Rester af antidepressiva ender på landbrugsmarker
Rester af antidepressiva og andre lægemidler slipper igennem rensningsanlæg og havner på dyrkede marker. Forskere fra Johns Hopkins University har undersøgt, om almindelige svampe kan “æde” de farmaceutiske stoffer, der gemmer sig i spildevandsslam, inden det spredes som gødning på landbrugsjord.
Antidepressiva og andre psykoaktive lægemidler er udviklet til at virke i den menneskelige hjerne – ikke i jordbunden. Når en tablet er slugt, udskiller kroppen de aktive stoffer, og en del af dem ender i kloakken. Det sker også, når folk skyller udløbne medikamenter ud i toilettet. Rensningsanlæg er gode til at fjerne bakterier og tungmetaller, men komplekse kemiske forbindelser fra lægemidler passerer processen næsten uberørte.
Fra dette spildevand dannes såkaldte biosolider – slamtyper rige på kvælstof, fosfor og organisk materiale, som bruges flittigt som jordforbedringsmiddel og gødning. Med dem følger en hel cocktail af farmaceutiske stoffer ud på markerne. Nogle undersøgelser tyder på, at planter kan optage fragmenter af disse forbindelser. Forskerne har endnu ikke entydige beviser for, at de vender tilbage til vores tallerkener via maden, men risikoen for mennesker og økosystemer vokser støt.
Hvorfor klassiske rensningsanlæg fejler over for lægemidler
Traditionel spildevandsrensningsteknologi blev udviklet med fokus på sygdomsfremkaldende mikroorganismer og enkle kemiske forbindelser. Biologiske og kemiske systemer er fremragende til at reducere patogener og metaller, men psykoaktive lægemidler er en helt anden boldgade. Det drejer sig om komplekse molekyler, der er designet til at overleve længe i kroppen og modstå nedbrydning.
Resultatet er, at rensningsanlægget tit “vinder” over bakterier, men taber kampen mod moderne medicin. Farmaceutiske forbindelser binder sig til organisk materiale i slammet og overlever hele renseprocessen i fred. Når dette slam derefter køres ud på markerne, kan stofferne på sigt påvirke jord- og vandorganismer og ophobes i fødekæden.
Selv spor af citalopram, trazodon og lignende antidepressiva udgør ifølge eksperter et problem. Disse stoffer interagerer med nervesystemerne hos dyr – også hos hvirvelløse dyr og fisk. Universiteter i både Nordamerika og Europa har offentliggjort studier, der dokumenterer adfærdsændringer hos vandlevende arter eksponeret for lægemiddelkoncentrationer på få mikrogram per liter.
Hvidrådesvampe som naturlig bioreaktor
Forskerholdet satsede på en gruppe organismer, der i millioner af år har løst en lignende opgave: nedbrydning af meget modstandsdygtige stoffer. Det drejer sig om de såkaldte hvidrådesvampe, der er kendt for deres evne til at nedbryde lignin – træets hårde “skelet”. I stedet for at arbejde med indre enzymer, som mange bakterier gør, udskiller disse svampe kraftige, uspecifikke enzymer til omgivelserne, som angriber en bred vifte af komplekse molekyler.
Fleksibiliteten i hvidrådesvampenes enzymer betyder, at de klarer sig fremragende med lægemidler, der er bundet tæt til organisk materiale i slammet. Til forsøgene valgte forskerne to arter, som mange kender fra køkkenet eller skovturen: østershat (Pleurotus ostreatus) og den farverige lædersvamp (Trametes versicolor), kaldet “kalkunhaler” på grund af dens karakteristiske udseende.
Begge arter er let tilgængelige, velundersøgte og kan vokse på mange forskellige substrater – hvilket har enorm betydning set fra rensningsanlæggenes perspektiv. Østershat er en af verdens mest dyrkede spiselige svampe, og lædersvampen anvendes i traditionel kinesisk medicin. Deres evne til at producere peroxidaser og laccaser – enzymer der nedbryder aromatiske strukturer – gør dem til ideelle kandidater til mykoremediation.
Forskerne understreger, at hvidrådesvampe ikke kræver eksotiske næringsstoffer for at arbejde. Cellulose, lignin og andre komponenter i organisk materiale er nok. Det reducerer udgifter og komplikationer ved implementering i reel drift.
Sådan forløb eksperimentet med “svampenes rensning”
Forskerholdet udtog biosolider fra et kommunalt rensningsanlæg og tilsatte bevidst en blanding af ni aktive stoffer fra psykoaktive lægemidler, herunder populære antidepressiva som citalopram og trazodon. Derefter blev slammet podet med mycelium fra østershat og lædersvamp og fik lov at vokse i op til 60 dage.
Parallelt forberedte de et kontrolforsøg: de samme forbindelser blev opløst i en laboratorieopløsning uden slam. Det gjorde det muligt at sammenligne, hvordan lægemidlerne opførte sig under “rene” betingelser sammenlignet med det virkelige, komplekse materiale fra rensningsanlægget. Gennem hele forsøgsperioden brugte de højopløsningsmassespectrometri til at måle koncentrationerne af de enkelte lægemidler og identificere molekyler, der opstod under nedbrydningen.
Dermed kunne de vurdere ikke blot, om noget forsvandt, men også hvad det blev omdannet til. Studiets ledende forsker fremhævede, at netop kombinationen af svamp og organisk slam skabte et miljø, hvor enzymerne arbejdede mere effektivt end i et syntetisk medium. Den konklusion overraskede dele af holdet, da det normalt antages, at rene betingelser er mere fordelagtige for biodegradation.
Resultater: op til 100 % fjernelse af visse lægemidler
Begge svampearter klarede sig overraskende godt. Hver af dem nedbrød otte ud af ni testede stoffer, ofte i meget høje procenter:
- I mange prøver registrerede de en reduktion af koncentrationerne på omkring 50 procent efter to måneder
- I en del tilfælde rensede svampene slammet næsten fuldstændigt for det pågældende lægemiddel
- Østershat viste sig særligt effektiv til at nedbryde flere antidepressiva og fjernede over 90 procent af dem
- Lædersvampen excellerede med en anden gruppe af farmaceutika, herunder visse angstdæmpende midler
- Stoffer som sertralin, fluoxetin og venlafaxin faldt til næsten ikke-målbare niveauer
- Nedbrydningsproduktet af citalopram var mindre toksisk end det oprindelige molekyle
- Den enzymatiske aktivitet holdt sig stabil selv efter seks ugers dyrkning
- Kontrolprøven uden svampe viste ubetydelige fald i lægemiddelkoncentrationerne
Interessant nok nedbrød visse stoffer sig bedre i det “beskidte” slam end i den ideelt tilberedte laboratorieopløsning. Det signalerer, at det virkelige miljø med al dets kaotiske kemi og mikrobiologi faktisk kan hjælpe svampeenzymerne på vej. Forskerne fra Johns Hopkins University offentliggjorde disse resultater i et fagfællebedømt tidsskrift og understregede, at synergieffekten mellem organisk materiale og mycelium fortjener yderligere undersøgelse.
Dannes der nye og endnu farligere giftstoffer?
Den hyppigste indvending mod mange rensningsmetoder lyder: “I stedet for én forurening skaber vi en anden – måske værre.” Derfor lagde projektet stor vægt på analysen af nedbrydningsprodukterne. Forskerne identificerede over 40 forbindelser, der opstår, når svampene “tygger” lægemiddelmolekylerne i stykker – ofte ved at klippe dem i mindre fragmenter eller tilføje oxygenatomer.
Til vurdering af deres egenskaber brugte de et værktøj fra det amerikanske miljøagentur EPA, som på baggrund af kemisk struktur forudsiger potentiel toksicitet. Det store flertal af nedbrydningsprodukterne viste sig mildere i disse analyser end udgangsforbindelserne. Det er et stærkt argument for, at svampenes “rensning” reelt reducerer truslen i stedet for blot at flytte den fra én form til en anden.
Toksikologiske analyser tyder på, at myceliet ikke gemmer lægemidlerne i sin biomasse, men faktisk neutraliserer dem ved at omdanne dem til mindre farlige partikler. Forskerne fremhævede, at enzymerne peroxidase og laccase kløver de aromatiske ringe, der er typiske for psykoaktive lægemidler. Derved opstår enklere fenoliske fragmenter, som jordbundens mikroorganismer langt lettere kan mineralisere.
Yderligere tests med fokus på økotoksicitet viste, at det behandlede slam havde en lavere negativ indvirkning på testorganismer – konkret vandlopper og ferskvandsalger. Universitetet planlægger nu at udvide panelet af testede lægemidler til at inkludere antibiotika og hormonelle præventionsmidler.
Hvad betyder det for landbruget og folkesundheden?
I dag udgør biosolider i mange lande en vigtig del af den cirkulære økonomi: i stedet for at bortskaffe slam genanvendes det til at forbedre jordens frugtbarhed. Samtidig vokser presset for at begrænse de kemiske “biprodukter”, der trænger ind i miljøet med dem. Hvis svampebaserede teknologier lykkes, vil landmænd kunne drage fordel af slammets næringsindhold med en lavere risiko for at sprede en cocktail af psykoaktive lægemidler på markerne.
For borgerne ville det betyde en lavere sandsynlighed for, at mikrospor af antidepressiva og andre lægemidler cirkulerer mellem kloakken, jordbunden, vandet og fødevarerne. For vand- og jordorganismer ville det betyde færre stoffer, der interfererer med nervesystemerne. Institutioner som Det Europæiske Miljøagentur udgiver allerede anbefalinger om at overvåge farmaceutiske rester i de biosolider, der påføres landbrugsjord.
Forskerne taler om mycoaugmentation – bevidst styrkelse af renseprocesser ved hjælp af svampe. Fra et praktisk synspunkt er idéen attraktiv, fordi hvidrådesvampe vokser hurtigt, ikke kræver sterile forhold, deres enzymer fungerer ved stuetemperatur, og den dannede biomasse kan komposteres eller anvendes energimæssigt. Sådanne “svampemoduler” kunne i fremtiden integreres i eksisterende behandlingslinjer for biosolider – for eksempel som ekstra modningstrin i tunneler, dynger eller containere, hvor myceliet har tid til at arbejde, inden gødningen køres ud på markerne.
Hvor tæt er vi på reel anvendelse i praksis?
Forskningen fra Johns Hopkins viser et klart potentiale, men vi befinder os stadig i fasen med præ-implementeringsstudier. Inden rensningsanlæg reelt begynder at “så” østershat i deres slam, skal en række praktiske spørgsmål besvares: hvor stabil er effektiviteten under varierende forhold, hvad koster det i stor skala, og om processen nemt lader sig indpasse i eksisterende anlæg og reguleringer.
Konceptet passer samtidig ind i en bredere tendens med at søge biologiske allierede i kampen mod svær forurening. Mikroorganismer har længe været brugt til at nedbryde olie, pesticider og farvestoffer. Nu begynder en lignende tilgang at gøre sig gældende over for avancerede lægemidler, som vores samfund forbruger i stadig større mængder. For den almindelige læser lyder emnet måske abstrakt, men analogien er nem at gribe: ligesom mycelium kan “spise” en gammel træstub i skoven, kan det under kontrollerede forhold gradvist “fortære” lægemiddelmolekyler fanget i rensningsslam.
Forskellen er, at det i stedet for rådnet træ er stoffer, vi ikke ønsker i jordbunden og vandet, der forsvinder. Det er dog værd at nævne, at ingen enkelt løsning vil løse problemet med lægemidler i miljøet. Selv de mest effektive svampe kan ikke erstatte fornuftig medicinhåndtering – det vil sige at undlade at skylle tabletter i toilettet, begrænse overforbrug ved ordination og udvikle præparater, der lettere lader sig bionedbryde. Svampenes “rensning” kan dog blive et vigtigt element i et større puslespil, hvor teknologi, medicin og økologi endelig begynder at trække i samme retning.
