medycyna weterynaryjna Miesięcznik poświęcony medycynie weterynaryjnej oraz biologii stosowanej

Czasopismo Polskiego Towarzystwa Nauk Weterynaryjnych Monthly journal devoted to veterinary medicine and applied biology

Publication of the Polish Society of Veterinary Sciences

ul. Akademicka 12, 20-033 Lublin, Poland tel. 814456676, tel./fax 814456900; e-mail: redakcja@medycynawet.edu.pl; http://medycynawet.edu.pl

L.dz. „MW”/ 066 /2015 Lublin, 28 kwietnia 2015

W. Pani dr Kamila Mitrowska Zakład Farmakologii i Toksykologii PIWet-PIB al. Partyzantów 57 24-100 Puławy

Uprzejmie informuję, że opracowanie pt. Przyczyny i skutki zakazu

stosowania 5-nitroimidazoli u zwierząt, których tkanki lub produkty

przeznaczone są do spożycia przez ludzi, autorstwa: Mitrowska K., L.dz.

240/2014 zostało pozytywnie ocenione przez recenzentów i zakwalifikowane

do druku w “Medycynie Weterynaryjnej”. Praca ukaże się w IV kwartale 2015

zgodnie z planem publikacyjnym Redakcji.

Redaktor Naczelna

prof. dr hab. Elżbieta Pełczyńska

http://dx.doi.org/10.6084/m9.figshare.1396536

1

Przyczyny i skutki zakazu stosowania 5-nitroimidazoli u zwierząt, których tkanki lub 1

produkty przeznaczone są do spożycia przez ludzi1 2

3

Kamila Mitrowska 4

5

Zakład Farmakologii i Toksykologii 6

Państwowego Instytutu Weterynaryjnego – Państwowego Instytutu Badawczego 7

Al. Partyzantów 57, 24-100 Puławy 8

9

Wstęp 10

Pochodne 5-nitroimidazolu są skutecznymi środkami stosowanymi w leczeniu inwazji 11

pierwotniaków oraz infekcji spowodowanych przez bakterie beztlenowe i w związku z tym 12

były szeroko stosowane w medycynie weterynaryjnej, jednakże ze względu na potencjalne 13

działanie genotoksyczne i kancerogenne ich użycie u zwierząt, których tkanki lub produkty 14

przeznaczone są do spożycia przez ludzi zostało zabronione w wielu krajach. Obecnie 15

substancje z grupy nitroimidazoli są dopuszczone do stosowania wyłącznie w leczeniu 16

zwierząt towarzyszących oraz w medycynie człowieka, mimo iż przyczyną wycofania ich 17

użycia w hodowli zwierząt, od których lub z których pozyskuje się żywność była troska 18

właśnie o zdrowie ludzi. 19

Do nitroimidazoli, które w przeszłości były zarejestrowane w Unii Europejskiej (UE) 20

jako leki weterynaryjne lub dodatki paszowe stosowane u zwierząt, od których lub z których 21

pozyskuje się żywność należą metronidazol, dimetridazol, ronidazol i ipronidazol (ryc. 1). 22

Leki z tej grupy dzięki niewątpliwym zaletom terapeutycznym miały zastosowanie w 23

zwalczaniu dyzenterii u świń oraz w połączeniu z neomycyną w zatrzymaniu błon płodowych 24

u krów oraz w zakażeniach powstałych w wyniku interwencji chirurgicznych. Ponadto były 25

używane również w leczeniu histomonadozy, trychomonadozy i giardiozy u drobiu, 26

trychomonadozy u bydła (19, 35) oraz heksamitozy u ryb (46). Natomiast zarejestrowany na 27

terenie Rosji i Armenii preparat Nosemat, zawierający w swoim składzie metronidazol i 28

oksytetracyklinę, zalecany jest w zwalczaniu nosemozy u pszczoły miodnej (23). 29

Nitroimidazole były także stosowane jako antybiotykowe stymulatory wzrostu; ich 30

dodatek do paszy powodował wzrost przyrostu masy ciała zwierząt przy jednoczesnym 31

1 Projekt został sfinansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki przyznanych na podstawie decyzji numer

DEC-2011/03/D/NZ7/03767.

2

zwiększeniu stopnia wykorzystania paszy, jednakże ich użycie w tym charakterze również 32

zostało zabronione w UE (5-7, 22). 33

34

Farmakokinetyka u zwierząt, od których lub z których pozyskuje się żywność 35

Jak każda substancja obca, leki z grupy nitroimidazoli po podaniu zwierzętom ulegają 36

wchłonięciu, dystrybucji do tkanek i narządów a następnie eliminacji na drodze metabolizmu 37

i wydalania. Niewiele jest informacji dotyczących farmakokinetyki nitroimidazoli u zwierząt, 38

których tkanki lub produkty przeznaczone są do spożycia przez ludzi, a te które są dostępne 39

są mało aktualne i odnoszą się tylko do kur niosek, krów i owiec (tab 1). 40

Nitroimidazole są związkami chemicznymi słabo zasadowymi, umiarkowanie 41

lipofilnymi o małej masie cząsteczkowej dzięki czemu łatwo penetrują błony komórkowe i 42

umożliwiają prawie całkowite wchłanianie do krążenia ogólnoustrojowego. Z przewodu 43

pokarmowego są wchłaniane szybko, ale w różnym stopniu. Biodostępność (F) nitroimidazoli 44

u zwierząt monogastrycznych jest wysoka, u kur niosek F metronidazolu po podaniu p.o. 45

wynosi 78% (10) a dimetridazolu powyżej 80% (30). Ze względu na rozkład nitroimidazoli 46

przez mikroorganizmy znajdujące się w przewodzie pokarmowym przeżuwaczy, 47

biodostępność metronidazolu u krów i cieląt oraz ronidazolu u owiec jest bardzo niska i 48

stanowi odpowiednio 6,9% (18), 33,7% (4) oraz 2,6% (48). 49

Pochodne 5-nitroimidazolu jako związki lipofilne łatwo przechodzą do wszystkich 50

tkanek. Przenikają do kości i ośrodkowego układu nerwowego. Przechodzą do łożyska i 51

mleka w stężeniu porównywalnym do tego w osoczu. Stopień wiązania metronidazolu z 52

białkami osocza jest niewielki i u kur niosek jest niższy niż 3%. Objętość dystrybucji (Vd) dla 53

metronidazolu po podaniu i.v. u kur niosek wynosi 1,1 l/kg, co świadczy o pozanaczyniowym 54

rozmieszczeniu leku, natomiast u krów i cieląt Vd jest mniejsza niż 1 l/kg i wskazuje na 55

wyższe stężenia leku we krwi w porównaniu z peryferyjnymi płynami ustrojowymi. 56

Biologiczny okres półtrwania w osoczu w fazie eliminacji (t1/2) metronidazolu u kur niosek 57

równy jest 4,2 godz. (10), natomiast dla dimetridazolu t1/2 waha się od 1,5 do 2,9 godz. 58

zależnie od dawki i drogi podania (1, 30). Dłuższym okresem półtrwania charakteryzuje się 59

ronidazol - 9 godz. (1), co przy stosowaniu zbyt częstych i dużych dawek prowadzi do 60

akumulacji leku w organizmie i jest przyczyną neurotoksyczności ronidazolu u kur niosek. 61

Nitroimidazole ulegają w wątrobie szybkiemu utlenianiu (w pozycji C2 pierścienia 62

imidazolowego) do hydroksy-, acetylo- i karboksypochodnych, a następnie podlegają 63

sprzęganiu z kwasem glukuronowym i siarkowym (22). Na drodze utleniania z metronidazolu 64

powstaje hydroksymetronidazol, z ipronidazolu tworzy się hydroksyipronidazol, a 65

3

dimetridazol i ronidazol mają wspólny metabolit - 2-hydroksylmetyl-1-metyl-5-nitroimidazol 66

(HMMNI) (ryc. 1). Należy podkreślić, że dimetridazol jest intensywnie przekształcany do 67

HMMNI dlatego jego stężenie w osoczu jest od 5 do 20 razy wyższe od substancji 68

macierzystej. Z kolei ronidazol ma inną ścieżkę metaboliczną i tylko od 1 do 2% jego stężenia 69

stanowi HMMNI (1). Wszystkie te hydroksymetabolity nadal posiadają w swojej strukturze 70

pierścień imidazolowy, dlatego ich kancerogenność nie może być wykluczona. Pochodne 5-71

niroimidazolu ulegają również, w środowisku o niskim ciśnieniu parcjalnym tlenu, reakcjom 72

redukcji grupy nitrowej w pozycji C5, które prowadzą do rozerwania pierścienia 73

imidazolowego i powstania reaktywnych produktów pośrednich, prawdopodobnie 74

odpowiedzialnych za działanie mutagenne nitroimidazoli. Końcowym metabolitem tej 75

przemiany jest między innymi acetamid, który jest substancją potencjalnie rakotwórczą dla 76

człowieka (16, 22). 77

Zarówno substancje macierzyste nitroimidazoli, jak i ich hydroksymetabolity są 78

wydalane z organizmu głównie z moczem, zaś w mniejszym stopniu z żółcią i kałem oraz 79

przez płuca z wydychanym powietrzem (19, 22, 35). 80

81

Pozostałości w tkankach i produktach zwierzęcych 82

Niekorzystną z punktu widzenia konsumenta konsekwencją stosowania tej grupy 83

leków u zwierząt, których produkty przeznaczone są do spożycia przez ludzi, może być 84

występowanie pozostałości zarówno leku macierzystego, jak i jego metabolitu w żywności 85

pochodzenia zwierzęcego. 86

Stężenie dimetridazolu podawanego w dawce 20 mg/kg/m.c. przez 14 dni z wodą do 87

picia w mięśniach indyka po upływie 1 dnia od zakończeniu leczenia kształtowało się na 88

poziomie poniżej 1 µg/kg, a stężenie jego metabolitu, HMMNI, wynosiło 20 µg/kg i po 3 89

dniach było poniżej granicy wykrywalności metody. W wątrobie dimetridazol był obecny 90

tylko tuż po zakończonej terapii. W porównaniu do mięśni stężenie HMMNI w wątrobie po 91

pierwszym dniu od ostatniego podania leku było niższe (6 µg/kg), ale utrzymywało się dłużej 92

- do 5 dni. Dimetridazol i HMMNI po upływie 1 dnia od zakończenia terapii występowały w 93

osoczu i siatkówce odpowiednio w stężeniach 19 i 237 µg/kg oraz 107 i 1445 µg/kg, a oba 94

związki znajdowano jeszcze w 5 dniu od zakończenia podawania. Po zastosowaniu zarówno 95

dimetridazolu, jak i ipronidazolu stężenia metabolitów we wszystkich badanych tkankach 96

były wyższe niż substancji macierzystych. Odwrotną sytuację stwierdzono po stosowaniu 97

metronidazolu i ronidazolu, dla których obserwowano wyższe stężenia substancji 98

macierzystych niż metabolitów. W badaniach porównawczych wykazano, że po jednym dniu 99

4

od zakończenia leczenia najbardziej kumuluje się ronidazol, ipronidazol (w formie IPZOH), 100

dimetridazol (w formie HMMNI), a najmniej metronidazol, co w pełni koreluje z 101

wyznaczonymi parametrami farmakokinetycznymi (tab. 1). Natomiast najwyższe stężenia 102

tych substancji występowały w porządku malejącym w siatkówce, osoczu, mięśniach i 103

wątrobie. Ponadto ustalono, że w mięśniach i wątrobie nitroimidazole (szczególnie ronidazol i 104

HMMNI) nie są jednomiernie rozmieszczone i ulegają szybszej degradacji niż w innych 105

matrycach. Dlatego zaleca się, by nielegalne stosowanie nitroimidazoli było kontrolowane 106

poprzez analizę zarówno substancji macierzystych, jak i ich hydroksymetabolitów w osoczu 107

lub siatkówce oka, gdyż stanowią one materiał bardziej homogenny i dostępny do pobrania, 108

zaś anality występują w nich w wyższych stężeniach, utrzymują się dłużej i są bardziej 109

stabilne (28). U świń pozostałości dimetridazolu, ronidazolu i ipronidazolu oraz ich 110

metabolitów utrzymują się na niższych poziomach stężeń i krócej niż u indyków (15, 22). 111

Również u kur dimetridazol i ipronidazol są intensywnie metabolizowane do 112

hydroksypochodnych, które mogą pojawić się w jajach już w pierwszej dobie od podania (1). 113

Dimetridazol przechodzi do jaj kur (w 57% do żółtka) w stężeniu od 0,28% do 1,15% 114

całkowitej dawki i utrzymuje się od 4 do 6 dni od zakończenia leczenia (29). Natomiast 115

ronidazol przenika do jaj głównie w postaci niezmienionej i pozostaje tam do 7 dni (1). U 116

pstrągów leczonych metronidazolem pozostałości utrzymują się w mięśniach i skórze ryb do 117

3 tyg. od zakończenia leczenia (43). 118

Wykazano, że procesy kulinarne przeprowadzone w wysokiej temperaturze nie 119

zapewniają zmniejszenia pozostałości nitroimidazoli. Zawartość dimetridazolu i ronidazolu w 120

mięsie kurcząt po gotowaniu w wodzie i smażeniu spada w niewielkim stopniu natomiast w 121

omlecie smażonym na patelni przez 3 min. zmniejsza się tylko o średnio 23% (37). 122

123

Toksyczność u ssaków 124

Nitroimidazole są zazwyczaj dobrze tolerowane a działania niepożądane obejmują 125

głównie uszkodzenia móżdżku odpowiedzialnego za koordynację ruchów oraz inne 126

zaburzenia układu nerwowego w tym bóle i zawroty głowy, neuropatie obwodowe, 127

dezorientacja, nerwowość, depresja, zaburzenia snu oraz omdlenia. Występują one niemal 128

wyłącznie w przypadku intensywnej i długotrwałej terapii i zazwyczaj ustępują wraz z 129

zaprzestaniem stosowania leku. Ze względu na szybką absorpcję i wolną eliminację, 130

szczególnie duże ryzyko powstania zaburzeń neurologicznych istnieje przy stosowaniu 131

ronidazolu u kotów (36). Ponadto nitroimidazole posiadają niski potencjał cytotoksyczny, z 132

5

wyjątkiem ronidazolu, który wykazywał cytotoksyczność wobec ludzkich i szczurzych 133

hepatocytów (31). 134

Pochodne 5-nitroimidazolu wykazują niską toksyczność ostrą. Ipronidazol po podaniu 135

p.o. jest bardziej toksyczny u szczurów i myszy (LD50 około 950 mg/kg m.c.) niż 136

dimetridazol (LD50 od 1600 do 2500 mg/kg m.c.), ronidazol (LD50 od 2330 do 3140 mg/kg 137

m.c.) i metronidazol (LD50 od 4350 do 5000 mg/kg m.c.). Gatunkiem najbardziej wrażliwym 138

na działanie metronidazolu jest pies (LD50 większe od 750 mg/kg m.c.) (16, 21). 139

Badania oceny toksyczności podostrej, podprzewlekłej i przewlekłej wykazały, że 140

dimetridazol i ronidazol powodowały niedorozwój i łagodny zanik jąder, a ipronidazol był 141

przyczyną powiększenia wątroby u psów. Metronidazol podawany szczurom wywoływał 142

zaburzenia spermatogenezy, dystrofię jąder i zanik prostaty. W oparciu o wyniki dostępnych 143

badań oceny toksyczności w warunkach powtarzanego narażenia poziom bez obserwowanego 144

działania (NOEL - ang. No Observed Effect Level) nie mógł być ustalony dla żadnego z 145

nitroimidazoli (15, 16, 21). 146

Nitroimidazole nie wpływają na rozrodczość gryzoni, jednak ipronidazol powodował 147

zmiany degeneracyjne w jądrach. Dimetridazol, ronidazol i ipronidazol nie są teratogenne dla 148

gryzoni i królików, ale w badaniach laboratoryjnych z zastosowaniem wysokich dawek 149

wykazują działanie toksyczne u ciężarnych samic, a ronidazol dodatkowo był toksyczny dla 150

płodu (22). Badania przeprowadzone na grupie 328 846 dzieci, których matki stosowały 151

metronidazol w ciąży (w celu leczenia rzęsistkowicy) nie wykazały wzrostu występowania 152

nowotworów, a dwukrotny wzrost zachorowalności na nerwiaka płodowego nie był 153

statystycznie istotny (45). 154

W klasyfikacji działań niepożądanych leków stosowanych w ciąży według FDA 155

metronidazol znajduje się w kategorii leków grupy B, które podawane zwierzętom nie 156

wykazały zagrożenia dla płodu lub pojawiły się działania niepożądane, ale nie zostały one 157

potwierdzone w badaniach u kobiet ciężarnych, zarówno w I trymestrze, jak i w późniejszym 158

okresie ciąży. Leki takie przepisywane są tylko ze zlecenia lekarza w szczególnych 159

przypadkach (17). Metronidazol wydzielany jest również do mleka, jednakże nie 160

zaobserwowano żadnych efektów ubocznych u dzieci karmionych mlekiem kobiet 161

przyjmujących metronidazol trzy razy dziennie w dawkach 400 mg (27). 162

Najbardziej istotny i kontrowersyjny aspekt toksyczności nitroimidazoli wiąże się z 163

ich genotoksycznością. Właściwości mutagenne metronidazolu, dimetridazolu, ronidazolu i 164

ipronidazlu zaobserwowano w teście Amesa z pałeczkami Salmonella typhimurium oraz w 165

testach z Escherichia coli, Ciprobacter freundii i Klebsiella pneumoniae niemniej jednak 166

6

wykazano, że obserwowana mutagenność ma ścisły związek z aktywnością nitroreduktazy 167

badanych bakterii i nie ujawnia się w testach z bakteriami nieprodukującymi tego enzymu. 168

Metronidazol i dimetridazol dodatkowo dawały dodatni wynik w badaniach postępowych i 169

powrotnych mutacji przeprowadzonych na niższych mikroorganizmach eukariotycznych 170

(Saccharomyces cerevisiae), a genotoksyczny wpływ ronidazolu stwierdzono w badaniach 171

recesywnych mutacji letalnych związanych z płcią u Drosophila melanogaster oraz w testach 172

cytogenetycznych na szpiku kostnym myszy. Ponadto aktywność mutagenną metronidazolu 173

dowiedziono przy użyciu metod in vitro w hodowlach pierwotnych hepatocytów szczurów i 174

ludzi oraz w testach in vivo u myszy. Podwyższony poziom mutacji chromosomalnych 175

stwierdzono w limfocytach krwi obwodowej pacjentów po długotrwałej terapii 176

metronidazolem. Genotoksyczne działanie metronidazolu wykazano także w testach 177

kometowych przeprowadzonych na materiale genetycznym izolowanym z ludzkich 178

limfocytów. Dodatkowo określono mutagenność hydroksymetabolitów metronidazolu, która 179

była wyższa niż substancji macierzystej. Na podstawie powyższych danych metronidazol 180

uznano za lek genotoksyczny dla ludzi po podaniu doustnym i nie wyklucza się, że pozostałe 181

nitroimidazole mogą wywierać podobne działanie (15, 16, 21). 182

Metronidazol wykazuje działanie kancerogenne u zwierząt. Po długotrwałym 183

podawaniu zaobserwowano zwiększenie częstości występowania nowotworów gruczołu 184

mlekowego, wątroby, przysadki i jąder u szczurów oraz chłoniaków złośliwych i gruczolaków 185

płuc u myszy (16, 21). W badaniach nad kancerogennością innych nitroimidazoli wykazano, 186

że dimetridazol, ronidazol i ipronidazol zwiększają częstość powstawania nowotworów 187

gruczołu mlekowego u szczurów, a ronidazol i ipronidazol dodatkowo indukują wzrost guzów 188

płuc u myszy (15, 21). Mimo że nie dowiedziono kancerogennego działania metronidazolu u 189

ludzi, to mając na względzie fakt, że nie badano odległych skutków długotrwałej terapii 190

dużymi dawkami tego leku Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem zakwalifikowała w 191

1987 roku metronidazol do grupy 2B obejmującej substancje potencjalnie rakotwórcze dla 192

człowieka. W badaniach retrospektywnych obejmujących grupę 12 000 osób, które stosowały 193

metronidazol, nie stwierdzono zwiększenia występowania nowotworów po dwóch i pół latach 194

obserwacji (20). Ponadto w badaniach z udziałem 771 kobiet leczonych metronidazolem z 195

powodu rzęsistkowicy nie wykazano zwiększonej częstości zapadalności na nowotwory a 196

badania retrospektywne potwierdziły, że metronidazol nie jest kancerogenny, nawet po 197

wzięciu pod uwagę wpływu palenia papierosów przez pacjentki (2, 3). W 2011 roku w 198

ramach działalności Amerykańskiego Krajowego Programu Toksykologicznego metronidazol 199

został wymieniony w Dwunastym Raporcie o Kancerogenach jako związek o 200

7

przewidywanych w sposób racjonalny właściwościach kancerogennych dla ludzi (47) co w 201

świetle dostępnych badań może wydać się opinią przesadzoną (33, 34). 202

Powyższa klasyfikacja nie przyczyniła się jednak do zakazu stosowania nitroimidazoli 203

u ludzi. Dlaczego więc zostały one wycofane ze stosowania u zwierząt, których tkanki lub 204

produkty przeznaczone są do spożycia przez ludzi? Znaczenie ma tu mechanizm działania 205

nitroimidazoli, który związany jest z redukcją grupy nitrowej podstawionej w pozycji 5 206

pierścienia imidazolowego, czego następstwem jest powstawanie reaktywnych produktów 207

pośrednich, które uszkadzają DNA komórek patogenu i prowadzą do ich śmierci. Oprócz 208

działania przeciwbakteryjnego, mechanizm ten wyjaśnia także efekty mutagenne wywierane 209

przez nitroimidazole. Proces ten wymaga niskiego potencjału oksydacyjno-redukcyjnego 210

występującego jedynie w organizmach z metabolizmem beztlenowym lub ubogim w tlen, co 211

jest przyczyną braku ich aktywności wobec bakterii tlenowych. W skutek dobrego 212

zaopatrzenia w tlen i dodatkowej bariery znajdującej się w błonie jądra, komórki ludzkie są 213

mniej wrażliwe na działanie nitroimidazoli niż bakterie (14, 19, 35). Jednakże reaktywne 214

produkty pośrednie nitroimidazoli łączą się kowalencyjnie z makrocząsteczkami 215

komórkowymi i nie można wykluczyć, że podczas spożywania i trawienia żywności 216

pochodzącej od leczonych zwierząt nie mogą być uwolnione jako potencjalnie toksyczne 217

związki (32, 44, 49). 218

Mutagenny i kancerogenny potencjał nitroimidazoli jest przyczyną braku określenia 219

dopuszczalnego dziennego pobrania (ADI - ang. Acceptable Daily Intake) oraz najwyższego 220

dopuszczalnego poziomu pozostałości (MRL - ang. Maximum Residue Limit) i w 221

konsekwencji stosowanie tych związków zostało zakazane u zwierząt, których tkanki lub 222

produkty przeznaczone są do spożycia przez ludzi. 223

224

Legislacja i badania kontrolne pozostałości 225

Ze względu na brak wystarczających badań nad kancerogennością u ludzi w 1993 r. 226

wycofano na terenie Unii Europejskiej autoryzację dla ronidazolu (7), w 1995 r. dla 227

dimetridazolu (6), a w 1998 r. dla metronidazolu (5) jako leku weterynaryjnego do stosowania 228

u zwierząt, od których lub z których pozyskuje się żywność. Natomiast jako dodatek paszowy 229

dla indyków ronidazol został wycofany w 1998 r. (12), ipronidazol w 1999 r. (39), a 230

dimetridazol dopuszczony był do użytku do 2002 r. (40). Pozostałe nitroimidazole nigdy nie 231

były zarejestrowane jako leki weterynaryjne do stosowania u zwierząt, których tkanki lub 232

produkty przeznaczone są do konsumpcji. Wycofane nitroimidazole zostały umieszczone w 233

Aneksie IV Rozporządzenia Rady (EWG) 2377/90 (41), które obecnie jest zastąpione 234

8

Rozporządzeniem Komisji (UE) 37/2010 (38), a substancje te ujęto w tabeli 2, w której 235

zebrano substancje zakazane, dla których wartości MRL nie mogą być wyznaczone. 236

Nitroimidazole nie mają również wyznaczonego wymaganego minimalnego poziomu 237

oznaczania (MRPL - ang. Minimum Required Performance Limit) dlatego Unijne 238

Laboratorium Referencyjne podało „rekomendowane stężenie” oznaczania wszystkich 239

nitroimidazoli i ich metabolitów na poziomie 3 µg/kg w preferowanych matrycach dla drobiu 240

(osocze, surowica, jaja) oraz świń i innych gatunków (osocze, surowica, mięśnie) (9). 241

Stosowanie tych związków zostało zabronione również w Stanach Zjednoczonych Ameryki, 242

Kanadzie, Australii, Chinach i Japonii. 243

O konieczności prowadzenia badań kontrolnych pozostałości przez kraje Unii 244

Europejskiej i kraje do niej eksportujące mówi Dyrektywa Rady 96/23/WE (13). W wykazie 245

substancji objętych programem kontroli pozostałości nitroimidazoli umieszczone zostały w 246

grupie A6, w której znajdują się substancje zakazane, w tym chloramfenikol, 247

chloropromazyna i nitrofurany. 248

Badania w kierunku pozostałości nitroimidazoli rozpoczęto w Polsce w latach 90. 249

ubiegłego wieku (42). Liczba próbek przebadanych w tym kierunku zwiększyła się z 300 w 250

2002 r. do 439 próbek w 2013 r. Do badań z terenu całego kraju pobierane są próbki mięśni, 251

osocza a także wody z gospodarstw prowadzących hodowlę bydła, świń, kurcząt, indyków, 252

gęsi i kaczek oraz próbki mięśni owiec, kóz, ryb, królików i zwierząt dzikich utrzymywanych 253

w warunkach fermowych. Programem kontroli pozostałości objęte są również mleko, jaja i 254

miód (50). Do badań wykorzystuje się technikę chromatografii cieczowej połączoną z 255

tandemową spektrometrią mas (LC-MS/MS), która na podstawie analizy struktury 256

chemicznej, daje możliwość jednoznacznej identyfikacji 5- nitroimidazoli w złożonych 257

matrycach biologicznych (24-26). Opracowane w Zakładzie Farmakologii i Toksykologii 258

PIWet-PIB procedury badawcze pozwalają na oznaczanie metronidazolu, ronidazolu, 259

dimetridazolu, ipronidazolu oraz ich metabolitów na poziomie poniżej „rekomendowanego 260

stężenia” i zostały zwalidowane zgodnie z wymaganiami Decyzji Komisji 2002/657/WE (11) 261

oraz akredytowane według normy PN-EN ISO/IEC 17025. W realizacji badań kontrolnych 262

bierze udział także 6 Zakładów Higieny Weterynaryjnej. Dotychczas obecność nitroimidazoli 263

w Polsce wykryto tylko w dwóch przypadkach. W 2008 r. stwierdzono metronidazol w dwóch 264

próbkach drobiu (indyków) oraz w 2013 r. jednej próbce miodu. Potencjalne ryzyko 265

występowania nitroimidazoli w żywności pochodzenia zwierzęcego importowanej do Unii 266

Europejskiej znalazło potwierdzenie w raportach Systemu Wczesnego Ostrzegania o 267

Substancjach Niebezpiecznych w Żywności i Paszach (RASFF, ang. Rapid Alert System for 268

9

Food and Feed). Pozostałości metronidazolu obecne były w miodach importowanych z Indii 269

(2010 r.), Chin i Gwatemali (2011 r.) oraz w wołowinie z USA i brojlerach z Argentyny 270

(2008 r.). 271

W 2012 r. w Unii Europejskiej w ramach programu kontroli pozostałości przebadano 272

427 193 próbek żywności i produktów pochodzenia zwierzęcego w kierunku obecności blisko 273

800 substancji niedozwolonych lub których stężenie nie powinno przekraczać wyznaczonych 274

limitów. Spośród 1 071 wyników niezgodnych 8 wyników dotyczyło grupy nitroimidazoli co 275

stanowiło 23% wszystkich niezgodnych wyników w grupie A6 odnoszącej się do substancji 276

zakazanych obok chloramfenikolu i nitrofuranów. Na przestrzeni lat 2002-2012 stwierdzono 277

obecność nitroimidazoli łącznie w 66 próbkach (ryc. 2). Najwięcej wyników niezgodnych 278

dotyczyło metronidazolu obecnego w próbkach pochodzących od drobiu i świń oraz w jajach 279

głównie we Francji (25 wyniki) i Niemczech (15 wyników) (tab. 2) (8). 280

281

Podsumowanie 282

Mimo, że nadal niekompletne i niejednoznaczne są dane dotyczące negatywnego 283

wpływu nitroimidazoli na zdrowie ludzi, to jednak, ze względu na ich potencjalnie działanie 284

genotoksyczne i kancerogenne, obecnie nie są one dopuszczone do stosowania u zwierząt, od 285

których lub z których pozyskuje się żywność. W konsekwencji ograniczony został zakres 286

legalnie dostępnych środków farmaceutycznych stosowanych w profilaktyce i leczeniu 287

chorób zwierząt, których tkanki lub produkty przeznaczone są do spożycia przez ludzi w 288

sytuacji gdy są one szeroko stosowane w medycynie człowieka. Skutkiem tego zakazu jest 289

obowiązek prowadzenia badań kontrolnych pozostałości nitroimidazoli w żywności 290

pochodzenia zwierzęcego przez kraje UE i kraje do niej eksportujące. Badania kontrolne 291

prowadzone w tym zakresie przyczyniają się do zapewnienia bezpieczeństwa i zmniejszenia 292

ewentualnego zagrożenia dla zdrowia konsumenta a ich wyniki wskazują na przestrzeganie 293

tego zakazu przez polskich i unijnych hodowców. Wycofanie ze stosowania nitroimidazoli 294

ma również konsekwencje w ograniczaniu importu produktów zwierzęcych z krajów, w 295

których użycie tych leków jest dozwolone, co wpływa korzystnie na zwiększenie 296

konkurencyjności żywności pochodzenia zwierzęcego z krajów UE. 297

298

Piśmiennictwo 299

1. Aerts R.M.L., Egberink I.M., Kan C.A., Keukens H.J., Beek W.M.J.: Liquid 300

chromatographic multicomponent method for determination of residues of 301

ipronidazole, ronidazole, and dimetridazole and some relevant metabolites in eggs, 302

10

plasma, and feces and its use in depletion studies in laying hens. J. AOAC Int. 1991, 303

74, 46-55. 304

2. Beard C.M., Noller K.L., O'Fallon W.M., Kurland L.T., Dahlin D.C.: Cancer after 305

exposure to metronidazole. Mayo Clin. Proc. 1988, 63, 147-153. 306

3. Beard C.M., Noller K.L., O'Fallon W.M., Kurland L.T., Dockerty M.B.: Lack of 307

evidence for cancer due to use of metronidazole. N. Engl. J. Med. 1979, 301, 519-522. 308

4. Bhavsar S.K., Malik J.K.: Pharmacokinetics of metronidazole in calves. Br. Vet. J. 309

1994, 150, 389-393. 310

5. Commission Regulation (EC) No 613/98. Off J Eur Commun. 19.03.1998, L 82, 14. 311

6. Commission Regulation (EC) No 1798/95. Off J Eur Commun. 26.07.1995, L 174, 20. 312

7. Commission Regulation (EC) No 3426/93. Off J Eur Commun. 15.12.1993, L 312, 15. 313

8. Commission Staff Working Documents on the Implementation of National Residue 314

Monitoring Plans in the Member States in 2002, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 315

2009, 2010, 2011, 2012 (Council Directive 96/23/EC). 316

9. CRL Guidance Paper, CRLs view on state of the art analytical methods for national 317

residue control plans. 2007, December 2007. 318

10. Cybulski W., Larsson P., Tjalve H., Kowalska-Pylka H., Sylla M., Semeniuk S.: 319

Disposition of metronidazole in hens (Gallus gallus) and quails (Coturnix coturnix 320

japonica): pharmacokinetics and whole-body autoradiography. J. Vet. Pharmacol. 321

Ther. 1996, 19, 352-358. 322

11. Decyzja Komisji 2002/657/WE. Dz.U. L 221 z 17.8.2002, str. 8. 323

12. Dyrektywa Komisji 98/19/WE. Dz.U. L 96 z 28.3.1998, str. 39. 324

13. Dyrektywa Rady 96/23/WE. Dz.U. L 125 z 23.5.1996, str. 10. 325

14. Edwards D.I.: Nitroimidazole drugs--action and resistance mechanisms. I. 326

Mechanisms of action. J. Antimicrob. Chemother. 1993, 31, 9-20. 327

15. The European Agency for the Evaluation of Medical Products. Committee for 328

Veterinary Medicinal Products. Summary Report. Dimetridazole. 1996. 329

16. The European Agency for the Evaluation of Medical Products. Committee for 330

Veterinary Medicinal Products. Summary Report. Metronidazole. In 1997. 331

17. Food and Drug Administration. Federal Register 1980;44:37434-67. 332

18. Friis C.: Disposition kinetics of metronidazole in the cow. Acta Vet. Scand. 1991, 87 333

(Suppl.), 155-157. 334

19. Giguère S., Prescott J.F., Dowling P.M.: Antimicrobial therapy in veterinary medicine, 335

fifth edition. John Wiley & Sons, Inc. Ames, Iowa 2013. 336

11

20. International Agency for Research on Cancer (IARC): Monographs on the evaluation 337

of carcinogenic risks to humans. Overall evaluations of carcinogenicity. Suppl. 7. 338

1987, 250. 339

21. Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (JECFA), Toxicological 340

evaluation of certain veterinary drug residues in food. WHO Food Additives Series, 341

No. 25. 1990. 342

22. Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (JECFA). Residues of some 343

veterinary drugs in animals and foods. FAO Food and Nutrition Paper 41/2. 344

Monographs prepared by the Thirty-Fourth Meeting of the Joint FAO/WHO Expert 345

Committee on Food Additives, Geneva, 30 January - 8 February 1989. 346

23. Joint FAO/WHO Food Standards Programme. Codex Committee on residues of 347

veterinary drugs in foods: Discussion paper on veterinary drugs in honey production. 348

2010, Agenda Item 10 CX/RVDF 10/19/10. 349

24. Mitrowska K., Antczak M., Posyniak A.: A confirmatory method for the 350

determination of nitroimidazoles in milk by liquid chromatography - tandem mass 351

spectrometry. Bulletin of the Veterinary Institute in Pulawy. 2014, 58, 581-587. 352

25. Mitrowska K., Posyniak A., Zmudzki J.: Multiresidue method for the determination of 353

nitroimidazoles and their hydroxy-metabolites in poultry muscle, plasma and egg by 354

isotope dilution liquid chromatography mass spectrometry. Talanta. 2010, 81, 1273-355

1280. 356

26. Mitrowska K., Posyniak A., Zmudzki J.: Selective determination of fourteen 357

nitroimidazoles in honey by high-performance liquid chromatography–tandem mass 358

spectrometry. Anal. Lett. 2014, 47, 1634-1649. 359

27. Passmore C.M., McElnay J.C., Rainey E.A., D'Arcy P.F.: Metronidazole excretion in 360

human milk and its effect on the suckling neonate. Br. J. Clin. Pharmacol. 1988, 26, 361

45-51. 362

28. Polzer J., Stachel C., Gowik P.: Treatment of turkeys with nitroimidazoles impact of 363

the selection of target analytes and matrices on an effective residue control. Anal. 364

Chim. Acta. 2004, 521, 189-200. 365

29. Posyniak A., Semeniuk S., Zmudzki J., Niedzielska J., Biernacki B.: Residues of 366

dimetridazole in eggs after treatment of laying hens. Vet. Res. Commun. 1996, 20, 367

167-174. 368

12

30. Posyniak A., Semeniuk S., Zmudzki J., Niedzielska J., Biernacki B.: Tissue 369

concentration of dimetridazole in laying hens. Food Addit. Contam. 1996, 13, 871-370

877. 371

31. Radko L., Minta M.: Cytotoxicity of some nitroimidazole derivatives - comparative 372

studies on human and rat hepatoma cell lines. Bulletin of the Veterinary Institute in 373

Pulawy. 2012, 56, 579-584. 374

32. Rico A.G., Burgat-Sacaze V.: Toxicological significance of covalently-bound 375

residues. Food Addit. Contam. 1984, 1, 157-161. 376

33. Roe F.J.: Safety of nitroimidazoles. Scand. J. Infect. Dis. Suppl. 1985, 46, 72-81. 377

34. Roe F.J.: Toxicologic evaluation of metronidazole with particular reference to 378

carcinogenic, mutagenic, and teratogenic potential. Surgery. 1983, 93, 158-164. 379

35. Roliński Z.: Farmakologia i farmakoterapia weterynaryjna. PWRiL. Warszawa 2008. 380

36. Rosado T.W., Specht A., Marks S.L.: Neurotoxicosis in 4 cats receiving ronidazole. J. 381

Vet. Intern. Med. 2007, 21, 328-331. 382

37. Rose M.D., Bygrave J., Sharman M.: Effect of cooking on veterinary drug residues in 383

food. Part 9. Nitroimidazoles. Analyst. 1999, 124, 289-294. 384

38. Rozporządzenie Komisji (UE) NR 37/2010 z dnia 22 grudnia 2009 r. w sprawie 385

substancji farmakologicznie czynnych i ich klasyfikacji w odniesieniu do 386

maksymalnych limitów pozostałości w środkach spożywczych pochodzenia 387

zwierzęcego. Dz.U. L 15 z 20.1.2010, str. 1. 388

39. Rozporządzenie Komisji (WE) NR 45/1999. Dz.U. L 6 z 12.1.1999, str. 3. 389

40. Rozporządzenie Komisji (WE) NR 2205/2001. Dz.U. L 297 z 15.11.2001, str. 3. 390

41. Rozporządzenie Rady (EWG) NR 2377/90. Dz.U. L 224 z 18.8.1990, str. 1. 391

42. Semeniuk S., Posyniak A., Niedzielska J., Zmudzki J.: Determination of 392

nitroimidazole residues in poultry tissues, serum and eggs by high-performance liquid-393

chromatography. Biomed. Chromatogr. 1995, 9, 238-242. 394

43. Sorensen L.K., Hansen H.: Determination of metronidazole and 395

hydroxymetronidazole in trout by a high-performance liquid chromatographic method. 396

Food Addit. Contam. 2000, 17, 197-203. 397

44. Sved S., Foster B.: Nitroimidazoles: proposed studies on the toxicity of bound 398

residues. Drug Metab. Rev. 1990, 22, 849-861. 399

45. Thapa P.B., Whitlock J.A., Brockman Worrell K.G., Gideon P., Mitchel E.F., Jr., 400

Roberson P., Pais R., Ray W.A.: Prenatal exposure to metronidazole and risk of 401

13

childhood cancer: a retrospective cohort study of children younger than 5 years. 402

Cancer. 1998, 83, 1461-1468. 403

46. Treves-Brown K.M.: Applied fish pharmacology. Kluwer Academic Publishers. 404

Dordrecht 2000. 405

47. U. S. Department of Health and Human Services, Public Health Service, National 406

Toxicology Program, Metronidazole, Report on Carcinogens, 12th edn, 2011, pp. 407

269–270. 408

48. Vynckier L.J., Debackere M.: Plasma ronidazole concentrations in sheep after 409

intravenous, oral, intraruminal and intraabomasal administration. J. Vet. Pharmacol. 410

Ther. 1993, 16, 70-78. 411

49. Wislocki P.G., Lu A.Y.H.: Formation and Biological Evaluation of Ronidazole Bound 412

Residues. Drug Metab. Rev. 1990, 22, 649-661. 413

50. Żmudzki J.: Kontrola pozostałości chemicznych w tkankach zwierząt i żywności – 414

ważny element w ochronie zdrowia publicznego. Post Nauk Rol. 2008, 2, 49-59. 415

416

Dane kontaktowe autora: dr Kamila Mitrowska; Al. Partyzantów 57, 24-100 Puławy; e-mail: 417

kamila.mitrowska@piwet.pulawy.pl 418

419

420

421

422

423

424

425

426

427

428

429

430

431

432

433

434

435

14

436

437

438

439

440

441

442

443

444

445

446

Ryc. 1. Wzory strukturalne 5-nitroimidazoli i ich metabolitów 447

448

449

450

451

452

453

454

455

456

457

458

459

460

461

462

463

464

465

466

467

Ipronidazol

N

NO2N

N

NO2N

Dimetridazol

N

NO2N

OH

OH

Hydroksymetronidazol

(MNZOH)

N

NO2N

OH

Metronidazol

2-hydroksymetyl-1-metyl-

5-nitroimidazol

(HMMNI)

Ronidazol

N

NO2NO

O

NH2

N

NO2NOH

Hydroksyipronidazol

(IPZOH)

N

NO2N OH

15

468

Ryc. 2. Liczba wyników niezgodnych dla grupy nitroimidazoli w UE w latach 2002-2012 469

470

471

472

473

474

475

476

477

478

479

480

481

482

483

484

485

486

487

488

489

490

491

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

Lic

zb

a w

yn

ikw

ó n

iezg

od

nych

Rok

16

Tab. 1. Wybrane parametry farmakokinetyczne 5-nitroimidazoli u zwierząt, których produkty 492

przeznaczone są do spożycia przez ludzi 493

Gatunek Lek Dawka

(mg/kg)

Droga

podania

Vd

(l/kg)

t1/2

(h)

Cl

(l/h/kg)

F

(%)

Źródło

kura metronidazol 30 i.v. 1,10 4,20 0,131 - (10)

30 p.o. - 4,70 - 78,40

dimetridazol 50* p.o. - 2,56 2,350 81,94 (30)

250* p.o. - 2,69 2,350 80,50

50* i.m. - 2,88 2,660 -

dimetridazol 75 p.o. - 1,50 - - (1)

ronidazol 75 p.o. - 9,00 - -

krowa metronidazol 25 i.v. 0,73 2,70 0,220 - (18)

25 p.o. - 2,00 - 6,90

cielę metronidazol 20 i.v. 0,79 1,92 0,280 - (4)

50 p.o. - 4,38 0,260 33,70

owca ronidazol 5 i.v. - - - - (48)

5 p.o. - - - 2,60

Objaśnienie: Vd - objętość dystrybucji; t1/2 - okres półtrwania; Cl - klirens; F - biodostępność; 494

*�- dawka podawana przez 3 dni 495

496

497

498

499

500

501

502

503

504

505

506

507

508

509

510

511

512

513

514

17

Tab. 2. Występowanie pozostałości nitroimidazoli w żywności i produktach pochodzenia 515

zwierzęcego w UE w latach 2002-2012 516

Rodzaj

próbki

Liczba wyników niezgodnych

Metronidazol

+ MNZOH

Dimetridazol

+ HMMNI

Ronidazol

+ HMMNI

Grupa

nitroimidazoli* Razem

Bydło 2 1 - - 3

Świnie 13 1 1 - 15

Owce/kozy - 1 2 - 3

Drób 10 4 8 3 25

Ryby 1 - - - 1

Jaja 2 - 4 6 12

Króliki - 1 - 1

Dziczyzna

hodowlana 1 - 5 - 6

Razem 29 8 20 9 66

Objaśnienie: *�- bez wyszczególnienia poszczególnych nitroimidazoli 517

518

519

520

521

522

523

524

525

526

527

528

529

530

531

532

533

534

535

536

537

538

539

18

Streszczenie 540

541

Mitrowska K. 542

543

Przyczyny i skutki zakazu stosowania 5-nitroimidazoli u zwierząt, których tkanki lub 544

produkty przeznaczone są do spożycia przez ludzi 545

546

Pochodne 5-nitroimidazolu znalazły szerokie zastosowanie w leczeniu infekcji 547

spowodowanych przez bakterie beztlenowe i inwazji pierwotniaków u zwierząt, jednakże ze 548

względu na potencjalne działanie genotoksyczne i kancerogenne ich użycie u zwierząt, 549

których produkty przeznaczone są do spożycia przez ludzi zostało zabronione w wielu 550

krajach. Obecnie substancje z grupy nitroimidazoli są dopuszczone w Unii Europejskiej do 551

stosowania wyłącznie w leczeniu zwierząt towarzyszących oraz w medycynie człowieka, 552

mimo iż przyczyną wycofania ich użycia w hodowli zwierząt, od których lub z których 553

pozyskuje się żywność była troska właśnie o zdrowie ludzi. Skutkiem tego zakazu jest 554

obowiązek prowadzenia badań kontrolnych pozostałości nitroimidazoli w żywności 555

pochodzenia zwierzęcego przez kraje Unii Europejskiej i kraje do niej eksportujące co 556

przyczynia się do zapewnienia bezpieczeństwa i zmniejszenia ewentualnego zagrożenia dla 557

zdrowia konsumenta. 558

W pracy zebrano wiadomości na temat farmakokinetyki, toksyczności oraz 559

występowania pozostałości najczęściej stosowanych nitroimidazoli w medycynie 560

weterynaryjnej. 561

562

563

564

565

566

Słowa kluczowe: 5-nitroimidazole, farmakokinetyka, toksykologia, pozostałości 567

568

569

570

571

572

573

19

Summary 574

575

Mitrowska K. 576

577

Reasons and consequences of the ban on the use of 5-nitroimidazoles in food producing 578

animals 579

580

Nitroimidazoles have been used for the treatment of anaerobic bacterial and parasitic 581

infections in animals. However, they are believed to possess genotoxic and carcinogenic 582

properties, and this is why their use in food producing animals has been banned in many 583

countries. At present, nitroimidazoles are approved in the European Union to use only in 584

companion animals and human medicine although the reason for the ban of their use in food 585

producing animals was just care about the health of the people. As a consequence of this ban 586

each European Union country and countries wishing to export animal products to the 587

European Union are required to implement a residue monitoring plan for nitroimidazole 588

residues in food of animal origin which helps to ensure the safety and reduce the possible 589

health risks to consumers. 590

In this article the pharmacological and toxicological aspects of the most commonly 591

used 5-nitroimidazoles in veterinary medicine are summarized. 592

593

594

595

Keywords: 5-nitroimidazoles, pharmacokinetics, toxicology, residues 596