Antidepresiva a další psychoaktivní léky se vracejí do potravinového řetězce přes hnojiva z čistíren. Výzkumníci nabízejí překvapivé řešení: běžné houby dokážou rozložit farmaceutické zbytky dřív, než se dostanou na pole.
Většina léků, které užíváme, neopouští naše tělo úplně. Část se dostává do kanalizace s močí a stolicí, zbytek připisujeme na vrub tabletám vyhozených do záchodu. Čistírny skvěle eliminují bakterie a část těžkých kovů, ale mnohem hůř si poradí se složitými chemickými sloučeninami používanými ve farmacii.
Takové zbytky léků končí v takzvaných biosolidech – vyčištěných kalech bohatých na živiny, které mnoho obcí ve Spojených státech využívá jako levné hnojivo a zlepšovač půdy. Z pohledu zemědělce je to dusík, fosfor a organická hmota zdarma. Z pohledu toxikologa směs, ve které kolují stopy antidepresiv, anxiolytik nebo léků na spaní.
I malá množství léků navržených tak, aby působily na mozek, mohou vyvolat účinek. Proto jejich přítomnost v životním prostředí budí stále větší obavy. Studie zaměřené na rostliny ukázaly, že část farmaceutických látek dokáže pronikat do pletiv plodin hnojených biosolidy nebo zavlažovaných vyčištěnými odpadními vodami. Tvrdé důkazy, že se v podstatných množstvích dostávají k lidem, ještě nejsou, ale vědci raději nečekají, až problém naroste.
Proč samotné čistírny nestačí
Typická čistírna funguje podle jednoho schématu: mechanické odfiltrování nečistot, provzdušnění, bakterie rozkládající organickou hmotu, na konci dezinfekce a zahuštění kalů. Tato technologie byla projektována s ohledem na choroboplodné mikroorganismy, ne na „inteligentní“ molekuly farmak.
Vědci z Johns Hopkins University zjišťovali, zda populární druhy hub rozkládají zbytky antidepresiv v čistírenských kalech, než se tyto kaly dostanou na pole jako hnojivo. Výsledky jejich pokusů ukazují, že příroda si dokáže poradit s tím, s čím si moderní čistírny neporadí.
Patogeny jsou odstraňovány velmi účinně, těžké kovy výrazně redukovány, ale farmaceutické sloučeniny z velké části přecházejí do biosolidů. Rozšíření čistíren o pokročilé filtry a chemické procesy bývá drahé a energeticky náročné. Města proto hledají řešení, která lze zapojit do stávajícího systému bez miliardových investic. A tady přicházejí na řadu houby.
Houby bílé hniloby jako přírodní chemické stroje
Tým z Johns Hopkins se zaměřil na takzvané houby bílé hniloby. Právě ty v přírodě rozkládají nejtvrdší části dřeva, včetně ligninu – velmi odolného polymeru, který zpevňuje rostlinné pletivo.
Klíč spočívá v enzymech. Tyto houby vypouštějí do okolí sadu velmi silných a přitom „nevybíravých“ enzymů. Působí na různé typy molekul, ne na jeden konkrétní cíl, jak to často bývá u bakterií. Tato enzymatická flexibilita způsobuje, že houby bílé hniloby dokážou rozebrat mnoho různých látek najednou – od složek dřeva po fragmenty léků uvězněné v kalech.
Výzkumníci vzali na mušku dva populární druhy. Pleurotus ostreatus neboli hlíva ústřičná je známá ze supermarketů po celém světě. Druhým byla Irpex lacteus, méně známá, ale hodně studovaná kvůli svým enzymatickým schopnostem. Oba druhy jsou dobře poznané, snadno dostupné a dokážou růst bez velkých nároků na zařízení – stačí vhodné podloží.
Jak vypadal pokus s léky v kalech
Z městské čistírny byly odebrány biosolidy a následně „dochuceny“ směsí devíti psychoaktivních léků. Mezi nimi byly populární antidepresiva jako citalopram nebo trazodon, ale i další látky ovlivňující náladu a spánek.
Na takto připravený materiál bylo naočkováno podhoubí hlívy ústřičné a hlívy Irpex lacteus. Houby rostly přímo na kalech až šedesát dní. Paralelně badatelé prováděli podobné testy v tekuté živné půdě bez účasti biosolidů, aby viděli rozdíly mezi laboratorní ideální situací a špinavou reálnou směsí z čistírny.
Zmíření hladiny léků sledovali pomocí vysokorozlišovací hmotnostní spektrometrie. Jde o techniku, která umožňuje nejen spočítat molekuly, ale také nahlédnout, na jaké fragmenty se rozpadají. Oba druhy hub si poradily překvapivě dobře. Každý z nich rozložil osm z devíti testovaných látek.
Výsledky ukazují až devadesátiprocentní pokles léků
Účinnost v závislosti na léku se pohybovala od přibližně padesáti procent až po téměř úplné odstranění. Doba trvání experimentu dosáhla šedesáti dnů. Hlíva ústřičná dosáhla více než devadesátiprocentní redukce u několika antidepresiv.
Co je zajímavé, některá léka mizela rychleji v pravých biosolidech než v čisté živné půdě. To je důležitý signál, že výsledky z ideálních laboratorních podmínek ne vždy předpovídají, co se stane v husté, složité hmotě čistírenského kalu. Vědci chtěli ověřit, zda léky jen vstřebává houbové podhoubí, nebo se skutečně chemicky přeměňují. Analýzy potvrdily druhou možnost. Identifikováno bylo přes čtyřicet různých produktů rozkladu vzniklých z molekul farmak.
Mnoho těchto reakcí odpovídá typickým způsobům působení enzymů hub bílé hniloby. Patří mezi ně:
- rozřezání větší molekuly na menší fragmenty
- připojování atomů kyslíku, což mění rozpustnost a reaktivitu
- modifikace aromatických kruhů přítomných v mnoha lécích
- hydroxylace vedoucí k rychlejšímu odbourání v půdě
- demethylace měnící farmakologickou aktivitu
- štěpení postranních řetězců na látkách psychoaktivních léků
Simulace provedené s využitím nástrojů americké agentury pro ochranu životního prostředí naznačují, že většina produktů rozkladu je méně toxická než původní léky. To poukazuje na skutečnou detoxikaci, ne jen přesouvání problému jinam.
Mykoaugmentace jako nový přístup k čištění vody
Badatelé nazývají takový přístup mykoaugmentací, tedy cíleným zavádění hub do znečištěného prostředí v roli přírodních čističů. V případě biosolidů je nápad jednoduchý: přidat etapu houbového kompostování před rozvozem kalů na pole.
Takový proces by mohl vypadat následovně. Čistírna produkuje zahuštěné biosolidy jako dosud. Kaly putují do zastřešených hromad nebo kontejnerů, kde se naočkují podhoubím. Po dobu několika týdnů se houby rozrůstají a rozkládají část farmaceutických látek. Po ukončení procesu materiál zamíří na pole jako hnojivo, už s menším chemickým zavazadlem.
Houby bílé hniloby rostou na pevném podloží, nepotřebují složité přístroje a jejich energetické nároky jsou nízké. To způsobuje, že takové řešení má šanci být levnější a dostupnější pro menší obce než pokročilé filtrační systémy založené na ozonu nebo membránách.
Co to znamená pro zemědělství a spotřebitele
Biosolidy, řádně vyčištěné, jsou cenným zdrojem živin pro půdu. Pomáhají zlepšit strukturu země, zadržovat vodu a omezovat spotřebu umělých hnojiv. Problém začíná tam, kdy spolu s dusíkem a fosforem na pole dorazí koktejly léků.
Pokud se v praxi podaří zavést houbové čištění kalů, zemědělci by mohli používat levnější hnojivo s menším rizikem nežádoucích přísad. Pro spotřebitele to znamená jednu vrstvu bezpečnosti navíc – menší pravděpodobnost, že se do potravinového řetězce dostanou stopy antidepresiv nebo léků na spaní.
Jako u každé technologie založené na živých organismech se čert skrývá v detailech. Potřeba je ověřit, zda houby zachovají stejnou účinnost ve velkém měřítku, v různých ročních obdobích a při proměnlivém složení kalů. Nutné jsou také terénní studie, které ukážou, zda se produkty rozkladu skutečně nehromadí v půdě ani v rostlinách.
Co s tím může udělat každý z nás
Ačkoli popisovaný výzkum se týká technologie na úrovni čistíren, běžný uživatel má v tom svůj podíl. Velká část farmaceutického odpadu ve splašcích pochází z léků vyhozených do záchodu. V mnoha zemích lékárny provozují sběr prošlých preparátů, ale stále málo lidí toho využívá.
Z pohledu životního prostředí je lepší odevzdat staré tablety do sběrného místa, než je spláchnout do kanalizace. Ani ty nejúčinnější hlívy nestihnou proud čerstvých dávek, když budeme záchod používat jako odpadkový koš. Příběh s houbami v čistírně ukazuje ještě něco jiného: organismy známé z kuchyně nebo lesa se mohou stát spojenci v boji proti neviditelnému znečištění. Stejná hlíva ústřičná, která končí na pánvi, může na jiném místě fungovat jako mikrobiologický filtr pro celé město.
