung

4 NRKP Ergebnisse Hemmstofftest (BVL, 2010) [%] * *2010: 664 von Proben waren positiv (0.22 %)

5 NRKP Weitergehende Untersuchungen (BVL, 2010) Untersuchung der im Hemmstofftest positiven Proben mit Bestätigungsverfahren 263 Proben (0.1 %): eine oder mehrere Substanzen > MRL (Maximum Residue Level) Substanzgruppe Bestätigt Nachgewiesen (> MRL) (> LOD; < MRL) Tetracycline Fluorchinolone Penicilline Aminoglycoside Sulfonamide 53 55

6 Rapid Alert System for Food and Feed Trends (EU, 2009) Die häufigsten Notifizierungen: Nitrofuranmetabolite in Crustaceen Sonstige Rückstände (einschließlich Antibiotika): Rückläufige Tendenz

7 Daten aus der EU RASFF Report 2009

8 Wo sind (Tier)Arzneimittel denn überhaupt zu finden? Arzneimitteleinsatz Veterinärmedizin Humanmedizin Nutztiere Aquakultur Haustiere Kläranlage Fermenter Gülle (bis zu 260 mg/kg) Direkte Umgebung Klärschlamm Landwirtschaftliche Nutzflächen (bis zu 0,5 mg/kg) Pflanzen (~10-50 µg/kg) (Stall-)Stäube Aus Futtermittel u. getr. Gülle (~mg/kg) Exkremente, Speichel, Haare?? Grundwasser (~0,1 µg/l) Oberflächenwasser (µg/l) Trinkwasser (~10 ng/l) Exposition Mensch Hamscher und Mohring, 2012

9 Humanarzneimittel in der aquatischen Umwelt Götz et al., ISOE-Studientexte, Nr. 16, 2011

10 Inhalt Einführung Umweltrisiken durch Arzneimittel Reduzierung des Eintrages von Tierarzneimitteln in die Umwelt Zusammenfassung

11 Eigenschaften von (Tier)Arzneimitteln Anwendung vs. Umweltrelevanz Hohe Stabilität (gegenüber saurem ph-wert, Enzymen) Persistenz in der Umwelt Gewisse Wasserlöslichkeit Mobilität in der aquatischen Umwelt Hochwirksame Substanzen Toxizität / Effekte in der Umwelt

12 Arzneimittel in der Umwelt Ein relevantes Thema Zahlreiche Arzneimittel sind in der Umwelt zu finden (> 150) Einige Arzneimittel zeigen adverse Effekte auf Insekten und Wildtiere Verzögerter Dungabbau durch Ivermectin (Wall und Strong, Nature 1987) Verweiblichung von Fischen in Vorflutern von Kläranlagen (u. a. durch ß-Estradiol und Ethinylestradiol, NOEC: 1 ng/l, ab ca. 4 ng/l akute Gefährdung von Fischbeständen (Sumpter 1995) Anfang der 90er Jahre: Massives Geiersterben in Indien (Indischer Geier, Bengalengeier und Schmalschnabelgeier: > 97 %iger Rückgang verschiedener Populationen)

13 Unerwarteter Effekt eines Arzneimittels in der Umwelt 2005: Akutes Nierenversagen durch Diclofenac-Rückstände in verendeten Kühen (lethale Dosis: 0,1 0,2 mg/kg) Grafiken: : Verbot der Anwendung von Diclofenac in der Veterinärmedizin in Indien und benachbarten Ländern, Ersatzmedikament: Meloxicam

14 Arzneimittel in der Umwelt Ein relevantes Thema Aus Oberflächengewässern gewonnenes Trinkwasser kann in Spurenkonzentrationen mit verschiedenen Humanarzneimitteln kontaminiert sein (u. a. Carbamazepin, Diclofenac, Röntgenkontrastmittel): Möglicherweise kein toxikologisches, aber ein hygienisches Problem! Eintrag von Antibiotika, Antibiotikaresistenzgenen und antibiotikaresistenten Keimen über Wirtschaftsdünger in die Umwelt: Induktion/Transfer von Resistenzen in Boden ( ) und Grundwasser (?) Beeinflussung von mikrobiologischen Lebensgemeinschaften ( )

15 Antibiotika-Einsatz in Deutschland 2003 / 2005 Schneidereit, 2006

16 Antibiotika-Einsatz in der EU Grave et al., 2010

17 Antibiotika-Einsatz in Deutschland 2011 Deutschland*: Tonnen Frankreich: Niederlande: ca Tonnen 514 Tonnen *99 % für landwirtschaftliche Nutztiere, 1 % an Heimtiere Quelle: Bundesamt für Verbraucherschutz und Lebensmittelsicherheit (BVL),

18 Feld- und Lysimeterstudien Tetracycline? Sulfonamide Hohe Konzentrationen (mg/kg Bereich) von Sulfonamiden und Tetracyclinen und in Wirtschaftsdüngern Sulfonamide und Tetracycline können im Oberboden persistieren?? Tetracycline 500 µg/kg) Sulfonamide <2 µg/kg Sulfonamide können schnell in das Grundwasser eingetragen werden Dauerhafte Kontamination des Oberbodens und des Grundwassers TCs: n.n. SA: n.n. Hamscher et al. 2002, 2005, 2008 und laufende Untersuchungen Sulfonamide 0,24 µg/l

19 Mineralwasser Gesetzliche Regelungen AVV Anl. 1a TrinkwV 0,1 µg/l - 50 µg/l - 0,1 µg/l (PSM)

20 Verwaltungsgerichtshof Baden-Württemberg, Reinheitsgebot für "natürliches Mineralwasser" ohne normative Festlegung unzulässig; Widerruf von Anerkennungen rechtswidrig Das Gebot "ursprünglicher Reinheit" der Mineral- und Tafelwasserverordnung (MTVO) fordert keine absolute Abwesenheit von Schadstoffen, sondern nur eine normative Reinheit. Die Grenze zwischen normativer Reinheit und Verunreinigung muss wegen ihrer Auswirkungen auf die Berufsfreiheit von Mineralwasserunternehmen (Klägerinnen) in der Verordnung selbst bestimmt werden. Da dies derzeit nicht der Fall ist, können die Ablehnung einer Anerkennung als "natürliches Mineralwasser" und damit auch deren Widerruf nicht auf eine für die menschliche Gesundheit unschädliche Verunreinigung durch Abbauprodukte (Metaboliten) von Pflanzenschutzmitteln gestützt werden

21 Antibiotika in Stallstäuben: SMZ OTC TC CTC TYL CAP Summe mg/kg (Hamscher et al., EHP 2003)

22 Mögliche Risiken Stallstäube Zahn et al. (2001) zeigen, dass Tylosin nach Einsatz als Leistungsförderer in der Abluft von Schweineställen nachweisbar ist 80 % der kultivierbaren Bakterien in der Abluft tylosin-resistent sind Chapin et al. (2004) zeigen, dass in der Abluft von Schweineställen multiresistente Bakterien (Entero-, Strepto- und Staphylokokken) sind 98% resistent gegenüber 2-4 Antibiotika (Erythromycin, Tetracyclin, Clindamycin, Virginiamycin) Verschleppungen von Arzneimittelrückständen in die Lebensmittelkette (Kietzmann et al. 1995)

23 Effekte von Antibiotika in der Umwelt Mikroorganismen sind die Angriffsziele von Antibiotika in der Umwelt und in der Human-/Tiermedizin Keine adversen Effekte von Oxytetracylin und Tylosin (g/kg) auf Bodenwürmer, Springschwänze und Enchytraeiden (Baguer et al. 2000) Gülle, Güllekrusten und Sedimente: Hohe Tetracyclin-Konzentrationen > MIC (0.5 2 mg/l) für verschiedene Bakterien

24 Effekte von Antibiotika in der Umwelt Veränderungen in mikrobiologischen Gemeinschaften / Ausbreitung von Antibiotika-Resistenzen: Sehr schwer zu untersuchen Schmitt et al. 2006: Mikrokosmen-Studien in verschiedenen Böden Gülle entscheidender Faktor für Resistenzgene Auch hohe Antibiotika-Konzentrationen hatten nur geringen Einfluss auf Diversität der Resistenzgene Adaption der mikrobiologischen Gemeinschaften an Antibiotika Heuer et al. 2011: Anreicherung von Resistenzgenen in der Gülle Hohe Mobilität von Plasmiden: Über horizontalen Gentransfer Weitergabe an Bodenmikroorganismen möglich

25 Systematische Bewertung der Umweltrelevanz (LANUV 2007)

26 Systematische Bewertung der Umweltrelevanz Stoffe Konzentration Wirkung Verhalten Menge Erfüllte Kriterien Oxytetracyclin X X X X 4 Chlortetracyclin X X X 3 Tetracyclin X X X 3 Sulfamethazin (Sulfadimidin) X X X 3 Sulfadiazin X X 2 Trimethroprim X X 2 Ivermectin X X 2 (Nach LANUV 2007)

27 Inhalt Einführung Umweltrisiken durch Arzneimittel Reduzierung des Eintrages von Antibiotika in die Umwelt Zusammenfassung

28 Reduzierung des Antibiotikaeintrages I Technologische Möglichkeiten Getrennte Sammlung und längere Lagerung von Wirtschaftsdüngern nach Behandlung (teuer) Gülle-Behandlung: Belüften, Zusatz von Säure/Lauge oder Sorptionsmitteln (Erfolgsaussichten fraglich) Gülle-Fermentation/Biogaserzeugung: Abbau der Antibiotika oder Anreicherung? KTBL-Schrift 435, 2005

29 Reduzierung des Antibiotikaeintrages II Möglichkeiten in der Tierhaltung Erhalt einer hohen Tiergesundheit im Bestand (Fütterung, Stallklima, Besatzdichte) Enger räumlicher Zusammenhang zwischen Ferkelerzeugern und Mastbetrieben Impfungen KTBL-Schrift 435, 2005

30 Reduzierung des Antibiotikaeintrages III Administrative Maßnahmen EU-weites Verbot antibiotischer Leistungsförderer seit Januar 2006 Rationaler Tierarzneimitteleinsatz unter Berücksichtigung der Antibiotika-Leitlinien der BTK/ArGeVet (update: 2010) Berücksichtigung der Problematik in der Lehre, Aus-, Weiter- und Fortbildung (AMG) KTBL-Schrift 435, 2005

31 Inhalt Einführung Umweltrisiken durch Arzneimittel Reduzierung des Eintrages von Antibiotika in die Umwelt Zusammenfassung

32 Zusammenfassung Tier(Arzneimittel) werden weltweit in zunehmender Zahl in den verschiedensten Umweltkompartimenten nachgewiesen Adverse Effekte auf Insekten und Wildtiere beschrieben Subtile Effekte auf Mikroorganismen im Boden Kontaminationen auch von nichttierischen Lebensmitteln möglich Minimierungsmaßnahmen sind auf tiermedizinischer, legislativer, technologischer und edukativer Ebene möglich bzw. bereits erfolgt

33 Herzlichen Dank an alle Beteiligten Dr. Heinrich Höper (LBEG), Prof. Jörg Kues (ehem. NLfB), Dr. Siegrun Mohring (JLU), Prof. Heinz Nau (TiHo), Dr. Heike Pawelzick (ehem. TiHo), Anja Platt (JLU), Beate Prieß (TiHo), Marion Schröder (TiHo), Ph D Silke Sczesny (ehem. TiHo), Dr. Astrid Spielmeyer (JLU)... und natürlich Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit!