Studija istraživača sa univerziteta u Tibingenu i Atini otkrila je da toksičnost hemikalija u jezerima i rekama može varirati za nekoliko redova veličine u zavisnosti od kiselosti vode. Profesor Hajnc Keler sa Instituta za evoluciju i ekologiju Univerziteta u Tibingenu, u saradnji sa kolegama iz Atine i Nemačke agencije za životnu sredinu, testirao je efekat 24 supstance, od kojih se većina koristi kao lekovi, na razvoj ribljih embriona u realnim scenarijima.
Tim je razvio model za pouzdano predviđanje toksičnosti jonizujućih hemikalija u vodenim tijelima. Nalazi su uzete u obzir od strane Evropske komisije krajem 2022. godine prilikom postavljanja standarda kvaliteta životne sredine kako bi se ograničio lek ibuprofen. Studija je objavljena u časopisu Vater Research.
Da bi lekovi imali maksimalan efekat, njihovi aktivni sastojci su dizajnirani tako da ih ljudsko telo teško razgradi; nakon toga, veliki deo doze se izlučuje nepromenjen. Zbog sve veće upotrebe lekova od strane starije populacije, sve veće količine mnogih različitih lekova ulaze u životnu sredinu preko otpadnih voda.
Supstance koje su ispitivane u studiji, kao što su lekovi protiv bolova diklofenak i ibuprofen, lek za snižavanje holesterola klofibrična kiselina i beta-blokator metoprolol, su molekuli koji se jonizuju. To znači da mogu postojati u neutralnom ili električno naelektrisanom obliku. Vodene površine mogu imati veoma različite kiselinsko-bazne odnose, merene kao pH. „Svi ovi faktori utiču na apsorpciju supstanci u ćelije živih organizama, koje oni mogu oštetiti“, kaže Hajnc Keler.
Zebra je služila kao test organizam. Njegova jaja u razvoju bila su izložena hemikalijama. U svakom slučaju, određena je ono što je poznato kao LC 50 vrednost, što odražava koncentraciju zagađivača pri kojoj 50 procenata ribljih embriona umire. U studiji, istraživači su testirali toksičnost hemikalija na do četiri različite pH vrednosti, u rasponu od blago kisele do alkalne vode, u više od 1.200 pojedinačnih testova.
„Za neke aktivne farmaceutske sastojke, kao što su diklofenak, beta-blokator propanolol i antidepresiv fluoksetin, vrednost LC 50 u ribljim embrionima varirala je više od hiljadu puta između pH 5 i pH 9“, kaže Keler.
Istraživači su postavili realistične najgore scenarije tako da farmaceutski proizvodi nisu izazvali previše štete živim organizmima kada su pušteni u vodu i da su se poklopili najgori mogući uslovi. U proseku se pokazalo da su supstance toksičnije u svom nenaelektrisanom stanju nego u svom jonizovanom obliku.
Istraživački tim je izgradio svoje odgovarajuće pristupe modeliranju na osnovu različitih pretpostavki o tome koliko efikasno odgovarajući molekuli leka prodiru u ćelijsku membranu i kakav štetni efekat mogu imati u ćelijama. Da bi simulirali toksičnost na različitim pH nivoima vode u okolini, uporedili su šest matematičkih modela.
„Za praktičnu primenu, izabrali smo model koji je omogućio da se pouzdano repliciraju različiti toksični efekti na ribe u tri reda veličine“, kaže istraživač.
Prema Keleru i drugom vodećem autoru studije, dr Peteru fon der Oheu iz Nemačke agencije za životnu sredinu, rezultati studije bi trebalo da utiču na registraciju i autorizaciju hemikalija u EU i na definisanje standarda kvaliteta životne sredine. Sa graničnom vrednošću vode u EU za ibuprofen osam puta nižom nego što bi bila prema prethodnoj metodi, počelo je, dodaje on.
„Ova studija doprinosi boljem razumevanju toksičnosti jonizujućih supstanci i značajno je unapredila predviđanje njihove toksičnosti. Očekujemo da će naši rezultati biti uzeti u obzir i pri registraciji i odobravanju hemikalija u budućnosti“, kažu dvojica istraživači.
