PRAN MEDIOAMBIENTE

El comportamiento ambiental de los antibióticos, pieza clave en la lucha contra las resistencias

Los antibióticos son moléculas orgánicas que cuentan con una serie de propiedades intrínsecas que influyen en su interacción con los distintos compartimentos ambientales.

Antibióticos. (Foto. Freepik)
Antibióticos. (Foto. Freepik)

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03.08.2022 - 17:45

El surgimiento y propagación de las bacterias resistentes a los antibióticos se posiciona como una de las principales amenazas de salud pública. Aunque la mayoría de los problemas se producen en el entorno clínico, el medioambiente desempeña un papel fundamental en la creación y diseminación de dichas resistencias tanto en la salud humana como animal, tal y como defiende desde el cada vez más extendido enfoque One Health.

El uso de medicamentos se traduce en un incremento de su presencia en nuestros suelos y aguas (superficiales y subterráneas) que provoca la aparición, amplificación y diseminación de resistencias a los antibióticos con relevancia clínica. Un proceso que despierta cada vez más interés y sobre el que ha aumentado la evidencia científica en los últimos años, como demuestra la inclusión de los antibióticos en la lista de vigilancia de contaminantes de la Directiva Marco de Agua (DMA).

Es necesario entender que los antibióticos son moléculas orgánicas que cuentan con una serie de propiedades intrínsecas que influyen en su interacción con los distintos compartimentos ambientales, y que no ofrecen además información sobre su posible localización. Razones por las que conocer y comprender el comportamiento ambiental de los antibióticos puede ser de gran utilidad en la lucha contra la resistencia a los antimicrobianos.

Este es el punto de partida del Informe de PRAN-Medioambiente “Comportamiento ambiental de los antibióticos”, publicado por el Ministerio de Sanidad. A través de este se han estudiado un total de 13 antibióticos: amoxicilina, oxitetraciclina, clortetraciclina, doxiciclina, sulfadiacina, tiamulina, neomicina, tilosina, lincomicina, enrofloxacino, colistina, azitromicina y levofloxacino, atendiendo a sus propiedades fisicoquímicas y de destino de comportamiento ambiental. Los autores del informe explican que la razón por la que se han seleccionado estos antibióticos reside en los criterios de consumo tanto en medicina humana como veterinaria, así como en función de su criticidad.

En el ámbito clínico, el mayor uso de un antibiótico implica un mayor potencial de desarrollar resistencias debido a que los patógenos están más expuestos y más presionados selectivamente. Pero en el medioambiente, este incremento de uso en clínica no implica directamente una mayor presión selectiva en los compartimentos ambientales.

En cambio, las propiedades intrínsecas de los antibióticos sirven para estimar dónde ocurrirá esa presión, ya que permiten hacer una predicción sobre la exposición de cada compartimento ambiental.

Una vez un antibiótico ha sido consumido, estos y/o sus metabolitos son excretados a través de la orina y las heces. Proceso que conlleva la liberación al medioambiente de moléculas activas o productos metabolizados que aún conservan actividad biológica y pueden tener un impacto tanto en el medioambiente como en los microorganismos. Una vez se encuentran en el medioambiente estas moléculas pasan por distintos procesos físicos y químicos que influyen y afectan en su presencial y distribución a través de los distintos compartimentos ambientales como son el suelo, el agua o los sedimentos, entre otros.

La presencia de residuos antibióticos en estos compartimentos medioambientales se presenta como un factor determinante en el mantenimiento, amplificación y difusión de genes de resistencia en el medioambiente desde donde, por contaminación de alimentos o exposición directa, pueden afectar a la salud humana y animal.

Una vez un antibiótico ha sido consumido, estos y/o sus metabolitos son excretados a través de la orina y las heces. Proceso que conlleva la liberación al medioambiente de moléculas activas o productos metabolizados que aún conservan actividad biológica y pueden tener un impacto tanto en el medioambiente

La profundización sobre el papel del medioambiente en las resistencias a los antibióticos implica la necesidad de datos intrínsecos, obtenidos de forma uniforme y comparable, de las sustancias activas.

La ruta principal de exposición y, por tanto, la probabilidad de seleccionar resistencias es diferente entre antimicrobianos de uso veterinario y humano. Los primeros producen una emisión puntual, y una vez ha sido retirado el tratamiento basado en antibióticos, se espera que los determinantes de resistencia se diluyan.

Sin embargo, existen moléculas de antibióticos que permanecerán preferentemente en determinados compartimentos ambientales. La entrada principal en el medioambiente es a través del estiércol (excepto para la acuicultura, que merecería consideración aparte, y para las mascotas, cuya emisión es notablemente inferior).

SI hablamos de los medicamentos de uso humano, la emisión es continua a través de las aguas residuales. Los datos de hidrolisis y de degradación en agua/sedimento, así como los estudios de degradación por lodos, sirven para predecir cuánto antibiótico llega realmente a la depuradora y si la exposición del lodo es relevante. Si esta exposición es relevante, los lodos estarían enriquecidos en microorganismos resistentes.

La amoxicilina (poco soluble, móvil y fácilmente degradable) sola o en combinación con inhibidores de betalactamasas, es el antibiótico más consumido tanto en medicina humana como en veterinaria. “En el caso de la amoxicilina de uso humano sería deseable contar con datos de hidrolisis y degradación en sistemas agua-sedimento y lodos obtenidos a partir de ensayos normalizados, sobre todo para predecir el grado de exposición en lodos de depuradoras que pueden estar constantemente expuestos a este antibiótico”, expone el informe.

“En el caso de que se espere una exposición a través del compartimento acuático, se hace necesario tomar conciencia de la transmisión de resistencias a través de esa vía (aguas de baño, etcétera) y tratar de obtener los valores de los parámetros que condicionan la exposición, tales como datos de hidrolisis y degradación en sistemas agua-sedimento”, añade.

La profundización sobre el papel del medioambiente en las resistencias a los antibióticos implica la necesidad de datos intrínsecos, obtenidos de forma uniforme y comparable, de las sustancias activas

Si hablamos de la amoxicilina de uso veterinario el informe concluye que no parece constituir una amenaza grave en términos de presión selectiva de resistencias en suelos agrícolas fertilizados con estiércol, puesto que se degrada rápidamente en el mismo y, en consecuencia, es esperable la dilución de los determinantes de resistencia. Sin embargo, se trata del antibiótico más consumido y, por tanto, es comprensible que se realice su monitorización.

ANÁLISIS DEL RESTO DE ANTIBIÓTICOS

Las conclusiones del informe sobre el resto de antibióticos analizados, son las siguientes:

Oxitetraciclina y Clortetraciclina

Los datos con que contamos nos indican que son moléculas que se adsorben con fuerza a la materia orgánica presente en el suelo y que son poco solubles. Una vez aplicado el estiércol a los cultivos, tanto la oxitetraciclina como la clortetraciclina presentes se desplazarán con dificultad al compartimento acuático, tendiendo a permanecer en el suelo donde, además, podrían acumularse tras sucesivas aplicaciones dada la baja degradabilidad de ambos compuestos. La escasa fracción desplazada a aguas superficiales se movería rápidamente al sedimento de los ríos.

Doxiciclina

Su solubilidad varía según el pH del medio. En suelo es poco móvil y bastante degradable. Se excreta mayoritariamente por las heces sin degradar. Esta molécula se encontrará adsorbida en materia orgánica tanto en suelo como en estiércol. Al igual que la oxitetraciclina y la clortetraciclina es poco móvil en suelo, pero, al ser muy soluble, no se puede descartar que su distribución en el compartimento acuático sea mayor que en el caso de las tetraciclinas mencionadas.

Sulfadiacina

La molécula es prácticamente insoluble, moderadamente móvil en suelo y con una biodegradabilidad en suelo muy variable según el tipo de suelo receptor (desde muy degradable a persistente), pero en estiércol no se degrada o queda transformada en residuos no extraíbles. Se excreta un 50% a través de orina. En este caso, el destino y comportamiento dependerá sobre todo del comportamiento en el suelo, donde se ha visto que se transforma en metabolitos solubles y queda como residuo no extraíble o se incorpora en las rutas metabólicas de la biota del suelo en la que queda como materia orgánica no extraíble. Esperaríamos encontrarla mayoritariamente en el compartimento suelo o en el sedimento tras la escorrentía.

Tiamulina

Es una molécula soluble y moderadamente móvil, aunque el rango de datos de adsorción a suelo es muy variable (móvil o poco móvil dependiendo de la naturaleza del suelo). Los datos de degradación en suelo también son muy variados y dependen del suelo ensayado, con una media geométrica que la clasifica como poco biodegradable. La molécula se excreta en un 60% por las heces. Dada la variedad de datos, es difícil predecir el comportamiento medioambiental y los compartimentos en que se espera encontrarla.

Neomicina

Es una molécula libremente soluble en agua, inmóvil en suelo, de la que no se ha podido establecer experimentalmente una semivida de degradación en suelo debido a su gran afinidad a la materia orgánica del mismo que hace casi imposible seguir los requisitos del ensayo aplicable. Se excreta prácticamente toda la dosis vía heces de forma inalterada. Se puede sugerir que la molécula se encontrará en exclusiva en el compartimento suelo, aunque, en casos de lluvia torrencial, podría pasar al compartimento acuático tanto adsorbida a materia orgánica como solubilizada en el agua de lluvia.

Tilosina

La tilosina es poco soluble en agua, aunque cambia a libremente soluble conforme disminuye el pH.

El uso de medicamentos se traduce en un incremento de su presencia en nuestros suelos y aguas (superficiales y subterráneas) que provoca la aparición, amplificación y diseminación de resistencias a los antibióticos con relevancia clínica

Es poco móvil en suelo. Su degradabilidad también depende del tipo de suelo pasando de poco a bastante biodegradable. Según estos datos, en suelos ácidos la tilosina tendría más tendencia a encontrarse en el compartimento acuático. En suelos más básicos la solubilidad disminuye, permanecería más tiempo asociada al suelo y cabría esperar una mayor degradación y menor presencia en agua.

Lincomicina

La lincomicina es muy poco soluble en agua. En suelo es móvil y rápidamente degradable. Cabría esperar el transporte de lincomicina a través del arrastre de sólidos por escorrentía hacia aguas superficiales. No se espera una presencia continuada debido a su degradabilidad.

Enrofloxacino

El enrofloxacino es soluble en agua y muy poco móvil en suelo. Además, es poco degradable, pudiendo ser persistente en suelo. En condiciones de alta humedad y poca materia orgánica, sería probable encontrarlo en el agua del poro del suelo, desde donde pasaría al compartimento acuático. Sin embargo, en condiciones de baja humedad y dada su afinidad por la materia orgánica y su persistencia en suelo, lo encontraríamos principalmente en éste.

Colistina

La colistina es soluble en agua y poco móvil en suelo. Es muy poco degradable siendo muy persistente en suelo y en estiércol. Es decir, su exposición estaría condicionada por factores geoclimáticos, aunque los depósitos finales serían esperables en suelo y se esperaría un aumento de la exposición en aquellos que reciben periódicamente estiércoles de animales medicados.

Azitromicina y levofloxacino

Son moléculas con poca afinidad por la materia orgánica y prácticamente insoluble en agua, con la diferencia de que la azitromicina es soluble en solventes orgánicos. 

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