Download Remoción de Ciprofloxacina presente en Aguas Sintéticas

4to. Encuentro de la Red de investigadores sociales sobre el agua
PANEL AGUA Y SALUD
Universidad de Guadalajara-Centro Universitario de Tonalá
Remoción de Ciprofloxacina presente en Aguas Sintéticas empleando
Moringa oleífera como Coagulante Natural
Déborah Leticia Villaseñor-Basulto*, Jorge del Real-Olvera** y Juan Pablo Rojas Ramírez***
Maestría en Ciencias en Ingeniería del Agua y la Energía CuTonala-Ciatej*
Centro de Investigación en Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco**
Universidad de Guadalajara-Centro Universitario de Tonalá***
Índice
Pág.
Resumen
2
Generalidades sobre los problemas de contaminación de aguas superficiales. Fuentes de
1.
3
contaminación: el ciclo del agua………………………………………………………….
Legislación ambiental en materia de aguas: listas prioritarias y niveles máximos
2.
3
permitidos…………………………………………………………………………………
3.
Contaminantes emergentes………………………………………………………………..
6
3.1
Retardantes de llama bromados…………………………………………………..
7
3.2
Parafinas cloradas…………………………………………………………………
8
3.3
Pesticidas polares y metabolitos………………………………………………….
9
3.4
Compuestos perfluorados…………………………………………………………
10
3.5
Productos de cuidado personal……………………………………………………
10
3.6
Fármacos…………………………………………………………………………
11
Ejemplos de estudios de contaminantes farmacéuticos en México……………………….
19
4.1
Resistencia a antibióticos…………………………………………………………
19
Conclusiones de la problemática asociada a los contaminantes farmacéuticos……...……
20
Referencias……………………………………………………………………………………..
20
4.
5.
1
Resumen
Los productos farmacéuticos son compuestos de distinto origen y naturaleza química, su principal
objetivo es mejorar la calidad de vida de los seres humanos y animales; no obstante, su presencia en
diversos ecosistemas y sus posibles impactos ambientales han pasado inadvertidos durante mucho
tiempo. Estos son compuestos de los cuales se sabe relativamente poco o nada acerca de su presencia
e influencia en los distintos compartimentos ambientales y en el hombre, por tanto resulta necesario
realizar más investigaciones sobre sus diferentes influencias a la salud y los posibles métodos de
remoción. Este documento se revisan brevemente algunas de las clases de contaminantes orgánicos
emergentes más relevantes (retardantes de llama bromados, cloroalcanos, pesticidas polares,
compuestos perfluorados, productos de cuidado personal, fármacos y los metabolitos y/o productos
de degradación de las sustancias anteriores), su origen, los usos a que se destinan, sus características
fisicoquímicas, el destino que sufren en el medio ambiente, los niveles detectados, las técnicas que se
utilizan para su análisis y posible remoción, además de las áreas en las que se tiene menor
conocimiento y que por tanto, requieren una investigación más urgente. Con el objetivo de tener una
panorámica completa sobre la problemática y el impacto del estudio presente.
1. Introducción general sobre los problemas de contaminación de aguas continentales. Fuentes de
contaminación: el ciclo del agua
2
Durante décadas, toneladas de sustancias biológicamente activas, sintetizadas para su uso en la
agricultura, la industria, la medicina, etc., han sido vertidas al medio ambiente sin reparar en les
posibles consecuencias. Al problema de la contaminación, que comenzó a hacerse notable ya a
principios del siglo XIX, cabe añadir el problema de la escasez, aspecto este que está adquiriendo
proporciones alarmantes a causa del cambio climático y la creciente desertización que está sufriendo
el planeta. (Barceló et al., 2008).
Los contaminantes entran a la columna de agua a través de diferentes fuentes antropológicas y estos
se distribuyen en las aguas superficiales y subterráneas, cabe mencionar la correlación existente con
los otros medios (tierra y aire), para la distribución de estos contaminantes. Uno de los problemas a
los que nos vemos enfrentados es la contaminación de aguas superficiales debido a los efectos que
tienen en los seres vivos que entran en contacto ellas.
Los efectos que la contaminación química del agua produce son múltiples; entre los más importantes
cabe destacar:
1. Acción toxica y cancerígena
2. Incidencia sobre la producción de alimentos
3. Limitación del uso del agua con fines recreativos
4. Reducción de las posibilidades de su uso industrial y agropecuario. (Barceló et al., 2008)
2. Legislación ambiental en materia de aguas: listas prioritarias y niveles máximos permitidos
En el ámbito de materiales peligrosos, la Constitución Mexicana confiere a la Ley del Equilibrio
Ecológico y la Protección del Medio Ambiente (LGEEPA) con su reglamento, el instrumento para
gestionar los materiales y los residuos peligrosos en las industrias. En el año 2003, la Ley General
para la Prevención y Gestión Integral de los Residuos (LGRPIR) derogó el Reglamento de la
LGEEPA en materia de los Residuos Peligrosos (RP). La norma oficial mexicana que identifica los
3
residuos peligrosos es la NOM-052-SEMARNAT-2005, que establece las características, el
procedimiento de identificación, clasificación y los listados de los residuos peligrosos.
En la parte anterior del proceso, la Secretaría del Trabajo y Prevención Social (STPS) con su norma
oficial mexicana NOM-018-STPS-2000, define el sistema para la identificación y comunicación de
peligros y riesgos por sustancias químicas peligrosas en los centros de trabajo.
En el marco normativo mexicano, el tratamiento de aguas y la prevención de la contaminación de
aguas nacionales (ver diagrama 1), está dirigido por la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos
Naturales (SEMARNAT), encargada de cuidar el medio ambiente nacional. Según el Reglamento de
la Ley de Aguas Nacionales (RLAN) en su artículo 136, se insta el monitoreo de calidad del agua que
se vierte a las redes públicas de alcantarillado, con objeto de detectar la existente de materiales o
residuos peligrosos, que por su corrosividad, toxicidad, explosividad, reactividad, o inflamabilidad
puedan representar grave riesgo al medio ambiente o sus bienes. En el caso de las aguas residuales
descargadas al Sistema Intermunicipal de los Servicios de Agua Potable y Alcantarillado (SIAPA),
en este caso, se sigue la NOM-002-SEMARNAT-1996, la cual establece, como visto en la tabla 1, los
límites permisibles para los efluentes de hospitales.
4
Constitución
Ley de Aguas
Nacionales LAN
Reglamento de la Lay de
Aguas Nacionales
NOM-002-SEMARNAT-1996
NOM-CCA-029 ECOL1993
Ley del Agua para el Estado de Jaslico y sus
Municipios
Reglamento de la Ley del Agua para el Estado de Jalisco y sus
Municipios
Diagrama 1. Marco normativo general. Generación propia.
LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES
PARÁMETROS (miligramos
por litro, excepto cuando se
especifique otra)
Promedio Mensual
Promedio Diario
Instantáneo
Grasas y Aceites
50
7.5
100
Sólidos Sedimentables
(mililitros por litro)
5
7.5
10
Arsénico total
0.5
0.75
1
Cadmio total
0.5
0.75
1
Cianuro total
1
1.5
2
Cobre total
10
15
20
Cromo hexavalente
0.5
0.75
1
Mercurio total
0.01
0.015
0.02
Níquel total
4
6
8
Plomo total
1
1.5
2
Zinc total
6
9
12
Tabla 1. Límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales a los sistemas de
alcantarillado urbano o municipal. NOM-002-SEMARNAT-1996.
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Existe otra norma, la NOM-CCA-029-ECOL1993, donde sus límites de descarga a cuerpos receptores
por parte de los hospitales, como se puede observar en la tabla 2. Estos parámetros de las normas,
pueden ser más restrictivos si, y solo si se identifiquen descargas fuera de norma.
Parámetros
Límites máximos permisibles
promedio diario
instantáneo
pH
5.9
5.9
SST (mg/L)
60
80
Grasas y aceites (mg/L)
15
0.8
Cobre (mg/L)
0.8
1
Fierro (mg/L)
1
1.2
Fósforo total (mg/L)
10
12
Zinc (mg/L)
20
2.4
ausente
ausente
Bifenilos policlorados (mg/L)
Tabla 2. Límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales a cuerpos
receptores provenientes de hospitales. NOM-CCA-029 ECOL1993.
3. Contaminantes emergentes
Hasta hace poco tiempo, la preocupación principal de los impactos que los químicos pueden causar
en el medio ambiente han sido los metales, los ingredientes activos “tradicionales” en los pesticidas
y contaminantes orgánico persistentes. Sin embargo, el interés ahora está siendo enfocado en los
llamados “contaminantes emergentes” (ECs). Estos se originan de diferentes tipos de productos,
incluyendo fármacos, nanomateriales, productos de cuidado personal, pinturas y revestimientos.
Algunos ECs, como las toxinas naturales y químicos producidos por la degradación de productos
hechos por humanos, también pueden ser formados en el ambiente natural por medio de animales,
plantas y microbios (Alistair B.A. Boxall, 2012).
6
Los ECs, cuyo estudio se encuentra entre las líneas de investigación prioritarias de los principales
organismos dedicados a la protección de la salud pública y medioambiental, tales como la
Organización Mundial de la Salud (OMS), la Agencia para la Protección del Medio Ambiente (EPA),
o la Comisión Europea, se definen como contaminantes previamente desconocidos o no reconocidos,
como tales, cuya presencia en el medio ambiente no es necesariamente nueva, pero si la preocupación
por las posibles consecuencias de la misma.
Los contaminantes emergentes son compuestos de los cuales se sabe relativamente poco o nada
acerca de su presencia e impacto en los distintos compartimentos ambientales, razón por la cual, no
hayan sido regulados, y de que la disponibilidad de métodos para su análisis, sea nula o limitada. Otra
particularidad de estos compuestos, es que debido a su elevada producción y consumo, y
consecuentemente su continua introducción de los mismos en el medio ambiente, no necesitan ser
persistentes para ocasionar efectos negativos (Petrovic M et al., 2003).
3.1 Retardantes de llama bromados
Los fabricantes de los retardantes de llama bromados (BFRs, por sus sílabas en inglés) tienen por los
menos 75 productos, que pueden ser usados (Leonards et al. 2008), aunque los que se utilizan
frecuentemente son las formulaciones PBDE (los productos penta-, octa-, y deca- PBDE),
hexabromociclododecano (HBCD) y tetrabromobisfenol-A (TBBP-A) (Eljarrat et al., 2011).
Aunque la mayoría de los estudios sobre PentaBDE están basados en la exposición por vía oral, un
número limitado de estudios han demostrado toxicidad después de exposición por medio de
inhalación en altas dosis y falta general de toxicidad después de una exposición dérmica (USEPA,
2008). Estudios en ratones y ratas indican consecuentemente que el hígado es el órgano afectado
después de una exposición a cogéneres de PentaBDE o OctaBDE. Algunos efectos incluyen
7
actividad enzimática, incremento en el peso del hígado, cambios histopatológicos, y trastornos en la
función normal (Birnbaum et al., 2004).
Harrad et al. Encontró HBCD y TBBP-A en nueve lagos ingleses en el período de 2008–2009. Las
concentraciones encontradas entran en un rango de 80 a 270 pg/L y 140 a 3,200 pg/L,
respectivamente.
Las concentraciones acuosas fueron significativamente y positivamente, en
correlación, lo que indica una fuente común.
3.2 Parafinas cloradas
Las aplicaciones más comunes de las parafinas cloradas (PCAs, por sus sílabas en inglés de
“polychlorinated n-alkanes”), son lubricantes a alta temperatura, plastificantes, retardantes de flama,
y aditivos en adhesivos, pinturas, caucho, y selladores (Zitko, 1980; Howard et al, 1975;Mukherjee,
1990).
Estas sustancias se han incluido en la lista de sustancias prioritarias en el agua de la UE, y se han
puesto limitaciones a su comercialización y uso. En EEUU, por el contrario, no se han fijado límites
para estos compuestos, a pesar de que las parafinas con una media de 12 átomos de carbono en su
cadena y un grado de cloración del 60%, han sido catalogadas por la Agencia para la Investigación
del Cáncer como posibles carcinógenos humanos (cáncer de hígado, renal, del tiroides, en ratas)
(Barceló et al., 2008).
En el Reino Unido, Willis y su equipo, reportó concentraciones de PCAs con C10-C30 (carbones),
con un rango de 0.6 mg/L a 4 mg/L. Ballschmiter reportó en el río River Lech, una concentración de
0.05 mg/L y en el río Danubio de 1.2 mg/L, los dos cercanos a centros industriales. En Canada, Tomy
reportó en aguas abajo del río Red en la ciudad de Winnipeg, con centros manufactureros.
8
3.3 Pesticidas polares y metabolitos
Los pesticidas, en especial los más apolares, debido a la regulación de que han sido objeto, se han
estudiado durante décadas, consecuentemente se tiene un razonable conocimiento sobre su presencia
y destino en el medio ambiente acuático. Sin embargo, en los últimos años, la preocupación entorno
a estos compuestos se centra en sus productos de degradación, que han sido en su mayor parte
ignorados hasta la fecha y que, sin embargo, se ha visto que pueden ser mas ubicuos y tóxicos, que
los compuestos a partir de los cuales se generan.
Debido a que la mayoría de los productos de degradación de pesticidas son compuestos polares,
muchos de ellos quirales, para poder determinarlos y por lo tanto analizarlos, la técnica mas idónea
es la de cromatografía de líquidos espectrometría de masas en tandem (LC-MS/MS) (Geerdink RB et
al., 2002).
En términos generales, las cantidades de sustancias activas de pesticidas o sus productos de
transformación (que también pueden ser tóxicas) encontradas en agua potable, son bajas, solo algunos
ng/L o menos. Sin embargo, el agua potable, igual que los alimentos, son una fuente entre varias, de
exposición a estos compuestos para los seres humanos. Estas sustancias, son una clase de
contaminantes químicos que juntos con otros contaminantes, que también se encuentran en el agua y
alimentos, pueden ejercer efectos perniciosos en el medio ambiente y en seres humanos, resultado de
una sinergia entre ellos. En el pasado, la mayor preocupación con respecto a los efectos toxicológicos
en humanos de los pesticidas, eran su actividad carcinogénicas y mutagénicas, que muy a menudo
coincidían también con propiedades de bioacumulación y biomagnificación. Sin embargo, ahora la
preocupación va mas allá debido a la creciente evidencia en el potencial de varios pesticidas, entre
ellos, las triazinas, que ejercen efectos de alteración endócrina. (EPA, 2010; Fan et al, 2007; Hayes
et al., 2010))
9
3.4 Compuestos perfluorados
Generalmente existen seis efectos adversos que han sido identificados en estudios de laboratorio,
causados por la exposición a compuestos perfluorados (PFAAs, por las siglas en inglés de
“perfluoroalkyl acids”): la inducción de tumores, hepatoxicidad, toxicidad para el desarrollo,
inmunotoxicidad, alteración endocrinas y neurotoxicidad (Lau, 2012).
Los detergentes perfluorados son un claro ejemplo de compuestos de uso industrial que han sido
utilizados durante décadas en un amplio número de sectores, y que ahora se descubren como
contaminantes muy peligrosos y ampliamente distribuidos en el medio ambiente. En el centro de las
investigaciones y la polémica que rodea a estos compuestos se sitúan el perfluorooctano sulfonato
(PFOS) y el acido perfluorooctanoico (PFOA) (Barceló et al., 2008).
El PFOS se ha usado como refrigerante, detergente, y polímero, en preparados farmacéuticos,
retardantes de llama, lubricantes, adhesivos, cosméticos, insecticidas, etc. El PFOA, por su parte, se
utiliza en la fabricación de fluoropolimeros (PTFE) y fluoroelastomeros (PVDF) empleados en una
gran variedad de productos comerciales como tejidos, alfombras, recipientes alimentarios, y
automóviles. Ambos compuestos, según estudios recientes, son tóxicos y persistentes, el PFOA es
además carcinogénico, y el PFOS presenta una fuerte tendencia a la bioacumulación (Schultz MM et
al., 2003).
3.5 Productos de cuidado personal
Estos productos provienen de la industria que engloba industrias cosméticas y farmacéuticas, debido
a que muchos productos de cuidado personal (PCPs, por sus siglas en inglés) están siendo
comercializados como contribuidores a la salud y el bienestar, así como también mejoradores de
apariencia, ciertamente algunos PCPs como bloqueadores de sol, cremas medicinales y jabón, han
surgido como subproductos de desarrollos de investigaciones medicas. Muchos de los materiales
10
usados por esta creciente industria, son los basados en hidrocarburos y por lo tanto, tienen una
dependencia significativa de la industria petrolera para obtener su materia prima (Wood, 2010).
Los PCPs pueden tener efectos adversos a la salud: ya sea por (1) directamente por absorción a través
de la piel y de ahí a la sangre, afectando posiblemente los órganos internos como los riñones o el
hígado, o (2) indirectamente, cuando son lavados del cuerpo y entran al ambiente acuático por medio
del sistema de drenaje o durante la inmersión en piscinas o cuerpos de agua (Wood, 2010). Además
de los efectos ocasionados a la vida acuática
Algunos de los biocidas más usados en los productos de higiene personal y cosmético son parabenos,
triclocarbán (TCC) y triclosán (TCS) (Ramaswamy et al., 2011). Otros son los benzotriazoles (BTs),
usados como anticorrosivos en detergentes de lavavajillas y anticongelantes (Giger et al., 2006).
También en la lista se encuentran, los filtros ultravioleta, comúnmente usados en formulaciones
cosméticas como bloqueadores solares, maquillaje facial, y productos para el cuidado de los labios
(Manova et al., 2013).
Después de usar estos químicos parabenos, triclosán (TCS), triclocarbán (TCC), DEET,
Benzotriazoles (BT) and metilbenzotriazol (MBT), filtros UV (como 3-bencilidenalcanfor y
benzofenona-2) son descargados con las aguas residuales domésticas, llegando a directamente al
medio ambiente sin ningún tratamiento o indirectamente después del tratamiento de aguas residuales
(N.-S. Zhang et al, 2015). Cada uno de ellos teniendo diferentes efectos en la salud.
3.6 Fármacos
Recientemente los vertidos líquidos de la industria farmacéutica y los efluentes hospitalarios, han
llamado poderosamente la atención de la comunidad científica debido a que se han logrado detectar
diversas variedades de Antibióticos en el ambiente y en cuerpos hídricos, generando impactos
11
ambientales como pueden ser: el incremento de la resistencia a dichos compuestos por diversos
consorcios bacterianos, el aumento en la toxicidad generada por estos químicos en los medios
naturales y últimamente su impacto en la salud pública (Wang et al., 2015).
La regulación de estos contaminantes es escasa, debido al desconocimiento de sus efectos, además
de que no se tiene un inventario de “todas” las especies químicas presentes en una muestra ambiental,
por
limitaciones
analíticas.
Los
contaminantes
emergentes
presentan
altas
tasas
de
transformación/remoción, que pueden compensar su introducción continua en el ambiente. Es
necesario incrementar el conocimiento sobre el origen, la transformación y los efectos de esta nueva
generación de contaminantes, para proponer los mecanismos de tratamiento del agua, con el fin de
garantizar una calidad idónea y sin efectos para la salud humana y los organismos acuáticos (Becerril,
2012).
En los años recientes, se reconoce que la presencia y el destino de los compuestos farmacéuticos
activos en el ambiente acuático constituye uno de los eventos más importantes y emergentes en la
química ambiental (Ramos, 2005; Arslan-Alaton y Caglayan, 2006). Los aspectos más significativos
son: la variación de la composición de los vertidos, su identificación como fuentes de contaminación
orgánica y la afectación del óptimo funcionamiento de procesos biológicos de tratamiento por los
antibióticos y desinfectantes (Ramos 2005). Estos a su vez, generan efectos tóxicos crónicos tales
como: estrogénicos, genotóxicos, cancerígenos y teratogénicos, así como resistencia antibiótica.
Además, se detectan medicamentos y se cuantifican indicadores de contaminación en las corrientes
de aguas residuales, ríos, aguas superficiales y subterráneas, donde descargan los efluentes, tratados
o no. (Ternes, 1998; Heberer, 2002; Kummerer, 2001; Zuccato et al, 2006).
Muchos medicamentos clasificados como contaminantes emergentes son constantemente detectados
en las aguas subterráneas, plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas (WWTP por sus siglas
12
en inglés Wastewater Treatment Plant) y suministro de agua (Molina et al., 2007); sin embargo la
ineficiencia de los métodos convencionales utilizados en WWTP para eliminar los contaminantes,
motiva el desarrollo de métodos más eficaces para tratar la contaminación de efluentes (Bila y Dezotti,
2007).
De todos los contaminantes emergentes, los que probablemente suscitan mayor preocupación y
estudio en los últimos años son los fármacos, en particular los antibióticos. Según las propiedades
fisicoquímicas de los fármacos, sus metabolitos, productos de degradación y las características de los
suelos, dichas sustancias pueden llegar a alcanzar las aguas subterráneas y contaminar los acuíferos
o bien quedar retenidas en el suelo y acumularse, pudiendo afectar al ecosistema y a la salud humana
a través de la cadena trófica. Para la mayoría de estos contaminantes la incidencia, la contribución de
riesgo y los datos ecotoxicológicos, no están disponibles. Así que es difícil predecir qué efectos de
salud pueden tener en seres humanos y organismos acuáticos (Barceló y López, 2012).
Los antibióticos son un tipo de medicamento que lentamente detienen y destruye el crecimiento de
consorcios bacterianos específicos. Este objetivo lo pueden lograr por diversos mecanismos de
acción, como puede ser el uso de hongos (penicilinas) o generados a través de sistemas sintéticos
(sulfonamidas). Los antibióticos más comunes incluyen varios subgrupos como lactámicos ß
(penicilinas, cefalosporina), macrólidos (eritromicina, roxitromicina), sulfonamidas (sulfametoxazol,
sulfadiazina) y quinolona (norfloxacina, ciprofloxacina) (Wang et al., 2015).
En la literatura se ha reportado que cuando se ingiere un antibiótico, este no se aprovecha al 100% ya
que parte de la sustancia activa se excreta por medio de la orina u otro medios. Se estima que entre
30 y el 90% del componente químico pasa a través de los organismos sin que sean aprovechados,
dependiendo de las propiedades de los fármacos y de las concentraciones empleadas (Costanzo et al.,
2005; Kummerer et al., 2003).
13
Las WWTP no son muy eficientes cuando se trata de remover los antibióticos presentes en los vertidos
municipales. Lo anterior es debido a varias posibles razones, una de ellas es la variedad en
concentración y tipo de fármacos; así por ejemplo las concentraciones reportadas en diversos estudios
para diversos fármacos varían desde g/L hasta mg/L en los efluentes de las WWTP (Segura et al.,
2009). Como se muestra en el siguiente gráfico, Pereira y colaboradores (2015) lograron detectar
diversos tipos y concentraciones de fármacos en los efluentes de una planta de tratamiento. En la
gráfica se pueden observar las diversas concentraciones de fármacos a la entra (A) y a las salida (B)
de la planta de tratamiento en dos épocas del año. Los compuestos químicos que mayor persistencia
mostraron fueron los antibióticos (Pereira et al., 2015).
Gráfico 1. Remoción de fármacos. Fuente: Pereira et al., 2015.
La mayor fuente de farmacéuticos en aguas residuales son los hospitales y centros de salud. Debido
a la poca eficiencia de WWTP, resultan estar presentes en los ambientes acuáticos (Mackulák et al.,
2015; Brodin et al. 2013; Kotyza et al., 2009; Thomas et al. 2012). Hamjinda1 y colaboradores (2015)
14
encontraron en efluentes hospitalarios en Bangkok, que la norfloxacina y ciprofloxacina,
representaban las mayores concentraciones de 12.11 y 9.60 μg/L, respectivamente. Una posible ruta
de ingreso de los fármacos en el ambiente se propone en el siguiente diagrama.
Diagrama 2: Principal pathways for pharmaceuticals into the environmental (adapted from Dı́az-Cruz et
al. 2003)
Ciprofloxacina, que es la segunda generación de los fluoroquinolona, es probablemente el antibiótico
más abundante detectado en biosólidos municipales debido a su abundante uso y sus propiedades de
sorción (Kaplan et al., 2013). Su efecto está basado en la inhibición de la topoisomerasa de ADN
(girasa), parte de la biosíntesis de DNA. Su uso principal es infecciones por bacterias gran-negativas.
Este produce un efecto genotóxico en material genético e induce resistencia bacteriana, que se puede
transmitir en el proceso de la transferencia horizontal de genes (Hartmann et al., 1998; Hartmann et
al., 1999)
15
De acuerdo con el criterio de la Unión Europea (EU), la ciprofloxacina es extremadamente, y muy
tóxica para nueve especies, y tóxica para tres especies de bacterias.
Microorganismos resistentes
El uso indiscriminado de antibióticos ha contribuido a su presencia significativa en el medio
ambiente, promoviendo la resistencia de microorganismos por selección, mutación o recombinación
(Baquero et al. 2008; Davies et al., 2010; Martinez et al. 2009).
Aunque el tiempo de vida de los microorganismos se asume que es corta, consecuentemente teniendo
un mínimo impacto en la salud, su supervivencia en medio ambientes abiertos puede aumentar,
incrementando su oportunidad de alcanzar otros humanos o animales, a través de la cadena
alimenticia, y/o movilizar su virulencia o resistencia a antibióticos a otra bacteria encontrada en el
medio ambiente. Los sedimentos en los cuerpos de agua parecen proveer ambientes óptimos para
bacterias debido a la gran presencia de materia orgánica y nutrientes (Jamieson et al., 2005), esto
aunado a la protección de depredadores (Decamp et al., 2000) y protección de rayos UV (Koirala et
al., 2008).
El riesgo directo implica la exposición a estos patógenos resistentes antimicrobianos (AMR),
resultando en infecciones difíciles de tratar. Los riesgos indirectos están asociados con la exposición
a bacterias AMR, como bacterias comensales, que pueden colonizar intestinos, piel o mucosa, siendo
portador asintomático de esta bacteria AMR, el problema con esto, está en la transferencia de genes
entre comensales y patógenos, transferencia a grupos más vulnerables (tercera edad, inmunodeprimidos), o portadores asintomáticos que entran en un estado de vulnerabilidad (hospitalización).
Las aguas superficiales son una fuente importante de producción de agua potable y uso para irrigación
de campos. A través de estos usos, la población humana puede estar expuesta a estas bacterias AMR.
16
Incluso los animales, también pueden estar expuestos por el contacto con aguas contaminadas (Blaak
et al., 2015; Kummerer,2004; Bouki etal.,2013)
En el año 2015, Iweriebor y su equipo obtuvieron resultados que indicaban que las aguas residuales
hospitalarias pueden ser, una de las fuentes de bacterias resistentes a antibióticos que entran en las
plantas de tratamiento. Incluso el efluente final dispuesto al medio ambiente, estaba contaminado con
especies de enterococos multi-resistentes, que compromete la salud de animales y humanos
expuestos.
Los genes resistentes a quinolonas mediados por plásmidos (PMQR) son: qnr, aac(6¢)-Ib-cr, and
qepA. Estos pueden estar asociados a el espectro extendido beta -lactamasas (ESBL) (Jacoby et al.,
2006; Strahilevitz et al., 2009). El nivel de resistencia de los determinantes PMQR es baja, pero
pueden facilitar la aparición de bacterias con un nivel alto de resistencia (Poirel et al., 2012;
Strahilevitz et al., 2009; Poole, 2000). En cuanto a la ciprofloxacina, casi todas las bacterias
resistentes a este antibiótico, fueron resistentes a múltiples componentes antibióticos (Kaplan et al.,
2013).
Se necesitan más estudios para poder generar más elementos normativos. De acuerdo con la directiva
91/271/EEC, no se prevé ninguna restricción para los efluentes de aguas residuales hospitalarias, las
cuales pueden ser descargadas en las plantas de tratamiento. Sin embargo, los hospitales están
considerados como las fuentes más importantes de bacterias resistentes a antibióticos. (Varela et al.,
2013)
Ecotoxicológico
17
Existe otro impacto por parte de los antibióticos en el medio ambiente. Este es su efecto tóxico en
organismos en el medio ambiente. De acuerdo a los resultados de Marx C. y su equipo en el 2015,
macrólidos y ciprofloxacina son las sustancias más potentes de acuerdo a su efecto en los niveles
tróficos bajos. Sus resultados para algas y crustáceos muestran que azitromicina, claritromicina y
ciprofloxacina, contribuyen a las partes más altas de riesgo para el índice de riesgo (IR).
Otros estudios realizado por
Pereira y su equipo en ese mismo año, demostraron que los
farmacéuticos ciprofloxacina, bezafibrato, gemfibrozil, simvastatina y diclofenaco presentaban un
cociente de riesgo (RQ) mayor a uno, planteando un riesgo a algas, dáfnidos y peces. En el caso de
la Ciprofloxacina se obtuvo un RQ de 2.851 en niveles tróficos bajos, con esto puede ser que las
algas sean las que corren mayor peligro frente a este antibiótico. Se necesita un estudio toxicológico
a largo plazo y estudios crónicos durante el tiempo de vida de la especie, sobre todo en los peces.
Con base en otros cociente de riesgo PEC/PNEC, demostraron un riesgo significativo en relación
con
microorganismos,
causado
por
la
presencia
de
ciprofloxacina
y
17α – ethinylestradio en concentraciones detectadas en aguas superficiales (Załeska-Radziwiłł et al.,
2014). En el gráfico 2, se pueden observar algunos resultados de ecotoxicidad de algunos fármacos.
18
Gráfico 2. Resultados de Ecotoxicidad, fuente: Ortiz de García et al., 2014.
Ejemplos de estudios de contaminantes farmacéuticos en México
En nuestro país aun no se han desarrollado muchos estudios sobre la presencia, efectos y remoción
de contaminantes emergentes, cuya clasificación también se encuentra definida como
microcontaminates orgánicos (OMP, por sus siglas en inglés). Es por esto que en el presente
documento y por el creciente interés mundial, se enlistarán los estudios hasta la fechas realizados o
en proceso de ser realizados.
Resistencia a antibióticos
Miranda y su equipo en el 2010, analizaron la resistencia antibióticos en el estado de Hidalgo y sus
resultaron demostraron que se existen similitudes con los estudios en países desarrollados, mostrando
una resistencia en la carne de puerco de 33.3%, carne de vaca de 36.6%, y vegetales de 26.2%, con
excepción de la carne de pollo, que tiene concentraciones más altas de 82% de resistencia a
antibióticos.
19
En Xochimilco, en la Ciudad de México, se encontraron diferentes distribuciones de bacterias
entéricas, entre la columna de agua, el sedimento, y plantas acuáticas, con bacterias fecales humanas,
concentrándose en el sedimento. Esto pone en el plano una interrelación entre regulación de aguas,
así como de sedimentos. La resistencia a la tetraciclina, ampicilina , cloranfenicol y trimetoprim –
sulfametoxazol, fue común en la Escherichia coli aíslada, siendo también este comportamiento
distribuido de manera diferente, siendo la mayor concentración en los sedimentos. Las bacterias
fecales de origen humano, presentes en las aguas superficiales con sus genes resistentes a antibióticos,
pueden ser más comunes de lo que consideramos, y conllevan un alto riesgo a la salud, si solo se
toman en consideración las columnas de aguas. (Rosas, 2015)
Conclusiones de la problemática asociada a los contaminantes farmacéuticos
Se necesitan estudios para identificar y remover fármacos en las aguas nacionales de México, debido
a sus efectos nocivos a la salud, con el fin de incrementar la eficiencia del sistema de salud mexicano
y la salud pública.
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