Studie ekotoxicity veterinárních léčiv vstupujících do životního prostředí

Bc. Zdeňka Klimešová

Master's thesis

Ecotoxicity study of veterinary medicaments entering to the environment

Abstract:

Antibiotika představují významné látky při léčbě lidí i zvířat. Jsou to sloučeniny vstupující ve vysokých objemech do životního prostředí v původní nebo metabolizované formě. Jejich výskyt v životním prostředí se pohybuje v koncentracích od několika ng/l popř. ng/kg (např. u sedimentů apod.) do několika ug/l popř. ug/kg. Je proto důležité sledovat jejich účinky nejen na cílové organismy – mikroorganismy (především G+ a G- bakterie), ale také na necílové organismy, které se s nimi mohou dostat do kontaktu v životním prostředí. Tato práce se zabývá účinky dvou významných veterinárních antibiotik na necílové organismy ve vodním prostředí a hodnotí také vliv těchto látek na některé bakterie v testech ekotoxicity a genotoxicity. Jsou studovány vlivy oxytetracyklin hydrochloridu a flumequinu používaných od roku 2002 jako jediná povolená antibiotika na rybích farmách v ČR. Byl sledován negativní vliv na řasu Pseudokirchneriella subcapitata a vyšší cévnatou vodní rostlinu Lemna minor jako zástupce producentů; vliv na vodního korýše Daphnia magna Straus v akutním a chronickém testu toxicity jako na zástupce konzumentů a účinky na bakterie Pseudomonas putida a Vibrio fischeri jako na zástupce destruentů. Genotoxický účinek těchto antibiotik byl sledovaný na modifikovaném kmeni E. coli v „SOS chromotestu.“ Získané výsledky ukazují na podobné negativní účinky zvolených antibiotik. Výraznější rozdíly mezi nimi se vyskytly v testu s P. putida a v testech s D. magna. V bakteriálním testu toxicity vykazoval oxytetracyklin toxicitu hodnocenou jako EC50 v koncentraci 0,48 mg/l, kdežto u flumequinu byla tato koncentrace 3,8 mg/l. V testech s D. magna vykazoval oxytetracyklin naopak nižší toxicitu než flumequin. V akutním testu toxicity byla hodnota EC5 pro oxytetracyklin stanovena při koncentraci 400 mg/l. Hodnota EC50 stanovena nebyla. Pro flumequin byla hodnota EC50 stanovena v koncentraci 53,8 mg/l. V chronickém testu toxicity měly výsledky podobné tendence. Oxytetracyklin vykazoval výrazně nižší chronickou toxicitu než flumequin. Naše studie doplňují ekotoxikologické profily oxytetracyklinu i flumequinu. V naší práci se také ukázalo, že u některých necílových organismů, např. producentů (okřehek, řasy), se mohou negativní účinky projevit již při relativně nízkých koncentracích. Tyto koncentrace se mohou běžně vyskytovat v životním prostředí, zejména v akvatickém, vzhledem k přímým aplikacím těchto léčiv do vodního prostředí v chovech ryb.

Abstract:

Antibiotics are important substance in both human and veterinary medicine. These compounds may enter to the environment in high volume as parent or metabolized substances. Their volume in the environment ranged from ng/l (ng/kg) to several microg/l (microg/kg). It is necessary to investigate how they may affect target organisms – microorganisms (G+, G- bacteria) and non-target organisms also. This diploma work is concerned in effects of veterinary antibiotics on non-target organisms and bacteria in the aquatic environment. We investigate effects of two antibiotics – oxytetracycline hydrochloride and flumequine. These antibiotics are the only substances authorized in the Czech Republic for use in fish farms since 2002. We examine the influence of these antibiotics on: alga Pseudokirchneriella subcapitata; higher vascular plant Lemna minor which represent producers in the food chain; Crustacean Daphnia magna in acute and chronic toxicity test and on the bacteria Pseudomonas putida and Vibrio fischeri. The genotoxic potential is evaluated in SOS chromotest with modified strain Escherichia coli. Our results indicate the similar adverse effects of the chosen antibiotics. But in growth inhibition test with P. putida and in both tests with D. magna we obtain significant differences. In bacterial toxicity test EC50 value for oxytetracycline is 0,48 mg/L in comparison to flumequine (EC50 3,8 mg/L). In tests with D. magna oxytetracycline is less toxic than flumequine. In the acute toxicity test EC5 value for oxytetracycline is 400 mg/L. For flumequine EC50 value is 53,8 mg/L. The observed effect of both antibiotics in chronic test with Daphnis has the similar tendency like in the acute test. Our studies contribute to ecotoxicological profiles of oxytetracycline and flumequine. We have found that for some non-target organisms (e. g. algae, Lemna sp.), negative effects may be seen even at relatively low concentrations that are likely to occur in the environment, especially when considering applications of these compounds directly to water in fish farms.

Keywords

veterinární antibiotika, oxytetracyklin, flumequin, biotesty

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 5. 2007

Thesis defence

• Date of defence: 8. 6. 2007
• Supervisor: doc. Mgr. Klára Hilscherová, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / General Biology