Pharmaceutical antibiotic compounds in soils - a review

Pharmazeutische Antibiotika in Böden - ein Überblick

2003

zahlr. Lit. Ang.

Unselbständiges Werk

4181

200099746

Antibiotika sind hochgradig wirksame, bioaktive Substanzen. Infolge ihrer Anwendung, Ausscheidung und Persistenz werden sie meist über die Exkremente in Böden und andere Umweltkompartimente eingetragen. Die resultierenden Rückstandskonzentrationen in Böden im Bereich von wenigen ög bis zu g kg®Ü entsprechen in etwa denen von Pflanzenschutzmitteln. Die Molekülstruktur von Atibiotika besteht häufig aus einem unpolaren Kern und polaren Randgruppen. Viele Antibiotika sind amphiphil oder amphoter und bilden Ionen, jedoch weisen die zahlreichen Antibiotika unterschiedlicher Strukturklassen stark divergierende physikochemische Eigenschaften auf. In den vorliegenden Nachweismethoden für Umweltproben werden häufig sauer gepufferte Lösungsmittel zur Extraktion und eine Bestimmung mittels LC-MS kombiniert. Die Adsorption der Antibiotika an den organischen als auch an den mineralischen Bodenaustauschern erfolgt zumeist durch Ladungs- und Ionenwechselwirkungen und weniger durch hydrophobe Bindungen. Das Verteilungsverhalten hängt dabei entscheidend von pH-Wert des Mediums ab und beeinflusst die Mobilität und Verlagerung der Antibiotika. Bei vielen, insbesondere stark adsorbierten Antiobiotika sind v.a. schnelle Fließvorgänge wie durch präferenziellen und Makroporenfluss sowie der Cotransport mit gelösten Bodenkolloiden von besonderer Bedeutung. Antibiotika vieler Strukturklassen können durch Licht abgebaut werden. Dieser Abbaupfad spielt auf Bodenoberflächen jedoch nur eine untergeordnete Rolle. Hingegen kommt es insbesondere durch biologische Transformationsprozesse zu einer intensiven Degradation und Inaktivierung der Antibiotika. Verschiedene Metaboliten weisen jedoch ebenfalls ein antibiotisches Potential auf. Der Abbau der Antibiotika wird durch die Festlegung in Böden gehemmt; dementsprechend wurde eine Persistenz verschiedener Antibiotika nachgewiesen. Trotz der starken bioaktiven Wirkung aller Antibiotika sind die festgestellten Effekte auf Bodenorganismen sehr unterschiedlich. Dies liegt nicht zuletzt an einem Mangel an geeigneten Testmethoden. In der Regel sind jedoch von Dosis und Wirkungsdauer abhängige Effekte insbesondere auf Mikroorganismen festzustellen, die zu Veränderungen der Mikroorganismenpopulation führen können. Lediglich durch Anthelmintika wureden deutliche Wirkungen auf Vertreter der Bodenfauna hervorgerufen. Infolge der antibiotischen Wirkung der Pharmazeutika kann eine Resistenzbildung bei Bodenorganismen ausgelöst werden. Zudem hat die Medikation von Antibiotika die Bildung resistenter Mikroorganismen bereits im behandelten Organismus zur Folge. Durch deren anschließende Ausscheidung gelangen resistente Keime auch direkt in die Böden. Handelt es sich um resistente Pathogene oder kommt es zur Übertragung der Reistenzgene zwischen kommensalen und pathogenen Mikroorganismen, so besteht das erhebliche Risiko einer nicht therapierbaren Infektion von Mensch und Tier. Die Aufnahme selbst mobiler Antiobiotika in die Pflanzen ist sehr gering. Dennoch wurden bei einigen Pflanzenarten Wirkung von Antibiotika auf das Wachstum nachgewiesen.