חקר תהליכי הפירוק של אנטיביוטיקות מקרולידיות לצורך זיהוי, איפיון וגילוי של תוצריהן בסביבות מימיות

בתהליך טיהור השפכים בישראל מושם דגש רב על איכות המים וזאת בעקבות הצורך בהשבתם כמקור מים חיוני לסביבה, בעיקר בשימוש ההולך וגובר לצרכי השקיה, שיקום נחלים והחדרה מלאכותית למי התהום, חלק מהמזהמים מוסרים במהלך שלבי הטיהור השונים במתקני הטיהור, כך שאיכות הקולחים המיוצרת הינה ברמה מספקת לשימוש חוזר.

יחד עם זאת, מחקרים שנערכו בארץ ובעולם בשנים האחרונות  Heberer et al. 2002; Avisar et al. 2009 a,b Kolpin et al. 2002;הצליחו להוכיח את הימצאותם של מזהמים מ"הדור החדש" במי קולחין ובמי תהום. מזהמים אלה הינם שאריות של תרכובות תרופתיות )כגון משככי כאבים, אנטיביוטיקות והורמונים) אשר מקורן בשפכים ביתיים, חקלאיים ותעשייתיים. בהגיעם למכון טיהור השפכים, מט"ש, המזהמים מוסעים דרך המערך הרב שלבי של המתקן ובסופו של תהליך הם משתחררים לסביבה, בריכוזים של ננוגרמים ומיקרוגרמים לליטר. יצוין כי הכימיקלים האלו מעולם לא נמדדו ונוטרו באופן רציף וטרם נכנסו לתקנות ההגנה על איכות המים. בשנים האחרונות נערכים מחקרים על מנת ללמוד על היקף הבעיה, ריכוז החומרים וגורלם הכימי-פיזיקאלי בסביבה. יתר על כן, פוטנציאל הרעילות וההשפעות על בריאות הציבור והסביבה עדיין לא ידוע, אם כי יש המייחסים את העלייה בעמידות החיידקים לאנטיביוטיקה בחשיפתם לשאריות אנטיביוטיקה בסביבה מימית  .Schwartz et al. 2003מעט ידוע על הימצאותם של תוצרי הפירוק של אותן תרופות וכימיקלים. מטבוליטים, הנוצרים כתוצאה מהתפרקות התרופה, בעקבות תהליכי הטיהור או בעקבות השפעתם של תנאי הסביבה השונים, בחלקם דומים למולקולת האם וחלקם אף עדיין פעילים ביולוגית. על כן יש חשיבות רבה להתייחס לתוצרי הפירוק של שאריות תרופות כחומרים חדשים ולא מוכרים שטרם זוהו וגורלם הכימי פיסיקלי ביולוגי עדיין לא ידוע. דבר המחייב את הרחבת ההבנה של התהליכים - - והמנגנונים המשפיעים על שאריות של תרופות  Lamm et al. 2009; Gozlan et al. 2010.

מטרת המחקר הייתה לזהות ולמצות את האנטיביוטיקות ממשפחת המקרולידים ותוצרי הפירוק שלהן. רעיון המחקר נבע מתוך מודעות לנוכחות ודאית של תוצרי פירוק של אנטיביוטיקות בסביבה. קבוצת האנטיביוטיקות שנבחרה למחקר זה היא קבוצת המקרולידים שהינה אחת ממשפחות האנטיביוטיקות השימושיות ביותר. עד לאחרונה האנטיביוטיקהErythromycin (ERY) הייתה השימושית ביותר, אלא שבשל תופעות הלוואי שהאנטיביוטיקה גרמה כתוצאה מהתפרקותה בגופנו, נכנסו לשימוש בשנים האחרונות, תחליפים יציבים יותר כגון Clarithromycin (CLA) ,Azithromycin (AZI) וRoxithromycin (ROX) -

בתחילת המחקר בוצע ניסוי רחב בו נבדקה עמידות האנטיביוטיקות ממשפחת המקרולידים במספר תנאים, במטרה לזהות את תהליכי הפירוק ואת תוצרי הפירוק השכיחים הנוצרים. ארבעת האנטיביוטיקות הוכנסו למספר תמיסות שונות אשר נדגמו בפרקי זמן קבועים במטרה לעקוב אחר הפירוק על פני תקופה של שבועיים. פרמטר מרכזי שנבדק היה בחינת השפעת קרינת אור השמש על תהליכי הפירוק. לשם כך מחצית מהתמיסות נחשפו לאור השמש ובמקביל מחצית מהתמיסות נדגמו בצל.

זיהוי המולקולות התבצע באמצעות הרצה במכשירי ה LC/MS-לאחר זיהוי תוצרי הפירוק העיקריים של המקרולידים התבצע תהליך ההפקה והאיסוף שלהם בתמיסות נפרדות ובכמויות אשר יאפשרו את המשך איפיון תכונותיהם הכימיות וכן את המבנה שלהם. לאחר זיהוי ודאי של תוצרי הפירוק ניתן היה לעבור לבדיקה וניטור במדיום הסביבתי. נדגמו מספר דוגמאות ממקורות מים שונים ומגוונים, קולחים שניוניים ושלישוניים, מי קולחין לפני ואחרי אגן ירוק, מי נחל, מי תהום ומי שתייה. מתוך דיגומי השטח התבצע מיצוי של המקרולידים ותוצרי פירוקם העיקריים בעזרת מיצוי בפאזה מוצקה  Solid Phase Extraction (SPE)הדגימות המרוכזות עברו אנליזה ב- LC/MS לצורך גילוי המולקולות וחישוב כמותי של התוצאות.

אזורי הדיגום בהם נחקרו ונמדדו האנטיביוטיקות ותוצרי הפירוק שלהן הינם:

• השפד"ן: קולחים שניוניים נדגמו ממט"ש גוש דן הממוקם בראשון לציון.
• מט"ש הרצליה: דיגום קולחים שלישוניים במט"ש.
• קיבוץ גליל ים: דיגום מי תהום מקידוח מחקר בשדות החקלאיים בקיבוץ ודיגום מי ברז מהקיבוץ.
• מט"ש כפר סבא הוד השרון נחל הירקון: דיגום קולחים שניוניים ושלישוניים ממט"ש כפר-סבא הוד השרון, דיגום מי קולחין לאחר שזרמו דרך האגנים הירוקים הממוקמים בהוד-השרון, דיגום מי נחל קנה יובל של הירקון אליו מוזרמים הקולחים היוצאים מהאגנים הירוקים ודיגום מי נחל הירקון.

תוצאות המחקר מצביעות על קיומם של תוצרי פירוק ממקור תרופתי בקולחים לאחר שלבי טיפול שונים וכן גם לאחר טיפול ליטוש של אגן ירוק. לתוצאות המחקר חשיבות רבה בהבנת התהליכים שמתרחשים בשאריות של תרופות ותוצריהן במקורות המים. ישנה גם חשיבות רבה בהקשר הבריאותי, וזאת מאחר שלא נערכו עדיין בדיקות לאבחון רעילות תוצרי הפירוק, ויתכן כי חלקן אף פעיל ורעיל יותר ממולוקולות האם. יש להתייחס לפוטנציאל ההיווצרות של תוצרי פירוק וליכולתם לזלוג לסביבה, ולא להתמקד אך ורק בתרופות.