Pro školitele

Používání antibiotik hraje klíčovou roli v léčbě infekčních onemocnění u lidí i hospodářských zvířat. Statistiky spotřeby léčiv udávají že v roce 2020 bylo v rámci Evropské unie spotřebováno 5 507 tun veterinárních antibiotik pro hospodářská zvířata a v současné době spotřeba neustále roste. Veterinární antibiotika (VA) se používají nejen k léčebným účelům, ale také ke zvýšení produkce v chovech zvířat (v Evropské unii zakázáno od roku 2006). V závislosti na farmakokinetice, specifických transformačních procesech a třídě antibiotik se však 30 až 90 % dávky léčiva může vyloučit nemetabolizované ve formě výkalů nebo moči, a to jako mateřská látka nebo jako metabolity, které mohou být také stále účinné.

V důsledku toho se mohou tato léčiva dostávat do životního prostředí (zejména půdy či vody) a to několika různými cestami. Některá rezidua léčiv nejsou zcela odstraněna konvenčními metodami využívanými na čistírnách odpadních vod (ČOV), a proto se mohou nacházet v odtoku z ČOV, ale také v čistírenských kalech. Tato rezidua se mohou dostat následně do půdy a to např. při zavlažování odpadní vodou (recyklace odpadní vody), aplikací živočišného odpadu nebo aplikací upravených čistírenských kalů na zemědělskou půdu. Živočišné odpady (hnůj, kejda, …) jsou běžně aplikovány na pole jako zdroj organického hnojiva. Nicméně děje se tak bohužel i s rezidui léči, která mohou být zadržovány v půdě, zatímco zbývající se mohou vyplavovat do povrchových a podzemních vod povrchovým odtokem a infiltrací. V Evropě je praxe recyklace živočišného odpadu na ornou půdu široce podporována v rámci cirkulární ekonomiky, jakožto možná náhrada minerálních hnojiv. Ačkoli toto oběhové hospodářství může nepřímo přispívat k šíření reziduí léčiv do životního prostředí.

Zvyšující se koncentrace antimikrobiálních látek v životním prostředí představuje potenciální hrozbu pro všechny organismy. Jelikož i koncentrace antibiotik nižší než minimální inhibiční koncentrace (MIC) představují prostředí pro genetické změny v bakteriálních genomech a přenos genů rezistence vůči antibiotikům (ARG) a souvisejících mobilních genetických elementů (MGE). Půda kontaminovaná rezidui antibiotik způsobuje selektivní růst rezistentních bakterií, což mění citlivost celých mikrobiálních společenstev k antibiotikům. Geny rezistence mohou být také nešťastně přeneseny z půdních bakterií na bakterie, které kolonizují lidský organismus. Několik studií ukázalo, že plodiny pěstované v půdě po aplikaci hnoje, odpadních vod či čistírenského kalu mohou obsahovat stopové množství reziduí léčiv, což vyvolává obavy z možného ohrožení lidského zdraví v souvislosti s dlouhodobým příjmem těchto mikropolutantů potravou. Kontaminace půdy těmito látkami může rovněž způsobit inhibici klíčení semen a růstu plodin.

Některé studie se snaží prostřednictvím statistických analýz odhadnout vliv antimikrobiální rezistence (AMR) na množství incidencí, úmrtí, délku hospitalizace a náklady na zdravotní péči u konkrétních kombinací patogenů a léčiv ve vybraných lokalitách. Výsledky studie (za rok 2019) jsou značně znepokojující, jelikož statistické modely odhadují celosvětově 0,91 až 1,17 miliónů úmrtí způsobené AMR a dalších 2,62 až 4,78 milionů je s AMR asociováno (např. zejména bakterie rezistentní vůči cefalosporinům 3. generace, karbapenemům či fluorochinolonům). Evropská unie a mezinárodní organizace (WHO, UNEP a OECD) již uznaly, že rezidua léčiv v životním prostředí jsou potenciální hrozbou. Bylo přijato nebo se přijímá mnoho iniciativ, např. Zelená dohoda pro Evropu, strategie Farm to Fork, osmý akční program pro životní prostředí, akční plán pro oběhové hospodářství. Skupina AMEG EU a WHO uvedly několik tříd antibiotik jako kriticky důležitých antibiotik (CIA) pro humánní medicínu, která jsou v EU povoleny i ve veterinárních léčivých přípravcích, jsou to cefalosporiny, polymyxiny, fluorochinolony, chinolony a makrolidy.

Tato SOČ se bude zabývat problematikou stanovení reziduí fluorochinolonů v různých typech půd České republiky. Konkrétně tím, zda vlastnosti půdy (např. půdní druh, pH půdy; EC půdy; % organické hmoty půdy; KVK a koncentrace TN, TP, Ca²⁺, K⁺, Mg²⁺, Na⁺) významně ovlivňují výtěžnost extrakce léčiv, konkrétně fluorochinolonů (Enrofloxacin, Ciprofloxacin, Moxifloxacin, Norfloxacin, Ofloxacin a Pefloxacin), z nich jsou některé zařazeny mezi CIAs. Tato hypotéza bude prozkoumána extrakcí fluorochinolonů z různých typů půd (prostřednictvím spikování léčiv do nekontaminované půdy), jejichž vlastnosti byly experimentálně stanoveny a následně bude hypotéza ověřena statistickými testy korelace mezi jednotlivými vlastnostmi půdy a výtěžnostmi extrakcí léčiv. V rámci řešení SOČ bude jako extrakční metoda použita již optimalizovaná a validovaná metoda pro extrakcí fluorochinolonů (SPE; LC-MS/MS), která byla vytvořena v rámci projektu Antimikrobiální rezistence v půdě a dalších složkách životního prostředí, který byl financován Ministerstvem zemědělství ČR v návaznosti na akční plán Národního antibiotického programu České republiky.