Notekūdeņi ir sarežģīta matrica, kas satur plašu cilvēku darbības ķīmisko un bioloģisko marķieru klāstu. Modernās analītiskās ķīmijas attīstība šobrīd sniedz iespēju noteikt marķieru daudzumus notekūdeņu paraugos ultra zemo koncentrāciju līmeņos, tādā veidā iegūstot informāciju par sabiedrības dzīvesveida paradumiem, veselību un iedzīvotāju vispārējo labklājību. Šādu pieeju dēvē par notekūdeņu epidemioloģiju (wastewater based epidemiology), kas ir balstīta uz konkrētu cilvēka metaboliskās ekskrēcijas produktu (biomarķieru) analīzi notekūdeņos, ar nolūku noteikt vielu patēriņu vai iedarbības rādītājus uz iedzīvotājiem. Sākotnēji uz notekūdeņiem balstītā epidemioloģijas pieeja tika izmantota, lai novērtētu nelegālo narkotiku lietošanu sabiedrībā. Iegūtie dati spēja nodrošināt objektīvus un pašreizējo situāciju atspoguļojošus datus par narkotiku lietošanu, kā arī parādīt izmaiņas laika gaitā un vietējos lietošanas modeļus. Pašlaik daudzi pētījumi šajā jomā ir vērsti uz farmaceitisko līdzekļu, nelegālo narkotiku, tabakas un alkohola lietošanu. Tomēr parādās arī citi iespējamie notekūdeņu testēšanas pielietojumi, kas var sniegt noderīgas zināšanas par cilvēku veselību, rūpniecisko ķīmisko vielu iedarbību, patogēniem, rezistenci pret antibiotikām un infekcijas slimībām. Uz notekūdeņiem balstītās epidemioloģijas koncepcija ir diezgan vienkārša – tiek veikta izvēlētu biomarķieru kvantificēšana notekūdeņos ar sekojošu datu pārrēķinu uz vielu patēriņu, kuru var attiecināt uz kopienu vai uz 1000 iedzīvotājiem, tomēr, lai iegūtu ticamus rezultātus un to pareizu interpretāciju, ir jāpievērš uzmanība daudziem aspektiem, piemēram, reprezentatīva parauga ņemšana, optimālas monitoringa shēmas izstrāde, iedzīvotāju skaita novērtēšana sateces baseinā, lielu datu kopu novērtēšana, biomarķieru stabilitāte un transformācijas novērtēšana kanalizācijas sistēmā. Tāpēc var droši apgalvot, ka uz notekūdeņiem bāzētas epidemioloģijas pieeja ir starpdisciplināra pētniecības joma, kuras realizēšanai nepieciešamas zināšanas un prasmes no kanalizācijas inženierijas līdz analītiskajai ķīmijai, vides toksikoloģijai, bioloģijai, farmakoloģijai, sabiedrības veselībai un pat kriminālistikai.
Biomarķieriem, ko izmanto uz notekūdeņiem balstītās epidemioloģijas pētījumos, piemīt plašs fizikāli ķīmisko īpašību klāsts, padarot to vienlaicīgu analīzi ārkārtīgi sarežģītu vai pat neiespējamu. Līdz šim lielākā daļa šajā jomā izmantoto analītisko procedūru bija vērstas uz konkrētām savienojumu klasēm vai ierobežotu skaitu analizējamo zāļu. Divdimensionālās šķidruma hromatogrāfijas tandēma masspektrometrijas metode (2D-LC-MS/MS) ir ļāvusi vienā analītiskajā metodē iekļaut savienojumus ar būtiski atšķirīgām polaritātēm. Šī pētījuma ietvaros tika izstrādāta un optimizēta 2D-LC-MS/MS metode dažādu biomarķieru vienlaicīgai analīzei notekūdeņos, sniedzot attiecīgu informāciju par dzīvesveida paradumiem (alkohola, tabakas un kofeīna lietošanu), veselību un labklājību (farmaceitiskie līdzekļi) un populācijas lieluma biomarķieri (5-HIAA), kas ir noderīgs pareizai cilvēku populācijas aprēķināšanai notekūdeņu epidemioloģijas pētījumos. Iekš-laboratorijas metodes validēšanas rezultāti uzrādīja apmierinošu analītisko veiktspēju. Metodes pielietojamība tika izvērtēta, pārbaudot 28 notekūdeņu paraugus, kas savākti dažādās notekūdeņu attīrīšanas stacijās Latvijā. Iegūtie rezultāti atklāja 44 no 62 izvēlētajiem biomarķieriem ar zemāko kvantitatīvo koncentrāciju 1,1 ng/L ksilometazolīna gadījumā un līdz 148 μg/L metformīnam un 156 μg/L kofeīnam.
Metodes aprakts, izstrāde un optimizācija, validēšanas dati un pielietojums ir apkopoti zinātniskajā rakstā: Iveta Pugajeva, Laura Elina Ikkere, Martins Jansons, Ingus Perkons, Veronika Sukajeva, Vadims Bartkevics, Two-dimensional liquid chromatography – mass spectrometry as an effective tool for assessing a wide range of pharmaceuticals and biomarkers in wastewater-based epidemiology studies, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 205, 2021, 114295. https://doi.org/10.1016/j.jpba.2021.114295.
Latvijā zāļu patēriņa noteikšana, izmantojot uz notekūdeņiem balstīto epidemioloģijas pieeju, tiek realizēta pirmo reizi. Pirmie apstrādātie dati, kas iegūti no notekūdens analīzēm gandrīz gadu ilgā laika posmā no 2020. gada decembra līdz šī gada decembrim, jau dod nelielu ieskatu par zāļu tendencēm mūsu galvaspilsētā Rīgā, atklājot notekūdeņos 38 biomarķieru klātbūtni. Šī pētījuma posma ietvaros kā veselības biomarķieri tika izvēlēti 58 farmaceitiski aktīvie savienojumi un to metabolīti. Izvēlētie savienojumi pārstāv dažādas terapeitiskās klases, tai skaitā antibakteriālie līdzekļi, nesteroīdie pretiekaisuma līdzekļi, pretepilepsijas līdzekļi, antidepresanti, beta-blokatori, antihipertensīvie līdzekļi un citi. Kā dažus pētījumā iegūtos datus var minēt augstās koncentrācijas neattīrītos notekūdeņu paraugos paracetamola gadījumā – vidēji 20 µg/L. Šo novērojumu izskaidro fakts, ka paracetamols populārākais pretsāpju un pretdrudža medikaments gan Latvijā, gan pasaulē, un tas ir neskaitāmu bezrecepšu un recepšu zāļu sastāvā. No iegūtajiem rezultātiem aprēķinātais vidējais paracetamola patēriņš ir 3,6 definētās diennakts devas (DDD) uz 1000 iedz. dienā (DID). Augstas koncentrācijas tika novērotas arī otra populārākā pretsāpju medikamenta nesteroīdā pretiekaisuma līdzekļa ibuprofēna gadījumā – vidēji 11 µg/L. Izsakot iegūto rezultātu uz patēriņu, iegūta vērtība 26 DID, kas, tāpat kā paracetamola gadījumā, ir tikai nedaudz augstāka par statistikā publicēto – 22,84 DID. Interesanti novērojumi saistīti ar salbutamola patēriņu. Salbutamols pieder zāļu grupai, ko sauc par bronhu paplašinātājiem. To parasti lieto, lai ārstētu elpošanas traucējumus, ko izraisa astma, hroniska obstruktīva plaušu slimība (HOPS), tostarp hronisks bronhīts, vai emfizēma. Augstāks salbutamola patēriņš tika novērots 2020. gada decembrī un 2021. gada septembrī. Šos novērojumus var saistīt ar Covid-19 saslimstības rādītājiem, jo tika ziņots, ka salbutamola preparātu patēriņš slimnīcās būtiski palielinās pieaugot Covid-19 pacientu skaitam.
Šī pētījuma ietvaros tika arī izstrādāta un pielietota ultra-augstas izšķirtspējas masspektrometrijas metode nervu sistēmas ārstēšanai paredzēto zāļu un narkotisko vielu analīzei pēc kandidātu skrīninga (suspect screening) metodoloģijas. To mēdz pielietot, ja analizējamo vielu klāsts ir pārāk apjomīgs vai arī to standartu pieejamība ir ierobežota (kā tas mēdz būt jauno psihoaktīvo vielu gadījumā). Galvenā šīs pieejas atšķirība no mērķētās metodoloģijas ir references standartu neizmantošana. Proti, tā vietā, lai katru analizējamo savienojumu empīriski salīdzinātu ar ķīmiski identisku standartvielu, iegūtie analītiskie signāli tiek pārbaudīti pret teorētisku datubāzi, kas satur katras vielas identificēšanai nepieciešamos raksturlielumus. Vairākos pētījumos tika ziņots par mentālās veselības pasliktināšanos populācijās, kuras COVID-19 pandēmijas skārusi vissmagāk. Piemēram, 2021. gada nogalē publicētajā pētījumā, kurā sistemātiski apkopoti dati par depresīvu traucējumu un trauksmes epizožu izplatību dažādās pasaules valstīs laika posmā no 2020. gada 1. janvāra līdz 2021. gada 29. janvārim, konstatēts, ka SARS-CoV-2 inficēšanās biežums un cilvēku mobilitātes samazināšanās uzrāda statistiski nozīmīgu saistību ar paaugstinātu depresijas un trauksmes epizožu prevalenci.[1] Teorētiski šiem novērojumiem vajadzētu korelēt ar dažādu veidu psihoanaleptisko un psiholeptisko medikamentu patēriņa pieaugumu. Tomēr pašreizējā zāļu aprites informācija nesniedz viennozīmīgu apstiprinājumu šai hipotēzei. Piemēram, Apvienotajā Karalistē, salīdzinot datus no 2020. un 2019. gada aprīļa līdz septembrim, novērots neliels antidepresantu izrakstīšanas pieaugums (3,9%). Tas ir mazāk, ja salīdzina ar datiem no 2018. līdz 2019. gadam šajā pašā laika periodā (6,1% pieaugums).[2] Uz notekūdeņiem balstītās epidemioloģijas pieeja var palīdzēt niansētāk atšķetināt medikamentu patēriņa dinamiku. Šī dinamika tika arī izpētīta, analizējot jau minētos notekūdeņus. Kā vienu no pētījuma secinājumiem var minēt, ka nervu sistēmas ārstēšanai paredzēto zāļu gadījumā netika novērotas būtiskas sezonālas atšķirības. Dažos gadījumos varēja novērot tendenci – signāla intensitātes kritumu vasaras mēnešos, kas liecina par šī medikamenta lietošanas biežuma samazinājumu. Piemēram, sākot no 2021. gada februāra, SSAI klases antidepresantam escitaloprāmam varēja novērot pakāpenisku signāla samazinājumu līdz augustam, kad tas atkal sāk pieaugt. Šī paša antidepresanta kontekstā jāmin, ka viszemākās intensitātes visā periodā novērotas 2020. gada decembrī, kas ir pretēji vispārējai tendencei. Kā otru piemēru var aplūkot benzodiazepīna atvasinājumu alprazolāmu, kas, saskaņā ar ZVA datiem, ir visbiežāk patērētais N05B klases savienojums Latvijā pēdējo četru gadu laikā. Arī šajā gadījumā var novērot analogu tendenci, kurai raksturīgs signāla intensitāšu samazinājums vasaras mēnešos. Atšķirībā no escitaloprāma, alprazolāmam varēja novērot daudz izteiktāku sezonalitāti, kas labi sakrīt ar COVID-19 pandēmijas izraisītajiem ierobežojumiem.
Projekta ietvaros iegūtie dati par zāļu patēriņu, nervu sistēmas ārstēšanai paredzēto zāļu un narkotisko vielu skrīningu tiks apkopoti divās zinātniskajās publikācijas un publicēti starptautiski zinātniskos žurnālos.
Lejupes iela 3, Rīga, LV-1076, 
+371 67620513
bior@bior.lv
