Plik - Akademia Pomorska w Słupsku

S ł u p s k i e Pr a c e B i o l o g i c z n e
Nr 12
ss. 209-216
ISSN 1734-0926
© Instytut Biologii i Ochrony Środowiska Akademii Pomorskiej w Słupsku
2015
Przyjęto: 22.10.2015
Zaakceptowano: 25.02.2016
ANTYBIOTYKI W HODOWLI ORGANIZMÓW WODNYCH
ANTIBIOTICS IN AQUACULTURE
Marcin Stec
Akademia Pomorska w Słupsku
Instytut Biologii i Ochrony Środowiska
Zakład Biologii Eksperymentalnej
ul. Arciszewskiego 22b, 76-200 Słupsk
e-mail: [email protected]
ABSTRACT
The twentieth century, was the golden age of medicine and pharmacology, which
supplied antibacterial “antibiotics”, thanks to which fight against microorganisms
became easier. Antibiotics are the antibacterial agents, which destroy or inhibit the
growth of microorganisms, differing from each other in chemical structure and
mechanisms of action. In addition to medical use in treatment of human diseases,
they have also found wide application in many sectors of the economy, including
farming of aquatic organisms. Aquaculture is one of the many forms of the economy,
dealing with the farming of aquatic organisms, mainly for food, but also in ecological purpose. Extensive use of antibiotics, often involving to their abuse in the culture
of aquatic organisms, has led to the phenomenon of “drug resistance”, thanks to
which bacteria become resistant to the antibacterial agent, which were originally
sensitive.
Słowa kluczowe: akwakultura, antybiotyki, leki weterynaryjne
Key words: aquaculture, antibiotics, veterinary medicines
WPROWADZENIE
Od niepamiętnych czasów ryby stanowiły podstawowy element diety człowieka.
W ostatnim czasie, ze względu na rozwój wielu chorób (nadwaga, miażdżyca, nadciśnienie, problemy z tarczycą) oraz promowanie zdrowego stylu życia, spożycie ryb stało
się zdrowe i modne. Przyczyną tego jest głównie to, iż mięso ryb stanowi obfite źródło
wielonienasyconych kwasów tłuszczowych omega-3, mających zbawienny wpływ na
209
organizm człowieka, a także dostarcza ważne dla prawidłowego funkcjonowania organizmu witaminy (A, D) oraz mikro- i makroelementy. Niestety wysoka cena ryb zniechęca
konsumentów do ich kupna, co z kolei skutkuje niskim poziomem ich spożycia. Zaradzić temu stara się akwakultura, dzięki której ceny ryb nieco zmalały, przez co konsumenci coraz bardziej przekonują się do ich spożywania.
AKWAKULTURA
Akwakultura jest jedną z form gospodarki, która zajmuje się chowem i hodowlą
zarówno morskich, jak i słodkowodnych organizmów wodnych (ryby, skorupiaki,
mięczaki, rośliny wodne). Hodowla ta odbywa się w warunkach kontrolowanych przez
człowieka (pasze, leki i jakość wody) i praktykowana jest od tysięcy lat (Sucoff i in.
1996).
Historia wodnej hodowli zwierząt sięga czasów starożytnego Egiptu i Chin (ponad 2000 lat p.n.e.), gdzie organizmy wodne, uprzednio odłowione z rzek i strumieni, przenoszone były do innych zbiorników naturalnych lub sztucznych (Nash 2011).
W ciągu wieków sposoby i warunki hodowli organizmów wodnych zmieniały
się. Współczesna akwakultura znacznie różni się od jej wczesnych form, przede
wszystkim udziałem mechaniki oraz chemii, wielkością zbiorników oraz zagęszczeniem populacji hodowlanych organizmów. Pomimo to cel pozostał ten sam – hodowla w celach konsumpcyjnych (Cañada-Cañada i in. 2009).
ANTYBIOTYKOTERAPIA W HODOWLI ORGANIZMÓW WODNYCH
Antybiotyki są grupą związków naturalnych wytwarzanych przez mikroorganizmy,
półsyntetycznych lub syntetycznych, które swoim działaniem niszczą lub hamują
wzrost drobnoustrojów (Cañada-Cañada i in. 2009). Ich odkrycie zrewolucjonizowało
leczenie chorób zakaźnych, prowadząc do znacznego zmniejszenia zachorowalności
i śmiertelności oraz znacząco przyczyniając się do poprawy zdrowia i wydłużenia
życia populacji ludzkiej (Serrano 2005).
Środki przeciwbakteryjne, oprócz medycznego zastosowania w leczeniu chorób
u ludzi, są również wykorzystywane w wielu sektorach gospodarki rolnej, między
innymi w akwakulturze – stosowane do leczenia chorób zwierząt wodnych lub w celu zapobiegania wystąpieniu zakażenia (Romero i in. 2012).
Choroby w akwakulturze mogą mieć różne podłoże, m.in. bakteryjne, wirusowe, pasożytnicze, grzybicze. Najczęściej jednak są wywołane przez drobnoustroje Gram-ujemne, m.in. Aeromonas hydrophila sp., Aeromonas salmonicida sp., Edwardsiella
Tarda sp., Vibrio anguillarum sp., Vibrio salmonicida sp., Yersinia ruckeri sp., występujące w wodzie, która jest jedynie ich przenośnikiem, ale nie naturalnym środowiskiem występowania (Smyłła 2005)
Uwzględniając warunki życia zwierząt wodnych, choroby bakteryjne pojawiają
się głównie w charakteryzujących się dużym zagęszczeniem populacjach hodowlanych
(Toranzo i in. 2005). Wiąże się to między innymi z obniżeniem jakości wody oraz zawartości rozpuszczonego w niej tlenu, co prowadzi zwykle do wystąpienia (na przy210
kładzie ryb) stresu i zwiększenia podatności organizmu na różnego rodzaju infekcje.
Do wzrostu zachorowalności w akwakulturze przyczynia się również, wspomniane
wcześniej, nadmierne zagęszczenie w hodowli, zwiększające ryzyko uszkodzeń mechanicznych ciała zwierząt (np. otarcia, rany i inne uszkodzenia skóry), otwierając wrota
zakażenia dla rozwoju chorób (Wademeyer 1997).
Wobec tak dużego zagrożenia, wynikającego z wystąpienia chorób w hodowli
i związanych z tym strat ekonomicznych, producenci wodnych zwierząt konsumpcyjnych chętnie stosują zabiegi profilaktyczne i lecznicze, związane często z wykorzystaniem antybiotyków. Oczywiście w świetle takich argumentów możliwe staje
się zastosowanie farmaceutyków, jednak niezbędna jest do tego wiedza dotycząca
ich działania, karencji i akumulacji w organizmie przeznaczonym do konsumpcji
(Glogowski 2015).
Lista leków przeciwdrobnoustrojowych jest długa, mimo to nie każdy z tych środków bywa skuteczny w leczeniu zwierząt. W tym celu, w maju 2007 r. podczas Sesji
Generalnej Światowej Organizacji Zdrowia Zwierząt, została sporządzona i zatwierdzona lista substancji o działaniu przeciwbakteryjnym dopuszczonych do stosowania
w weterynarii (tab. 1). Lista ta także skłania do rozważnego i uzasadnionego stosowania leków przeciwbakteryjnych w sektorach gospodarki hodowlanej, w tym również hodowli wodnej (Truszczyński i Pejsak 2013).
Tabela 1
Grupy substancji przeciwdrobnoustrojowych o różnym znaczeniu w medycynie weterynaryjnej
Table 1
Groups of antimicrobial substances of different importance in veterinary medicine
Grupy substancji przeciwdrobnoustrojowych w medycynie weterynaryjnej
Bezwzględnie konieczne
Wysoce ważne
Ważne
aminoglikozydy
fosfomycyna
kwas fusydowy
cefalosporyny
jonofory
nowobiocyna
makrolidy
linkozamidy
ortosomycyny
penicyliny
pleuromutiliny
chinoksaliny
fenikole
polipeptydy
streptograminy
chinolony
tetracykliny
Źródło: Truszczyński i Pejsak 2013
ZAGROŻENIA WYNIKAJĄCE Z ANTYBIOTYKOTERAPII
W AKWAKULTURZE
Czasy antybiotykowej rewolucji powoli mijają, a obecnie do ich użycia podchodzi
się z rezerwą. Taki stan rzeczy wynika z nagminnego i zazwyczaj niewłaściwego stosowania antybiotykoterapii przez lekarzy i weterynarzy, a także wielu niekorzystnych
skutków ubocznych po użyciu tych środków (Siwicki i in. 2004).
211
Skupiając się wciąż na hodowli wodnej, pierwszy i najważniejszy problem stanowi odporność drobnoustrojów na antybiotyki, będąca skutkiem ich nadmiernego
i niewłaściwego zastosowania. Uogólniając, jest to niewrażliwość mikroorganizmu
na leki przeciwbakteryjne (antybiotyki, środki przeciwgrzybiczne lub przeciwwirusowe), na który były pierwotnie wrażliwe. Oporne drobnoustroje (bakterie, grzyby,
wirusy) są w stanie przetrwać bójcze lub statyczne działanie leków przeciwdrobnoustrojowych, w wyniku czego stają się one nieskuteczne (WHO 2014). Konsekwencją
problemu lekooporności mikroorganizmów w stosunku do środków przeciwbakteryjnych jest utrudnione, a czasem wręcz niemożliwe leczenie chorób zwierząt wodnych,
co z kolei wpływa na rozmiar strat w hodowli. W związku z tym, w celu zapobiegania niekorzystnym skutkom związanym z pojawieniem się patogenów w zbiornikach
hodowlanych i zastosowaniem antybiotykoterapii, sięga się po metody profilaktyczne. Działania te polegają w głównej mierze na stosowaniu szczepień ochronnych,
odpowiednio zbilansowanej diety oraz dezynfekcji zbiorników hodowlanych (Grudniewska i in. 2012).
Profilaktyczne wykorzystanie leków przeciwbakteryjnych ma coraz częściej odwrotne działanie do zamierzonego. Długotrwała obecność antybiotyków w środowisku wodnym może negatywnie wpływać na zdrowie ryb poprzez osłabienie naturalnych mechanizmów obronnych ich organizmu. Leki te mogą również wchodzić
w reakcję z wodą, zmieniając jej parametry fizykochemiczne, tj. pH czy zawartość
tlenu w wodzie, skutkując reakcją stresową u ryb i potęgując ich niezdolność do
obrony przed patogenami (Pękala i in. 2015). Profilaktyka chorób w akwakulturze
przyczynia się także do powstawania wspomnianej już lekooporności wśród drobnoustrojów poprzez długotrwały kontakt patogenu ze środkiem przeciwbakteryjnym
obecnym w wodze i osadach dennych zbiorników hodowlanych oraz w odchodach
organizmów wodnych (Cabello 2006).
POZOSTAŁOŚCI LEKÓW PRZECIWBAKTERYJNYCH
W PRODUKTACH SPOŻYWCZYCH
Nagminne i niewłaściwe stosowanie antybiotyków oraz ich wprowadzenie do
środowiska wodnego w celach profilaktycznych, poprzez długotrwały kontakt zwierząt akwakultury z lekami przeciwbakteryjnymi, może skutkować ich akumulacją
w organizmach tych zwierząt, a dokładniej w ich tkankach. Konsekwencją tego jest
występowanie pozostałości środków przeciwdrobnoustrojowych w produktach spożywczych (np. rybnych produktach spożywczych). Może to mieć negatywny wpływ
na zdrowie konsumentów, na przykład stając się przyczyną reakcji alergicznych,
w tym wstrząsów anafilaktycznych. Resztki środków weterynaryjnych w pożywieniu mogą również przyczyniać się do powstawania oporności wśród bakterii chorobotwórczych dla człowieka (Sawicka 1997).
W celu zapewnienia bezpieczeństwa i zdrowia konsumentów w Unii Europejskiej zostały ustalone maksymalne poziomy pozostałości (MRL – maximum residue
limit) środków weterynaryjnych w produktach pochodzenia zwierzęcego, wyrażone
w mg/kg masy w stanie surowym (tab. 2). Przekroczenie maksymalnego dozwolo212
nego poziomu w próbkach oznacza, iż nie nadają się one do spożycia (Posyniak
2011).
Tabela 2
Maksymalne poziomy pozostałości środków weterynaryjnych (antybiotyków) w mięsie
Table 2
Maximum levels of residues of veterinary drugs (antibiotics) in meat
Maksymalne poziomy pozostałości środków weterynaryjnych w mięsie
Substancja
Chloramphenikol
EU MRL w mięsie
poniżej 0,3 mg/kg
100 mg/kg mięśnie
300 mg/kg wątroba
600 mg/kg nerki
500 mg/kg mięśnie, tłuszcz, wątroba
1000 mg/kg nerki
Tetracykliny
Streptomycyna
Źródło: Główny Inspektorat Weterynarii w Warszawie
PODSUMOWANIE
Akwakultura jest obecnie jedną z najdynamiczniej rozwijających się form gospodarki. Niestety warunki hodowlane stworzone przez człowieka przyczyniają się
bezpośrednio lub pośrednio do wystąpienia wielu chorób bakteryjnych u organizmów
wodnych. Intensyfikacja hodowli powoduje nadmierne zagęszczenie populacji w zbiornikach, zanieczyszczenie i obniżenie parametrów fizykochemicznych wody, co skutkuje
podatnością ryb i innych zwierząt wodnych na infekcje. W celu ograniczenia strat
producenci często sięgają po antybiotyki, aby zredukować ryzyko ataku patogenów,
rzadziej w celach leczniczych.
Antybiotyki są niekwestionowanym osiągnięciem medycyny XX w., w znacznym stopniu zabezpieczającym ludzkość przed chorobami i wydłużającym życie.
W ostatnim czasie jednak, w wyniku nieodpowiedzialnego i nagminnego ich używania, skuteczność środków przeciwbakteryjnych zmniejszyła się. Przyczyną tego jest
wzrost odporności na nie wielu bakterii. Zjawisko dotyczy również obecnych w hodowli organizmów wodnych, w której antybiotyki są stosowane profilaktycznie,
często w sposób nieumiejętny. Takie zachowanie prowadzi do zwiększenia ryzyka
wystąpienia zjawiska lekooporności, zachorowalności i strat w hodowli. Nadmierna
ekspozycja na leki antybakteryjne skutkuje ich akumulacją w organizmach wodnych,
konsekwencją czego jest występowanie ich pozostałości w żywności. Resztki środków
weterynaryjnych w produktach mogą być niebezpieczne dla zdrowia konsumentów
oraz stają się kolejnym powodem do powstawania lekooporności. Dlatego ważne
jest, aby prowadzone były rzetelne kontrole produktów spożywczych pod kątem określenia zawartości antybiotyków i innych substancji w naszym pożywieniu.
Lekooporność stanowi problem, który należy redukować poprzez ograniczenie
użycia środków przeciwbakteryjnych i zastosowanie innych metod profilaktycznych ograniczających wystąpienie chorób. Do metod takich należą szczepienia or213
ganizmów wodnych oraz dezynfekcje zbiorników hodowlanych. Należy również
organizować szkolenia mające na celu poprawę świadomości producentów oraz zapoznanie ich z nowymi i mniej inwazyjnymi metodami zapobiegania wystąpieniu
chorób.
BIBLIOGRAFIA
Cabello F.C. 2006. Heavy use of prophylactic antibiotics in aquaculture: a growing problem
for human and animal health and for the environment. Environmen. Microbiol. 8(7): 1137-1144.
Cañada-Cañada F., Muñoz de la Peña A., Espinosa-Mansilla A. 2009. Analytic. and Bioanalytic. Chem., 395: 987-1008.
Glogowski J. 2015. Przedmowa. W: Ochrona zdrowia ryb w aspekcie jakości i bezpieczeństwa
żywności. P. Hliwa, M. Woźniak, J. Król, P. Gomułka (red.). UWM Olsztyn, Olsztyn: 4.
Grudniewska J., Terech-Majewska E., Kazuń K., Siwicki A.K. 2012. Znane i mniej znane
metody dezynfekcji w akwakulturze. W: Wylęgarnictwo organizmów wodnych – osiągnięcia, wyzwania i perspektywy. Z. Zakęś, K. Demska-Zakęś, A. Kowalska (red). Instytut
Rybactwa Śródlądowego, Olsztyn: 291-299.
Nash C. 2011. The History of Aquaculture. Wiley-Blackwell, New York: 11-24.
Pękala A., Paździor E., Kozińska A. 2015. Choroby bakteryjne ryb hodowlanych notowane
w Polsce. Efektywność i bezpieczeństwo stosowania antybiotykoterapii u ryb. W: Ochrona
zdrowia ryb w aspekcie jakości i bezpieczeństwa żywności. UWM Olsztyn, Olsztyn: 40-56.
Pismo od Zastępcy Głównego Lekarza Weterynarii. 2009. Główny Inspektorat Weterynarii
w Warszawie, www.mleczarstwopolskie.pl/uploads/2010/pismoGLW.pdf [15.03.2016].
Posyniak A. 2011. Występowanie antybiotyków w żywności – aspekty prawne i analityczne
kontroli pozostałości. Życie weterynaryjne, 86(9): 717-720.
Romero J., Feijoó C.G., Navarrete P. 2012. Antibiotics in Aquaculture – Use, Abuse and
Alternatives. W: Health and Environment in Aquaculture. E.D. Carvalho, D.S. Silva,
R.J. Silva (ed.). InTech, Croatia: 159-184.
Sawicka A. 1997. Zanieczyszczenia żywności pochodzące ze skażonego środowiska naturalnego i ich wpływ na zdrowie człowieka. Zesz. Nauk. Ostrołęckiego Tow. Nauk., 11: 55-61.
Serrano P.H. 2005. Antibiotics. In: Responsible use of antibiotics in aquaculture. FAO Fish.
Technic. Pap., 469: 3-9.
Siwicki A.K., Terech-Majewska E., Kazuń B., Kazuń K., Głąbski E., Trapkowska S. 2004. Stosowania chemioterapeutyków w chowie i hodowli ryb – zalety i zagrożenia. W: Ochrona
zdrowia ryb – aktualne problemy. Instytut Rybactwa Śródlądowego, Olsztyn: 89-94.
Smyłła A. 2005. Zagrożenia bakteryjne wód powierzchniowych. Prelekcja wygłoszona podczas Ogólnopolskiej Sesji Popularnonaukowej pt. „Środowisko a zdrowie”, Wyd. WSP
w Częstochowie, Częstochowa.
Sucoff K., Bernhardt P., White S. 1996. Aquaculture in Marine: A Curriculum Guide for Secondary School Teachers. Mid – Amer. Vocation. Curricul. Consortium: 5, 14, 16.
Toranzo A.E., Magariños B., Romalde J.L. 2005. A review of the main bacterial fish diseases
in mariculture systems. Aquacult., 246: 37-61
Truszczyński M., Pejsak Z. 2013. Antybiotyki zalecane w leczeniu chorób bakteryjnych
zwierząt oraz zjawisko antybiotykooporności. Życie weterynar., 88(2): 101-103.
Wedemeyer G.A. 1997. Effects of rearing conditions on the health and physiological qualityof
fish in intensive culture. 1997. In: Fish Stress and Health in Aquaculture. Society for Experimental Biology. Seminar Series 62. G.K. Iwama, A.D. Pickering, J.P. Sumpter, C.B.
Schreck (ed.). Cambridge University Press., Cambridge: 35-71.
214
WHO. 2014. Summary. In: Antimicrobial Resistance – Global Report on Surveillance. WHO:
3, apps.who.int/iris/bitstream/10665/112642/1/9789241564748_eng.pdf [15.03.2016].
SUMMARY
Aquaculture is one of the forms of economy, which is deals with farming of marine and freshwater aquatic organisms (fish, crustaceans, molluscs, aquatic plants).
Its history dates back to ancient times. Despite the many advantages of aquaculture
(low price of fish), it carries many dangers behind. One of them is antibiotic resistance, which resulting in that the bacteria are becoming resistant to drugs.
The use of antibiotics in aquaculture should be associated with the prevention of
bacterial diseases, that threaten the life of aquatic organisms, thus preventing the loss
of water animals and finance. Unfortunately, dishonest breeders, often abuse these
measures, contributing to the development of drug resistance. In addition, prolonged
contact of aquaculture animals with antibacterials, may result in their accumulation
in the tissues of these animals. The consequence of this, is the presence of residues
of medications in food products (fish food), which may have a negative impact on
consumers’ health. Antibiotic residues in food may be can the cause of allergic reactions (anaphylactic shock) and also may contribute to the emergence of resistance
among bacteria pathogenic to humans.
215
216