Antybiotyki są metabolitami wtórnymi drobnoustrojów, które w niskich stężeniach zdolne są do hamowania wzrostu oraz eradykacji mikroorganizmów. Ich działanie opiera się na wielu mechanizmach, powodujących śmierć lub zahamowanie wzrostu komórek mikroorganizmów. Takie działanie jest ogromną zaletą w przypadku drobnoustrojów chorobotwórczych, jednak czasem okazuje się groźne z powodu takiego samego działania na naturalną florę człowieka lub zwierzęcia. Pierwotnym źródłem antybiotyków w środowisku naturalnym są głównie obecne w glebie drobnoustroje, które je wytwarzają. Antybiotyki produkowane przez drobnoustroje stanowią ponad 80% spośród wszystkich substancji o działaniu antybiotykowym. Przykładem takich mikroorganizmów są promieniowce z rodzaju Streptomyces. Antybiotyki w środowisku mogą znaleźć się w wyniku wytwarzania przez naturalnych producentów, ale także przez działalność człowieka. Koniecznym jest używanie substancji o charakterze bakteriobójczym, ale przy założeniu właściwego ich przyjmowania, z zachowaniem świadomości konsekwencji w jego nieprzestrzeganiu.

Zagrożeniem jest przedostawanie się zbyt dużych dawek antybiotyków do ekosystemu. Środowisko jest systematycznie zanieczyszczane nowymi ilościami antybiotyków. W niektórych gałęziach gospodarki – głównie rolnej – systematycznie stosuje się duże dawki tych substancji, nie tylko do leczenia, ale też w nadziei na szybszy wzrost zwierząt, co daje większy zysk. Wykazano, że ilość antybiotyków stosowana w rolnictwie może być dwukrotnie wyższa od ich zużycia w celach leczniczych. Stosowanie antybiotyków w hodowli trzody chlewnej, drobiu i bydła miało ograniczyć zachorowalność zwierząt na choroby wywoływane przez patogeny układu pokarmowego. Eradykacja owych patogenów sprawiała, że zwierzęta te mogły efektywniej wchłaniać składniki odżywcze, co owocowało szybszym przyrostem biomasy. Antybiotyki te nazwano stymulatorami wzrostu (ASW).

Mała świadomość konsekwencji stosowania dużych ilości substancji o działaniu bakteriobójczym sprawiła, że weterynarze promowali substancje do celów hodowlanych, bez jakichkolwiek oznak choroby zwierząt. Okazało się, że prowadzenie takiej „promocji antybiotykowej” przyczyniło się do nadmiernego przepisywania antybiotyków bez wskazań leczniczych. W wielu miejscach prowadzone są hodowle zwierząt wodnych nadal stymulowane antybiotykami. Substancje te stosowane są na niewielkich odcinkach akwenów, w strefach odseparowanych od reszty zbiornika. Przykładem mogą być hodowle łososia w Chile, w których stosowanie ogromnej ilości antybiotyków doprowadziło do osiągnięcia przez to państwo wysokiego miejsca w rankingu produkcji białka zwierzęcego. Ze względu na spore ilości stosowanych leków następuje ich akumulacja, co sprawia, że w osadach dennych i toni wodnej znajdują się ich znaczne stężenia. Prowadzić to może do szerokiego rozprzestrzeniania się antybiotyków nie tylko w obrębie farm, ale także na znaczne odległości, ze względu na występowanie prądów morskich. Innym źródłem antybiotyków w środowisku naturalnym jest sposób, w jaki rolnicy nawożą ziemię uprawną. Stosowane do tego były, a czasami nadal są, odchody zwierząt, które traktowane były wysokimi stężeniami takich substancji. Antybiotyki w organizmie człowieka i zwierząt nigdy nie są degradowane w 100%. Pozostała ilość antybiotyków w formie czynnej trafia wraz z odchodami jako nawóz do gleby, przedostaje się do wód i innych środowisk. W przypadku ludzi, podczas antybiotykoterapii, substancje te wraz z odchodami trafiają do ścieków. Ich obecność w ściekach, w formie aktywnej, może mieć poważne konsekwencje. Antybiotyki mogą przedostawać się do środowiska także poprzez inne drogi, np. wyrzucanie niezużytych leków do ścieków lub wprost do śmietników, skąd trafiają na wysypisko i następnie do okolicznych gleb. Substancje te mogą pozostawać przez długi czas w środowiskach, w których występować nie powinny.

Konsekwencje występowania antybiotyków w środowisku

Szacuje się, że masowa produkcja antybiotyków przybiera ogromną skalę – na całym świecie jest to ilość sięgająca nawet 100.000 ton rocznie. Tendencja pozostaje wzrostowa, co może być powodem wzrostu liczby ludności na świecie. Skutkuje to większym zapotrzebowaniem na antybiotyki – nie tylko w lecznictwie. Duża skala wykorzystywania substancji antybiotykowych uniemożliwia dogłębną kontrolę sprzedaży, a ich stosowanie nie pozostaje bez wpływu na środowisko naturalne.

Antybiotyki w ekosystemie

W naturalnej mikroflorze ekosystemów występuje spora ilość różnych, przystosowanych do tych ekosystemów drobnoustrojów. W zrównoważonym środowisku autochtoniczna mikroflora posiada korzystne warunki do rozwoju. Jednak gdy do środowiska jej wzrostu dostarczane są pochodzące „z zewnątrz” duże dawki antybiotyków, skutkuje to niekorzystnymi zawirowaniami ekologicznymi, wpływającymi na drobnoustroje, rośliny, zwierzęta, a także człowieka. Odkąd ludzie zaczęli korzystać z tych substancji w sposób niewłaściwy, drobnoustroje znajdujące się w glebie, ściekach i wodzie są wystawione na działanie różnych dawek tych leków. W momencie dostania się do ekosystemu wysokich dawek antybiotyków dochodzi do zabicia drobnoustrojów. Po zwalczeniu wszystkich podatnych na antybiotyk drobnoustrojów, wskutek zaburzenia składu naturalnej mikroflory, dochodzi np. do zahamowania obiegu niektórych pierwiastków w przyrodzie. Zaburzona cyrkulacja może prowadzić do zakłóceń w obiegu materii oraz gromadzenia się dużych ilości martwej materii organicznej. Często doprowadza to do powstawania w pewnych ekosystemach deficytu tlenowego. Sytuacja jest niebezpieczna głównie dla organizmów ekosystemów wodnych – obniżenie poziomu rozpuszczonego w niej tlenu prowadzi do obumierania ryb i innych zwierząt. Nagła zmiana w składzie mikroflory może skutkować zahamowaniem samooczyszczania wód. Obserwuje się zminimalizowaniedziałań prowadzących do zanieczyszczania ekosystemów antybiotykami, jednak istnieje sporo państw, w których proceder ten jest nadal zachowany.

Wpływ antybiotyków na człowieka

Akumulacja antybiotyków w organizmach zwierząt hodowlanych, którym do paszy dodaje się antybiotyki, może mieć bardzo negatywne działanie na organizm człowieka. Stężenia leków dodawane do pasz mogą osiągać niekiedy duże wartości, przez co możliwe jest ich odkładanie w organizmach. Powodem jest brak całkowitej degradacji antybiotyków spożywanych przez zwierzęta. Groźne są przypadki nieprzestrzegania wśród hodowców okresu kwarantanny po kuracji antybiotykowej – brak całkowitego metabolizowania antybiotyku przez organizm zwierzęcy powoduje pozostanie tych substancji w produktach pochodzenia zwierzęcego i mięsie, np. rybim. Wraz z mięsem, mlekiem, jajami i innymi produktami pochodzenia zwierzęcego człowiek dostarcza do swojego organizmu również zawarte w nim duże ilości antybiotyków. Wiąże się to z ryzykiem wielu powikłań, w tym: hepatotoksyczności, rakotwórczości, mutagenności i innych. Antybiotyki dostające się do organizmu człowieka mogą też prowadzić do eradykacji naturalnej mikroflory jelit, a więc powstaje możliwość jej zasiedlenia przez nowe mikroorganizmy.

Lekooporność

Wśród wszystkich skutków występowania antybiotyków w środowisku najbardziej groźnym pozostaje zjawisko zyskiwania lekooporności przez drobnoustroje, które owej oporności nie wykazywały. Obecnie jest to już problem globalny. Na przestrzeni ostatnich kilkudziesięciu lat zauważono narastającą antybiotykooporność pośród wszystkich gatunków drobnoustrojów. Pomimo że w środowisku występują antybiotyki naturalnie wytwarzane przez drobnoustroje, ciągle dostarczane są ich nowe dawki. Jest to szczególnie niekorzystne z uwagi na fakt, że im większe ilości antybiotyków, tym bardziej dostrzegalny wzrost ilości szczepów opornych. W 2014 r. oszacowano, że z powodu występowania wśród patogenów zjawiska lekooporności na świecie zmarło 700.000 ludzi, a w roku 2050 – z powodu narastania niewrażliwości na antybiotyki może to być liczba przekraczająca 10.000.000! Mimo starań, mających na celu uświadomienie ludzi o narastającym problemie, istnieje możliwość, że tak intensywny proces powstawania nowych szczepów opornych jest już nie do zatrzymania.

Podsumowanie

Właściwie wykorzystywane antybiotyki mogłyby niezaprzeczalnie stanowić idealną broń w walce z patogenami przez długi czas. Ludzka nieświadomość, a także zachłanność, doprowadziły do tego, że w dzisiejszych czasach staje się to niemożliwe. Narastające zjawisko lekooporności jest konsekwencją nieumiejętnego wykorzystywania antybiotyków. W niedługiej przyszłości wiele z tych związków może być całkowicie bezużytecznych. Poszukiwania nowych związków antybiotykowych oraz ich wdrażanie na rynek jest trudne, a i tak po ich odkryciu w szybkim tempie tracą one swą przydatność. Jeżeli świadomość ludzi odnośnie istotnego problemu nie będzie poszerzana, ogólnoświatowy już w tej chwili problem lekooporności drobnoustrojów może stać się przyczyną śmierci ogromnej rzeszy ludzi.