Meriin päästetyt antibiootit ja myrkyt auttavat hankalimpien bakteerien voittokulkua – saastuttamisen kulttuuria on pakko korjata

Iso osa antibioottikuurista päätyy viemärin ja puhdistamon kautta meriin.

On kylmäävää ajatella, että vedenpuhdistamo saattaisi olla superbakteerien hautomo. Ajatus ei kuitenkaan ole kaukaa haettu, mikrobiologi, dosentti Marko Virta sanoo — vaikka Suomessa puhdistamot ovatkin siistejä.

Kun ihmisten ja eläinten suolistosta viemäriin päätyneet mikrobit kohtaavat puhdistamolla toisensa ja muita ympäristön bakteereja, ne alkavat ottaa toisistaan vaikutteita. Vuorovaikutus on konkreettista ja tehokasta: bakteerit vaihtavat geenejä keskenään, lajirajoja kunnioittamatta. Mukaan kierrätyspiiriin kelpaavat sekä taudinaiheuttajat että vaarattomat mikrobit.

Antibiooteille vastustuskykyisiä bakteereja syntyy usein juuri niin, että vastustuskyvyn eli resistenssin aikaansaava geeni siirtyy bakteerilajista toiseen. Siirtymä on todennäköisempi lähilajien välillä mutta mahdollinen myös hyvin kaukaisilla sukulaisilla.

— Resistenssin alkuperän voi tavallisesti jäljittää siihen mikrobiin, joka antibioottia luonnossa tuottaa. Mehän olemme saaneet antibiootit tai ainakin lääkemallit yleensä juuri bakteereilta, Helsingin yliopiston Kestävyystieteen instituutissa työskentelevä Virta muistuttaa.

Herkemmät bakteerit ahtaalla

Ihmisten pönttöön pissaamat antibiootit eivät ole ongelma siksi, että lääke vedenpuhdistamon läpi mereen juostuaan uhkaisi myrkyttää jonkun, Virta tähdentää.

Antibioottien huolimaton käyttö on vakava, maailmanlaajuinen uhka, mutta samaan aikaan ne ovat harvinaisen turvallisia lääkkeitä. Myrkyllinen vaikutus kohdistuu vain mikrobeihin. Turvassa ovat ihminen ja muut eläimet mutta myös kasvit ja sienet, siis kaikki monisoluiset.

Vaara piilee siinä, että antibiooteilla maustettu ympäristö kaventaa ”kilttien” eli antibiooteille herkkien bakteerien elintilaa. Lääkkeitä holtittomasti käsitellessämme edistämme vastustuskykyisten bakteerien voittokulkua.

Lajista toiseen aikansa kulkeneita resistenssigeenejä päätyy lopulta myös hankaliin taudinaiheuttajiin. Ihmisiä alkaa kuolla ja otsikoita syntyä.

Helsingin edustalla on puhdasta

Marko Virtaa työllistävä StARE-tutkimushanke on vertaillut vedenpuhdistamoiden bakteereiden suodattamisen kykyä seitsemässä EU-maassa. Nyrkkisääntö on, että bakteeritkin jäävät haaviin, jos vedenpuhdistamon alkuperäinen tehtävä eli ravinteidenpoisto hoidetaan hyvin.

Euroopan suurimmassa puhdistamossa Viikinmäellä veden bakteerimäärä saadaan pienennettyä parhaimmillaan tuhannesosaan alkuperäisestä, ja resistentit bakteerit vähenevät samassa suhteessa. Huonoimpina hetkinäkin bakteerimäärä kutistuu prosenttiin alkuperäisestä.

Puhdistustehon mittaaminen ei käy niin suoraviivaisesti kuin äkkiä ajattelisi: lorautetaan puhdistamon käsittelemää vettä laboratoriomaljaan ja annetaan mahdollisten pöpöjen lisääntyä.

— Bakteereita on kaikkialla ja bakteerit kasvavat otollisissa oloissa hyvin tehokkaasti. Siihen nähden on ehkä hieman yllättävää, että nykykeinoin vain pieni osa niistä saadaan kasvamaan viljelmissä, Virta kertoo.

Ympäristön bakteereja joudutaankin jäljittämään etsimällä niiden molekyylejä, yleensä geenejä.

— Antibioottiresistenssin tutkimiseen tämä sopii hyvin, koska ominaisuus johtuu nimenomaan geeneistä.

Virta kollegoineen on etsinyt resistenttien bakteerien geenijaksoja myös meren pohjakerroksista niiltä alueilta, joille puhdistamon poistoputket päättyvät.

— Helsingin edustan tilanne on erinomainen. Ei sieltä löydy käytännössä mitään.

Ympäristöhaitat haltuun

StARE-hanke (@STARE_WATER) tutkii antibioottien ja lääkkeille vastustuskykyisten bakteerien matkaa puhdistamoihin ja niistä eteenpäin. Lyhenne tulee sanoista Stopping Antibiotic Resistance Evolution, antibioottiresistenssin evoluutio kuriin.

Tutkijoiden päämäärä on selvittää Euroopan kaupunkien vedenpuhdistamoiden roolia antibioottiresistenssin yleistymisessä. Resistenssiä on toistaiseksi tutkittu lähinnä puhtaissa oloissa, vaikka jätevedet ovat bakteerien evoluutiolle suotuisa ympäristö.

StARE laatii ohjeet resistenssin seurantaan puhdistamoilla sekä kehittää teknisiä ratkaisuja resistenssin leviämisen ehkäisyyn. Tuloksia hyödynnetään myös EU:n vesipuitedirektiivin kehittämisessä.

Konsortioon kuuluu genetiikan, mikrobiologian, kansanterveyden, kemian ja yhdyskuntatekniikan asiantuntijoita Espanjasta, Irlannista, Kyprokselta, Norjasta, Portugalista, Saksasta ja Suomesta. Suomesta mukana on Helsingin yliopisto Marko Virran johdolla. Suomen Akatemia on tukenut työtä Akvaattisten luonnonvarojen kestävä hallinta -tutkimusohjelmansa kautta.

Lietteen maine on syyttä likainen

Viikinmäkeen kertyy puhdistamolietettä 170 tonnia päivässä. Liete olisi etenkin fosforinsa ansiosta arvokas lannoite, mutta sen käytöstä ja turvallisuudesta keskustellaan kiivaasti.

— Suomessa lietteen hyödyntämiseen olisi hyvät mahdollisuudet, sillä metallijäämiä ei ole liikaa eivätkä vedenpuhdistamot toimi resistenttien bakteerien hautomoina, Virta arvioi.

Maineriskien pelko tekee silti yrityksistä nihkeitä, tutkija harmittelee. Sietävätkö kuluttajat ajatuksen ulosteesta? Ja mitä jos joku äreä mikrobi pääsisi kuitenkin yllättämään?

Viikinmäen lietekään ei siis päädy viljapeltoon vaan mädätettynä ja kuivattuna kompostointikentälle Sipooseen. Syntyvää multaa käytetään viherrakentamisessa.

Lääkäreille oppia ympäristövaikutuksista

Entä sitten kehon läpi kulkeneiden tai viemäriin suoraan huuhdottujen antibioottien kohtalo? Niiden osalta puhdistamo ei ole ratkaisu. Jos puolet lääkkeistä saadaan suodatettua pois, tulos on jo hyvä.

Lääkkeiden käyttökulttuuri on olennainen osa riskiä, sillä mikrobilääkkeet imeytyvät huonosti. Enemmän lääkettä virtaa ihmisen läpi kuin jää kehoon.

Pohjolassa lääkekulttuuri on Virran mukaan asiallinen: antibiootteja käytetään vain tarpeeseen, lemmikkieläimiä ehkä lukuun ottamatta. Hän kehuu suomalaista apteekkijärjestelmää.

— Monessa muussa maassa lääkärit myyvät lääkkeitä ja lääkekauppa saattaa muodostaa isonkin osan heidän tuloistaan. Silloin kaikki reseptit eivät ehkä ole niin tarkkaan perusteltuja.

Ruotsissa lääkäreitä ohjataan määräämään antibiootteja, jotka hajoavat helposti kehosta poistuttuaan.

Ympäristöön huuhtoutuvien antibioottien vaiheet riippuvat lääkkeen vaikuttavasta aineesta tai jopa tuotemerkistä. Halvinta tuotetta suosiva korvausjärjestelmä on pulmallinen, koska niin sanotut rinnakkaislääkkeet ovat usein ympäristölle vahingollisempia.

— Ruotsissa lääkäreille opetetaan lääkkeiden ympäristövaikutuksia. Heitä ohjataan määräämään antibiootteja, jotka hajoavat helposti kehosta poistuttuaan. Vaihtelua ja valinnanvaraa nimittäin riittää.

Länsinaapurissa mietitään parhaillaan vakavasti, kannattaisiko edullisimman vaihtoehdon suosinnasta luopua.

Kiinalaispuhdistamo — liian kallis käytettäväksi

Euroopan merkittävimmät antibioottien tuottajamaat ovat Kroatia ja Ranska. Kaiken kaikkiaan lääkeaineteollisuus on lännessä hiipuva ala, ja tuotantoa on ulkoistettu etenkin Aasiaan. Seuraavaksi vuorossa lienee Afrikka. Näillä mantereilla ympäristönormit ovat usein löyhät ja valvonta puutteellista.

— Tiedekonferenssissa kuulin tapauksesta, jossa kiinalaiselle lääketehtaalle rakennettua modernia vedenpuhdistamoa ei hyödynnetä lainkaan, koska tuotantokustannukset ja hinnat nousisivat. Näin yritys ei enää pärjäisi hintakilpailussa. Intiassa taas lääketehtailla ei välttämättä edes ole puhdistuslaitosta.

Oma maanosammekaan ei selvinnyt StAREn syynistä puhtain paperein. Kroatialainen tehdas vaikutti arkisin tehtyjen mittausten nojalla aivan mallikelpoiselta, mutta virallisten valvonta-aikojen ulkopuolella, viikonloppuna, näytteistä löytyikin jäämiä.

Saasteet pahentavat ongelmaa

Ulkoistaminen ja piittaamattomuus kostautuvat, sillä edes mannerten rajat eivät pidättele antibiootteihin liittyviä riskejä. Virta viittaa brittihallituksen tilaamaan raporttiin, joka ennakoi antibioottilääkinnän tilannetta vuonna 2050.

— Jos ongelmiin ei puututa ja bakteerien vastustuskyky jatkaa kasvu-urallaan, vuosittaisia kuolonuhreja voi kertyä nykyisten 700 000 sijaan kymmenenkin miljoonaa.

Tilannetta hankaloittaa geenitutkimuksissa löytynyt sudenkuoppa, josta ei liiemmälti puhuta. Emme nimittäin anna lääkkeitä sietäville bakteereille kilpailuetua pelkästään antibioottien liikakäytöllä, vaan autamme taudinaiheuttajia myös muulla saastuttamisella.

Sama perimän jakso, jonka turvin bakteeri kestää antibiootteja, suojelee sitä myös desinfiointi- ja torjunta-aineiden, metallien ja muiden myrkkyjen vaikutuksilta, Virta selittää. Esimerkiksi yksi perinpohjaisimmin tutkituista DNA-molekyyleistä, Plasmidi R100, sisältää suojan neljää eri antibioottia, elohopeaa sekä torjunta-aineita vastaan.

Kun pilaamme ympäristöä vaikkapa hopeahiukkasilla, kuparilla ja antibakteerisilla puhdistusaineilla, viemme siis — jälleen kerran — elintilaa kilteiltä bakteereilta ja vahvistamme vastustuskykyisiä kantoja. Myrkkyjä päätyy puhdistamoiden lisäksi viemäreinä käytettäviin ojiin, jokiin, järviin ja meriin ympäri maailman.

Mitä puhdistamolla tapahtuu?

Vedenpuhdistamon perustyö on siivota ravinteet jätevedestä. Viikinmäen laitoksessa prosessiin kuuluu mekaaninen, biologinen ja kemiallinen puhdistus. Hyvä suodatus siivoaa vedestä myös valtaosan bakteereista.

Lääkeaineita vedenpuhdistamot suodattavat varsin huonosti. Niiden läpi pääsee monia muitakin myrkkyjä raskasmetalleista palonestokemikaaleihin.

Vedenpuhdistuksen mallimaa Euroopassa on Sveitsi, joka pystyy laskemaan puhdistetun veden omiin järviinsä. Myös Suomen vedenpuhdistamot toimivat hyvin. Eteläisessä Euroopassa tilanne on lääkeaineiden osalta vaikeampi, osin lääkkeiden käyttökulttuurin vuoksi.

Kunnolliset käymälät ja viemärit auttavat

— Mitä enemmän asiasta tietää, sitä enemmän hämmästyttää, että toimivia antibiootteja ylipäänsä vielä löytyy, Virta miettii.

— Kaikki millä bakteereita torjutaan, pelaakin saman mekanismin kautta meitä vastaan.

Alkoholi on Virran mukaan oikeastaan ainoa turvallinen desinfiointiaine. Sitä kaikki bakteerit sietävät osapuilleen yhtä hyvin tai huonosti.

Laboratoriokokeiden perusteella näyttää kaiken kukkuraksi siltä, että antibiootit aktivoivat niitä liikkuvia DNA-elementtejä, joissa resistenssi usein piilee. Antibiootit myös lisäävät bakteerien mutaatioita, jotka nekin osaltaan tuottavat vastustuskykyä. Resistenssin voittokulku kuulostaa vääjäämättömältä.

— Kyllä ratkaisujakin löytyy, jos tahtoa vain riittää, Virta vakuuttaa.

Terveydenhoidon osaajien valveutuneisuutta voi herätellä, rinnakkaislääkkeiden käyttöä sekä tuotanto- ja lemmikkieläinten antibioottikuureja vähentää, rokotteita kehittää ja tautien diagnosoinnin keinoja parantaa. Myös kunnolliset käymälät ja viemäröinti ovat tärkeitä.

Tarkempien suunnitelmien hiomisessa tutkijoilla on tähtirooli. Tuore ehdotus antibioottikuurien lyhentämisestä on ehtinyt kerätä asiantuntijoilta sekä hyväksyviä että epäileviä kommentteja. Selvitystyö on kesken.

— Meidän pitää oppia lisää mikrobien evoluutiosta ja elintavoista, Marko Virta sanoo.

Artikkeli on julkaistu Yliopisto-lehden numerossa Y/05/18.

Syksyllä alkavat uudet hankkeet

Yliopistonlehtori, dosentti Marko Virta työskentelee Helsingin yliopiston Kestävyystieteen instituutissa ja mikrobiologian osastolla.

Virta ryhmineen sai toukokuussa Suomen Akatemialta nelivuotisen rahoituksen syksyllä käynnistyvään Antibioottiresistenssi eläintuotannossa -hankkeeseen.

Lisäksi Virta on partnerina infektiosairauksien professori Anu Kanteleen johtamassa, niin ikään vuoteen 2022 ulottuvassa tutkimuksessa Anti­mikrobilääkeresistenssin esiintyminen, lähteet ja ehkäisy Länsi-Afrikassa — AMR geenivirta ihmisten, eläinten ja ympäristön välillä. Se on yksi Suomen Akatemian ja ulkoministeriön yhdessä rahoittamista kehitystutkimuksen hankkeista.

Yliopisto-lehti on kaikille tarkoitettu, monipuolinen tiedelehti Helsingin yliopistosta.
Tilaa ja rakastu tieteeseen.

Lisää aiheesta:

* Yliopisto-lehden 3/2016 kansijuttu antibioottiresistenssistä.

* Tuore väitöstutkimus Jyväskylän yliopistosta: Lusakassa antibiootteja vesissä tuhatkertaisesti Suomeen verrattuna

* ”Kai­ken va­ral­ta” -an­ti­bioot­ti mu­ka­na tro­pii­kin mat­kal­la hou­kut­taa lääk­keen tar­peet­to­maan käyt­töön

* Onko liete hyvästä vai pahasta? Näkemykset vaihtelevat:

Liete kelpaa, Ylen uutinen 10.4.2018, liete ei kelpaa, Ylen uutinen 7.4.2018  

* Kuinka tuotantoeläinten ja lemmikkien antibioottikuurit vaikuttavat kokonaisuuteen? Annamari Heikinheimon, Merja Rantalan ja Marko Virran haastattelu yliopiston verkkosivuilla.

Lue lisää aiheesta: Elämäntieteet