Farmaceutyki w wodzie: ukryte zagrożenie dla organizmów wodnych

Jakie zagrożenia niesie obecność farmaceutyków w wodzie?

Farmaceutyki w środowisku wodnym stanowią coraz większe zagrożenie dla organizmów wodnych i potencjalnie dla zdrowia ludzkiego. Co roku tysiące ton leków stosowanych w leczeniu, profilaktyce i diagnostyce chorób trafia do ekosystemów wodnych, ponieważ konwencjonalne oczyszczalnie ścieków nie są w stanie całkowicie ich zdegradować. Badania wykazały obecność wielu grup farmaceutyków w wodach powierzchniowych, w tym leków przeciwbólowych, przeciwzapalnych, antybiotyków i leków przeciwdepresyjnych.

Szczególną uwagę naukowców przykuwa ketoprofen (Kp), niesteroidowy lek przeciwzapalny stosowany w leczeniu bólu, gorączki i stanów zapalnych. Jego obecność została stwierdzona w stężeniach sięgających 10 μg/L w wodach powierzchniowych Kostaryki, 9,3 μg/L w dorzeczu Łaby w Czechach oraz 10,7 μg/L w ściekach surowych z Polski. W ściekach szpitalnych stężenia ketoprofenu wahały się między 3,6 a 10 μg/L. W wodach wschodniej części Zatoki Fińskiej zmierzono maksymalne stężenie Kp wynoszące 4,45 μg/L. Średnie stężenia Kp w dopływach i odpływach oczyszczalni ścieków z Sewilli (Hiszpania) wynosiły odpowiednio 0,30-1,36 μg/L i 0,21-0,41 μg/L, co było niższe niż wartości raportowane dla oczyszczalni z południowo-zachodnich Indii (dopływy: 3-41 μg/L i odpływy: 0,6-8 μg/L). “Nasze badania wykazały, że długotrwała ekspozycja na różne poziomy ketoprofenu prowadzi do spadku aktywności kilku enzymów antyoksydacyjnych, przy jednoczesnym wzroście aktywności transaminaz i dehydrogenazy mleczanowej” – piszą autorzy wcześniejszych badań.

Dotychczasowe badania wykazały, że ekspozycja na ketoprofen wpływa negatywnie na rozwój embrionów danio pręgowanego, aktywność enzymów antyoksydacyjnych, poziom peroksydacji lipidów, zachowanie oraz morfologię wątroby dorosłych osobników. Badania Rangasamy i współpracowników wykazały, że podczas 42 dni ekspozycji na różne poziomy Kp (1, 10 i 100 μg/L), aktywność kilku enzymów antyoksydacyjnych (np. SOD, CAT, GSH i GPx) zmniejszyła się, podczas gdy zaobserwowano wzrost aktywności transaminaz glutaminowo-szczawianowych (AST), transaminaz glutaminowo-pirogronowych (ALT) i dehydrogenazy mleczanowej (LDH). Ponadto, u dorosłych danio pręgowanych narażonych na Kp zaobserwowano zmiany behawioralne – prędkość pływania ryb wzrastała natychmiast po podaniu Kp. Dodatkowo, u ryb narażonych na 100 μg/L Kp wystąpiły uszkodzenia histopatologiczne wątroby.

Czy meropenem stanowi ryzyko w środowisku wodnym?

Innym farmaceutykiem często wykrywanym w środowisku wodnym jest meropenem (Mp), antybiotyk karbapenemowy o wysokiej skuteczności przeciwko drobnoustrojom beztlenowym oraz patogenom Gram-dodatnim i Gram-ujemnym. Badania wykazały jego obecność w wodach powierzchniowych w stężeniach od 169 ng/L do 1,07 μg/L. Najwyższe stężenie meropenemu (1,07 μg/L) odnotowano w próbkach ścieków szpitalnych w Singapurze. Meropenem wykryto w 71% próbek wody zebranych wzdłuż rzeki Zenne, z najwyższą wartością 330 ng/L, oraz w 27% próbek ścieków z Brukseli, z maksymalnym stężeniem 0,95 μg/L. Natomiast średnie stężenia meropenemu w dopływach i odpływach oczyszczalni ścieków z Zagrzebia (Chorwacja) oszacowano odpowiednio na 169 ± 261,2 ng/L i 260,2 ± 271 ng/L. Pomimo istnienia badań dotyczących wpływu meropenemu na embriony danio pręgowanego zakażone bakteriami oraz mechanizmu uszkodzenia nerek wywołanego przez meropenem, wpływ tego antybiotyku na zachowanie dorosłych osobników nie był dotąd badany.

Badania Habjan i współpracowników wykazały 100% przeżywalność embrionów zakażonych S. pneumoniae po leczeniu meropenemem w stężeniach 1x lub 10x minimalnego stężenia hamującego (MIC). Wcześniejsze badania wykazały, że ekspozycja dorosłych danio pręgowanych na meropenem przez 96 godzin wywołała nefrotoksyczność. Dodatkowo, Guzman-Tordecilla i współpracownicy zaobserwowali, że Lemna minor narażona na różne dawki meropenemu wykazywała zmiany fizjologiczne i stres oksydacyjny, co potwierdzał znaczny wzrost aktywności enzymów SOD, CAT i APX.

Jak kwas walproinowy wpływa na neurotoksyczność?

Trzecim badanym lekiem jest kwas walproinowy (VPA), szeroko stosowany lek przeciwdrgawkowy, którego ekspozycja płodowa wiąże się z zaburzeniami poznawczymi i neurologicznymi, w tym wadami cewy nerwowej, nadaktywnością i zwiększonym ryzykiem rozwoju zaburzeń ze spektrum autyzmu. Stężenia VPA w ściekach wahają się od 130 ng/L w Baltimore (USA) do 3008 ng/L w regionie Fira na Santorini (Grecja). W jeziorze Mälaren (Szwecja) wykryto stężenia VPA sięgające 2,6 μg/L. Większość badań koncentrowała się na zmianach neuroanatomicznych i behawioralnych związanych z autyzmem wywołanym ekspozycją embrionów na VPA, a nie na badaniu jego wpływu przy stężeniach istotnych środowiskowo.

Wcześniejsze badania dotyczące VPA skupiały się głównie na zmianach neuroanatomicznych i behawioralnych związanych z zaburzeniami ze spectrum autyzmu wywołanymi ekspozycją embrionalną, a nie na badaniu jego wpływu przy stężeniach istotnych środowiskowo. W konsekwencji, embriony poddawano działaniu różnych dawek VPA przez różne okresy i obserwowano w różnych stadiach życia. Na przykład, embriony danio pręgowanego 5 godzin po zapłodnieniu (hpf) były traktowane dawką 140 μg/L przez 24 i 48 godzin i analizowane po 3 i 4 tygodniach po zapłodnieniu, podczas gdy w innym badaniu embriony 4 hpf były narażone na 6,9 g/L VPA przez 48 godzin, a efekty badano w stadium larwalnym i dorosłym. Dodatkowo, embriony danio pręgowanego były narażone na 6,9 mg/L VPA podczas pierwszych 48 hpf i oceniane po 6, 70 i 120 dniach po zapłodnieniu.

Jakie wyzwania stawia toksyczność mieszanin farmaceutyków?

Co istotne, niewiele badań dotyczy toksyczności mieszanin farmaceutyków, mimo że związki te zwykle występują w środowisku wodnym jako mieszaniny. Wcześniejsze badania sugerują, że jednoczesna obecność wielu substancji chemicznych w środowisku może wykazywać wyższą lub niższą toksyczność w porównaniu z pojedynczym czynnikiem. “Nasze wcześniejsze badania potwierdziły antagonistyczny wpływ na zachowanie dorosłych danio pręgowanych i stres oksydacyjny wywołany krótkotrwałą ekspozycją na mieszaninę kadmu, niklu i deltametryny” – wskazują naukowcy.

Badania wykazały, że jednoczesna ekspozycja na chlorotalonil i prochloraz zmniejszyła wpływ na metabolizm embrionów i larw danio pręgowanego. Ekspozycja larw danio pręgowanego na binarne, ternarne, czwartorzędowe i pięciorzędowe mieszaniny pestycydów przez 96 godzin wykazała efekty synergistyczne. Podobnie, inne badanie wykazało bardziej wyraźne efekty behawioralne u larw danio pręgowanego traktowanych jednocześnie karbendazymem i fipronilem, w porównaniu do tych narażonych na pestycydy indywidualnie. Polietylen lub polipropylen w połączeniu z VPA spowodowały znaczące efekty biochemiczne i behawioralne u dorosłych danio pręgowanych. Ponadto, jednoczesne leczenie Cd i Kp przez 42 dni spowodowało zmiany biochemiczne, behawioralne, poznawcze i histopatologiczne u dorosłych danio pręgowanych, podczas gdy narażenie rodzicielskie na Kp w obecności Cd miało większy wpływ na rozwój potomstwa (F1), modyfikując funkcję serca i aktywność lokomotoryczną.

Czy danio pręgowany to odpowiedni model badawczy?

Danio pręgowany (Danio rerio) jest wrażliwym i szeroko stosowanym alternatywnym organizmem modelowym do oceny neurotoksyczności niebezpiecznych substancji chemicznych ze względu na niski koszt, wysoką płodność, bogate reakcje behawioralne oraz funkcjonalne, molekularne i genetyczne podobieństwo do ssaków. Ich zachowane układy neuroprzekaźnikowe i bliskie genetyczne podobieństwo do ludzi czynią je cennym modelem w badaniach neurologicznych. Badania behawioralne przeprowadzone na larwach i dorosłych osobnikach danio pręgowanego dostarczyły nowych informacji na temat subletałnych efektów różnych zanieczyszczeń.

Powszechne testy behawioralne z wykorzystaniem dorosłych danio pręgowanych obejmują test nowego zbiornika i test światła/ciemności dla zachowań podobnych do lęku; test labiryntu T dla zachowań społecznych, agresywnych, pamięci i uczenia się; oraz test otwartego pola dla aktywności lokomotorycznej i eksploracyjnej. Testy te są czułe, ponieważ zmiany w cechach behawioralnych danio pręgowanego występują nawet przy bardzo niskich stężeniach zanieczyszczeń i po krótkotrwałej ekspozycji. Ponadto, złożone reakcje behawioralne ryb związane z reprodukcją, unikaniem drapieżników, żerowaniem i interakcją społeczną dostarczają cennych informacji o możliwych skutkach zdrowotnych i środowiskowych zanieczyszczeń. Co więcej, analizy biochemiczne są często stosowane wraz z testami behawioralnymi, aby dodać cenny wgląd w możliwe mechanizmy leżące u podstaw obserwowanych zmian behawioralnych.

W prezentowanym badaniu naukowcy ocenili toksyczność trzech związków farmaceutycznych na dorosłych osobnikach danio pręgowanego poprzez markery stresu oksydacyjnego, testy behawioralne i aktywność acetylocholinesterazy (AChE). Wpływ Kp, Mp i VPA oceniano indywidualnie oraz w mieszaninach binarnych i ternarnych w okresie ekspozycji wynoszącym 96 godzin. Czy takie krótkotrwałe narażenie na stężenia leków odpowiadające tym w środowisku może wywołać mierzalne efekty biologiczne? Jakie mechanizmy komórkowe mogą być zaangażowane w obserwowane zmiany?

Co mówią badania o zachowaniu i mechanizmach biochemicznych?

Wyniki badań behawioralnych wykazały, że zarówno indywidualna, jak i łączna krótkotrwała ekspozycja na Kp, VPA i Mp znacząco zmieniła zachowanie pływackie dorosłych danio pręgowanych w porównaniu z grupą kontrolną. Grupy Mp i VPA + Mp + Kp wykazały znaczący spadek całkowitej przebytej odległości. Co ciekawe, leczenie samym VPA przez 96 godzin wywołało największy wzrost średniej prędkości, wykazując 1,37-krotny wzrost w stosunku do kontroli, podczas gdy w mieszaninie z Mp wzrosła ona o 1,14 razy, z Kp o 1,05 razy, a z Mp + Kp o 1,16 razy.

Ekspozycja na VPA i MP doprowadziła do około 1,4-krotnego zwiększenia czasu bezruchu. Ponadto ostre narażenie danio pręgowanego na farmaceutyki znacząco wydłużyło czas, jaki ryby spędzały w pobliżu ścian, zachowanie znane jako tigmotaksja. Całkowity czas spędzony w pobliżu ścian został zwiększony 1,5-krotnie w grupie narażonej na Mp + Kp. Dodatkowo, po 96-godzinnej ekspozycji na VPA, Kp, Mp + Kp i VPA + Mp + Kp zaobserwowano znaczny wzrost liczby obrotów w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.

Wyniki badań wykazały również, że ryby poddane działaniu VPA i MP + Kp ujawniły znaczny wzrost przebytej odległości w porównaniu z grupą kontrolną podczas 5-minutowego nagrywania wideo kamerą umieszczoną przed zbiornikiem testowym. Ponadto, grupa VPA + Kp wykazała znaczne zmniejszenie średniej prędkości (8,17 ± 1,96 cm/s), podczas gdy grupy VPA (14,13 ± 1,19 cm/s) i Mp + Kp (14,53 ± 1,31 cm/s) miały najwyższą średnią prędkość, w przeciwieństwie do grupy kontrolnej (12,05 ± 1,21 cm/s). Ryby traktowane Mp i VPA + Kp przez 4 dni wykazały znaczący wzrost czasu bezruchu o około 1,6 raza. W przeciwieństwie do kontrolnych i narażonych na Mp danio pręgowanych, które eksplorowały cały akwarium, ryby narażone na inne pojedyncze i łączone terapie farmaceutyczne eksplorowały głównie dolną część zbiornika (geotaksja), co sugeruje zachowanie związane z lękiem.

Test zachowań społecznych wykazał, że ekspozycja na VPA, Kp, VPA + Kp, Mp + Kp i VPA + Mp + Kp w stężeniach istotnych środowiskowo przez 96 godzin wywołała deficyt interakcji społecznych u danio pręgowanego. Czas spędzony przez zwierzęta w lewym ramieniu, blisko osobników tego samego gatunku, był znacznie zmniejszony dla Kp samego (p = 0,005), w połączeniu z VPA (p = 0,001) i w grupach narażonych na mieszaninę ternarną (p < 0,001) w porównaniu z grupą kontrolną. Dodatkowo, krótkotrwała ekspozycja na VPA + Mp (p = 0,04), VPA + Kp (p = 0,002) i VPA + Mp + Kp (p = 0,006) doprowadziła do znacznego wydłużenia czasu spędzonego w strefie decyzyjnej. Co więcej, ryby narażone na sam VPA (p = 0,002) i w mieszaninie z Kp (p = 0,003) spędzały więcej czasu w prawym ramieniu w porównaniu ze zwierzętami kontrolnymi. Co ciekawe, grupy VPA (p = 0,01), Kp (p < 0,001), VPA + Kp (p = 0,03) i Mp + Kp (p < 0,001) wykazały wyraźny wzrost czasu spędzonego przez ryby w środkowym segmencie.

Odpowiedź na stres oksydacyjny u danio pręgowanego narażonego na Mp, VPA i Kp indywidualnie i w kombinacji oceniano poprzez pomiar aktywności dwóch głównych enzymów antyoksydacyjnych (SOD i GPx) oraz poziomów peroksydacji lipidów (MDA). Aktywność SOD była znacznie wyższa w grupach leczonych Mp (p = 0,001), VPA (p = 0,02), VPA + MP (p < 0,001) i VPA + MP + Kp (p < 0,001) w porównaniu z kontrolą. Natomiast ostre narażenie na MP (p = 0,001), VPA (p < 0,001), VPA + Mp (p < 0,001), VPA + Kp (p < 0,001), Mp + Kp (p = 0,02) i VPA + Mp + Kp (p < 0,001) znacznie zmniejszyło aktywność antyoksydacyjną GPx. Wystąpił wyraźny wzrost zawartości MDA między prawie wszystkimi grupami leczonymi a kontrolnymi, z wyjątkiem ryb narażonych na Mp i VPA + Kp.

Z kolei aktywność AChE w mózgach danio pręgowanego narażonego na VPA (p < 0,001) wzrosła, podczas gdy dla VPA + Kp (p = 0,007), Mp + Kp (p = 0,04) i VPA + MP + Kp (p < 0,001) zmniejszyła się bardziej niż w kontroli. “Nasze wyniki wskazują na silne korelacje między parametrami behawioralnymi a biochemicznymi, co sugeruje, że obserwowane zmiany w zachowaniu ryb mogą być bezpośrednio związane z zaburzeniami na poziomie komórkowym” – podkreślają badacze.

Jakie implikacje mają wyniki badań dla praktyki klinicznej?

Analiza korelacji Pearsona wykazała, że najsilniejsza dodatnia korelacja wystąpiła między czasem spędzonym przez danio pręgowanego w lewym ramieniu a czasem spędzonym w górnej połowie zbiornika. Natomiast czas spędzony w pobliżu ścian i czas w górnej połowie miały najwyższą ujemną korelację. Parametry pływania w nowym zbiorniku były skorelowane nie tylko między sobą, ale także ze zmiennymi interakcji społecznej. Umiarkowane, ale znaczące korelacje znaleziono między aktywnością GPx (r = 0,4541, p = 0,0033, n = 40) i poziomem MDA (r = -0,4527, p = 0,0034, n = 40) a czasem w górnej połowie. Podobnie, DePasquale i współpracownicy wykazali, że czas spędzony przez danio pręgowanego w górnej części zbiornika był silnie związany z innymi parametrami pływania w nowym zbiorniku, ze współczynnikami korelacji od 0,86 dla wejść do górnej części do -0,48 dla czasu zamrożenia.

Ponadto poziom MDA był dodatnio skorelowany z aktywnością SOD (r = 0,4914, p = 0,0013, n = 40), ale ujemnie z całkowitym czasem bezruchu (r = -0,4841, p = 0,0015, n = 40). Zgodnie z naszymi wynikami, wcześniejsze badanie wykazało ujemne korelacje między poziomem lipoperoksydacji a kilkoma parametrami behawioralnymi, takimi jak czas spędzony na górze i czas zamrożenia, wykazując jednocześnie pozytywny związek z aktywnością SOD u danio pręgowanego narażonego na bisfenol A. Z drugiej strony, umiarkowane dodatnie korelacje uzyskano między częstotliwością przejść do górnej połowy (r = 0,5787, p < 0,0001, n = 40) a aktywnością AChE.

Zgodnie z wynikami badań, aktywność pływania była znacząco skorelowana z aktywnością AChE u karasia narażonego na sertralinę. Gravato i współpracownicy ujawnili pozytywny związek między AChE a pokonaną odległością dla ryb estuariowych Pomatoschistus microps narażonych przez 96 godzin na miedź i rtęć. Podobnie, pozytywne związki zaobserwowano między przejściami między górą a dołem oraz całkowitą odległością pływania a aktywnością AChE u dorosłych danio pręgowanych narażonych na bisfenol A przez 96 godzin.

Ogólnie rzecz biorąc, wyniki badań pokazują, że krótkotrwała ekspozycja na stężenia farmaceutyków istotne środowiskowo, zarówno pojedynczo, jak i w mieszaninach, zmienia zachowanie danio pręgowanego, wywołuje stres oksydacyjny i hamuje aktywność AChE. W szczególności ekspozycja na VPA, Kp, Mp + Kp i VPA + Mp + Kp wywołała zachowania związane z lękiem, w tym zwiększone obroty przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, tigmotaksję i bezruch. Badania Dhanabal i Durairaj wykazały, że dorosłe danio pręgowane traktowane VPA poprzez zanurzenie i wstrzyknięcie dootrzewnowe (100 mg/kg) wykazały znaczny wzrost przebytej odległości. Natomiast Baronio i współpracownicy wykazali, że ekspozycja na VPA (25 μM) podczas stadium embrionalnego prowadzi do znacznych zmian behawioralnych w wieku dorosłym, w tym zmniejszonej przebytej odległości i zmniejszonej noradrenaliny, neuroprzekaźnika zaangażowanego w uwagę i poznanie.

Podobne wyniki zaobserwowano w badaniach przeprowadzonych na larwach danio pręgowanego (7 dpf), gdzie ekspozycja na VPA (500 µM) doprowadziła do zmniejszenia średniej przebytej odległości zarówno w warunkach jasnych, jak i ciemnych. Podobnie, Karimi i współpracownicy stwierdzili, że zarówno ostre, jak i przewlekłe narażenie na VPA zaburza aktywność lokomotoryczną larw danio pręgowanego. Kilka badań wykazało negatywny wpływ Kp na Danio rerio, szczególnie na embriony, wpływając na ich fizjologię i potencjalnie powodując śmiertelność.

Co istotne dla praktyki klinicznej, mieszanina VPA + Mp sugerowała interakcję antagonistyczną, podczas gdy kombinacje VPA + Kp, Mp + Kp i VPA + Mp + Kp wykazywały synergistyczną toksyczność, odzwierciedloną zarówno w zmianach behawioralnych, jak i biochemicznych. Czy może to mieć znaczenie dla pacjentów przyjmujących te leki w terapii skojarzonej? Jakie mechanizmy molekularne mogą leżeć u podstaw tych interakcji?

Według wcześniejszych badań, obecność związków farmaceutycznych w środowiskach wodnych może wpływać na danio pręgowanego na wielu etapach rozwoju. Ponadto, ekspozycja na leki wywołała neurotoksyczność u dorosłych danio pręgowanych, co ujawniły zarówno testy behawioralne, jak i biochemiczne. Leki te zostały wybrane na podstawie badań klinicznych wskazujących, że Mp może działać jako antidotum w przypadkach ostrego zatrucia VPA poprzez zmniejszenie jego poziomu w osoczu u ludzi. Dodatkowo, Kp został włączony ze względu na jego powszechne stosowanie w warunkach szpitalnych. Wszystkie trzy farmaceutyki są często wykrywane w wodach środowiskowych, co poszerza znaczenie niniejszego badania.

Zanieczyszczenia środowiskowe mogą promować stres oksydacyjny u danio pręgowanego poprzez podniesienie poziomu reaktywnych form tlenu (ROS), potencjalnie prowadząc do uszkodzenia komórek. Enzymy antyoksydacyjne, takie jak SOD, CAT i GPx, są niezbędne do neutralizacji wolnych rodników, łagodząc tym samym stres oksydacyjny i zachowując równowagę komórkową. Z drugiej strony, malondialdehyd jest produktem ubocznym peroksydacji lipidów, często używanym jako biochemiczna diagnostyka stresu oksydacyjnego w badaniach toksykologicznych.

Zarówno indywidualnie, jak i w kombinacji, leki mogą wpływać na produkcję wolnych rodników poprzez różne mechanizmy. Same związki mogą promować stres oksydacyjny poprzez generowanie reaktywnych form tlenu (ROS) lub poprzez upośledzenie funkcji mitochondrialnych i obrony antyoksydacyjnej. W połączeniu ich efekty mogą być addytywne, synergistyczne lub antagonistyczne – potencjalnie wzmacniając lub zmniejszając uszkodzenia oksydacyjne. Na przykład, kwas walproinowy przechodzi intensywny metabolizm wątrobowy do reaktywnych metabolitów i wykazano, że zwiększa markery stresu oksydacyjnego (jak malondialdehyd), jednocześnie zmniejszając enzymy antyoksydacyjne (SOD, CAT, GPx) w badaniach na gryzoniach i ludziach. Podobnie, ketoprofen jest metabolizowany w wątrobie przez enzymy cytochromu P450 i odpowiednio podnosi produkcję ROS. Razem, ketoprofen i kwas walproinowy mogą prowadzić do zwiększonego stresu oksydacyjnego poprzez nakładające się szlaki metaboliczne i wspólne wyczerpywanie obrony antyoksydacyjnej, co czyni łączne stosowanie potencjalnym ryzykiem zwiększonego tworzenia ROS.

Ocena neurotoksyczności często obejmuje pomiar aktywności AChE, kluczowego markera biochemicznego często używanego w badaniach toksykologicznych do oceny wpływu substancji chemicznych na funkcjonalność układu nerwowego. Badanie Kim i współpracowników wykazało, że prenatalna ekspozycja na VPA doprowadziła do wzrostu regulacji AChE w korze przedczołowej potomstwa szczurów i myszy. Zaobserwowano to również in vitro w różnicujących się korowych komórkach progenitorowych nerwowych traktowanych VPA. Mechanizm obejmował zwiększoną acetylację histonu H3 w promotorze AChE, sugerując regulację epigenetyczną. Wyniki te potwierdzają ideę, że VPA może pośrednio modulować sygnalizację cholinergiczną poprzez wzrost regulacji AChE, potencjalnie przyczyniając się do toksyczności neurorozwojowej.

Biorąc pod uwagę wysokie podobieństwa molekularne i genomiczne między danio pręgowanym a innymi kręgowcami, w tym ludźmi, obserwowane zaburzenia behawioralne i biochemiczne sugerują, że narażenie na mieszaniny farmaceutyków w środowiskach wodnych może stanowić znaczące ryzyko nie tylko dla organizmów wodnych, ale potencjalnie także dla zdrowia ludzkiego. Konieczne są dalsze badania w celu wyjaśnienia dokładnych mechanizmów leżących u podstaw skutków ubocznych związków farmaceutycznych.

Podsumowując, danio pręgowane są efektywnym modelem do badania wpływu niebezpiecznych substancji chemicznych, w tym związków farmaceutycznych, na organizmy wodne. Ponadto, jednoczesne współistnienie różnych związków w środowisku wodnym może prowadzić do synergistycznych, antagonistycznych lub kumulatywnych efektów toksykologicznych, podkreślając potrzebę dalszego badania mieszanin chemicznych i włączenia danych opartych na mieszaninach do opracowywania progów regulacyjnych i standardów.

Ocena potencjalnych skutków działania leków oddzielnie u samców i samic, a także podczas pełnego cyklu życia danio pręgowanego, znacznie poprawiłaby nasze zrozumienie długoterminowej i specyficznej dla płci toksyczności. Takie badania mogą przyczynić się do opracowania bardziej bezpiecznych farmaceutyków oraz skuteczniejszych metod oczyszczania ścieków, co w konsekwencji zmniejszy obciążenie ekosystemów wodnych i potencjalne zagrożenia dla zdrowia publicznego.

Podsumowanie

Farmaceutyki w środowisku wodnym stanowią rosnący problem ekologiczny i zdrowotny, ponieważ konwencjonalne oczyszczalnie ścieków nie są w stanie ich całkowicie eliminować. Badania koncentrują się na trzech często wykrywanych lekach: ketoprofenie (Kp), meropenemie (Mp) i kwasie walproinowym (VPA). Wykorzystując danio pręgowanego jako organizm modelowy, naukowcy wykazali, że nawet krótkotrwała ekspozycja na te substancje, zarówno pojedynczo jak i w mieszaninach, powoduje istotne zmiany behawioralne i biochemiczne. Zaobserwowano m.in. zaburzenia aktywności lokomotorycznej, zachowania związane z lękiem oraz zmiany w interakcjach społecznych. Na poziomie biochemicznym stwierdzono stres oksydacyjny i zmiany w aktywności enzymów. Szczególnie niepokojące okazały się efekty synergistyczne mieszanin leków, które mogą potęgować ich szkodliwe działanie. Wyniki badań wskazują na potrzebę udoskonalenia metod oczyszczania ścieków oraz dalszych badań nad długoterminowym wpływem farmaceutyków na organizmy wodne i potencjalnie na zdrowie człowieka.