Umweltwirkungen von Tierarzneimitteln

Tierarzneimittel und deren Metaboliten können in unterschiedliche Umweltkompartimente wie Böden oder Oberflächenwasser eingetragen werden (siehe: Eintrag und Vorkommen von Tierarzneimitteln in der Umwelt). Ebenso wie die Liste der zugelassenen Tierarzneimittel und deren Wirkspektrum sehr vielfältig ist, zeigt sich auch die Umweltrelevanz von Tierarzneimitteln in unterschiedlichen Bereichen. Tierarzneimittel in der Umwelt können direkt toxisch auf Nichtziel-Organismen wirken oder zu Langzeiteffekten wie Verschiebung der Artenzusammensetzung oder Wachstumshemmung führen, da sie häufig schlecht abgebaut werden. Hinzu kommen Kombinationswirkungen durch mehrere Wirkstoffe und Mehrfachbelastungen durch verschiedene Quellen.

Unter den Tierarzneimitteln sind Antibiotika, Antiparasitika und hormonell wirkende Stoffe besonders umweltrelevant. Die Risiken sind bei derzeitig lückenhafter Kenntnislage schwer abschätzbar, auch wenn seit 1998 Umweltverträglichkeitsprüfungen harmonisiert nach Leitfäden durchgeführt werden (siehe: Umweltaspekte bei der Zulassung von Tierarzneimitteln). Aufgrund der zahlreichen zugelassenen Arzneimittel sowohl im Human- als auch Tierbereich, kann nicht immer geklärt werden, aus welcher dieser beiden Quellen der Wirkstoff in die Umwelt gelangte.

Die Infografik „Effekte von Tierarzneimitteln auf Nichtzielorganismen“ führt Wirkstoffe auf, die für die Behandlung von lebensmittelliefernden Tieren zugelassen sind. Einige dieser Wirkstoffe sind auch für die Behandlung von nicht-lebensmittelliefernden Tieren oder von Menschen zugelassen.

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Übersicht über in Studien beobachtete Effekte von Wirkstoffen. Folgende Endpunkte aus Literaturstudien und den zitierten Bewertungsberichten sind frei verfügbar und wurden u.a. im Rahmen der Tierarzneimittelzulassung eingereicht sowie bewertet. (Stand 2017). 

Eine ausführliche Version der Tabelle, in der auch Effektkonzentrationen und Literaturquellen enthalten sind, kann als PDF heruntergeladen werden.

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Studien belegen die negativen Effekte von Arzneimittelwirkstoffen auf Umweltorganismen. Dazu zählen z. B. toxische Wirkungen, Wachstumshemmungen oder Verschiebungen der Artenzusammensetzung. Da es sich dabei überwiegend um Laborstudien handelt, beziehen sich die Reaktionen auf einzelne Wirkstoffe und ausgewählte Organismen. Wie bei allen experimentellen Laboruntersuchungen können die Ergebnisse nur Hinweise auf Wirkungen in der realen Umwelt liefern. Ob und ab welcher Konzentration sich verschiedene Wirkstoffe beispielsweise in ihrer toxischen Wirkung verstärken, lässt sich aufgrund der Vielzahl möglicher Kombinationen nur begrenzt beurteilen.

Effekte von Antiparasitika

Manche Umweltwirkungen sind sehr direkt spürbar. So kann der Dungabbau durch die Gabe von Antiparasitika so vermindert sein(19), dass die Weide dort von Weidetieren nicht mehr angenommen wird (siehe: [Absatz in diesem Artikel] Beeinträchtigung der Bodenbeschaffenheit durch Tierarzneimittelrückstände). Bienen und andere Nützlinge können ebenfalls durch Antiparasitika geschädigt werden. Labor- und Felduntersuchungen haben gezeigt, dass Pyrethroide wie Deltamethrin hoch toxisch auf Bienen wirken(20). Die Schädigung der Insekten wirkt sich negativ auf die Nahrungsversorgung insektenfressender Tiere, wie Vögel, Igel, Spitzmäuse und Dachse aus.

Effekte von Antibiotika

Antibiotika haben oft negative Effekte auf Pflanzen, das heißt sie hemmen z. B. das Wachstum oder die Keimung von Ackerpflanzen oder können diese abtöten. In aquatischen Ökosystemen wie Gräben, Bächen und Teichen hemmen Antibiotika das Wachstum von Pflanzen und aquatischen Primärproduzenten wie Plankton, Grünalgen und Cyanobakterien (21, 22).

Effekte hormoneller Wirkstoffe

Rückstände von hormonell wirksamen Arzneimitteln stören selbst in sehr geringer Konzentration die Entwicklung und Fortpflanzungsfähigkeit von Fischen. In der Schweinezucht wird Altrenogest zur Brunstsynchronisation eingesetzt. In einer Lebenszyklusuntersuchung an Fischen (Eltern- und Nachkommengeneration) zeigt dieses Steroidhormon starke Effekte bei der Reproduktion und eine Verschiebung der Geschlechterverteilung hin zu männlichen Fischen aufgrund des androgenen Potenzials(23) (siehe Infografik Effekte von Tierarzneimitteln auf Nichtzielorganismen (lange Tabelle)). Daher gelten seit 2016 besondere Vorgaben für den Umgang mit diesem Wirkstoff(24), die sich in den Produktinformationen finden (siehe: Abbildung Wo finden sich Umwelthinweise in den Produktinformationen zu Tierarzneimitteln? Im Abschnitt: Umweltaspekte bei Verordnung von Tierarzneimitteln). Die Wahrnehmung dieser Produktinformationen beim Anwender könnte besser sein, insbesondere im Hinblick auf die Maßnahmen zur Vermeidung von Umweltgefahren (www.uba.de/TAM-entsorgung). Derzeit wird sowohl  der Einsatz von Altrenogest als auch von  PMSG , das aus dem Serum trächtiger Stuten gewonnen wird, kritisch hinterfragt. Beide Hormone werden  zur Brunstsynchronisation beim Schwein eingesetzt. Es sollten dringend Alternativen gefunden werden, die weder tierschutzrelevant produziert noch umweltschädigende Eigenschaften haben.

Antibiotika-Resistenzen im Nutztierbereich

Der Einsatz von Antibiotika erhöht das Risiko der Ausbildung und Verbreitung entsprechender Resistenzen. Insbesondere bei zu kurzem, zu niedrig dosiertem oder Langzeiteinsatz von Antibiotika, können Bakterien überleben, die Resistenzgene in sich tragen, wodurch diese die Resistenz weiterverbreiten. Wie stark diese Selektion ausfällt, hängt von zahlreichen Faktoren ab, die noch nicht abschließend geklärt sind. Es zeigt sich tendenziell, dass bei den Tierarten häufiger Antibiotikaresistenzen festgestellt werden, bei denen auch häufig Antibiotika eingesetzt werden (25). Die Selektion kann sowohl im Tierkörper als auch im Stall oder in der Umwelt stattfinden. So konnten auch Resistenzen bei Feldversuchen in landwirtschaftlichen Betrieben nachgewiesen werden. In einer Studie wurden beispielsweise in 33 von 43 untersuchten Rinder- und Schweinebetrieben die als Indikatorkeime für Resistenzen geltenden Extended Spectrum Beta Laktamase (ESBL) bildende Keime und Methicilin resistente Staphylococcus aureus (MRSA) nachgewiesen (26). In einer europäischen Studie wurde gezeigt, dass Resistenzen gegenüber bestimmten Antibiotika (z. B. Fluorquinolone, Makroklide), die beim Menschen gefunden wurden, mit dem Einsatz dieser Antibiotika in der Tierhaltung assoziiert werden können (27). Besonders besorgniserregend ist die Plasmid-vermittelte Colistin-Resistenz, die vor allem in der Geflügelmast ein Problem darstellt (28). Die Colistin-Resistenzgene können, unter anderem bei Nutzgeflügel, von harmlosen Darmbakterien auf Krankheitserreger übertragen werden (29, 30, 31) . Colistin ist ein Antibiotikum von besonderer Bedeutung für die Humanmedizin (32). Es wird bei Menschen eingesetzt, wenn andere Antibiotika nicht mehr wirken. Colistin-resistente Erreger können somit ernsthafte Erkrankungen hervorrufen, die nicht mehr behandelbar sind (33). Denn derzeit wird Colistin als Reserveantibiotikum z. B. gegen Klebsiella pneumoniae (u. a. Auslöser von Lungenentzündungen) oder gegen Acinetobacter baumanii (u. a. Auslöser von Wund- oder Harnwegsinfektionen, Sepsis und Lungenentzündungen) eingesetzt. Durch die 2023 etablierten Einschränkungen bei der Nutzung von Colistin in der Veterinärmedizin wurden wirksame Anreize geschaffen, diesen Wirkstoff möglichst für schwer behandelbare Fälle beim Menschen aufzusparen.

Auch eine Belastung des Bodens mit Rückständen von Antibiotika oder resistenten Mikroorganismen über die Gülle führt zu einer Erhöhung der Häufigkeit und Übertragbarkeit von Antibiotikaresistenzen (34). Über die Aufnahme von resistenten Bakterien in Pflanzen können diese an der Verbreitung von Resistenzen beteiligt sein. Zudem fördert die Kombination aus einer sehr niedrigen Wirkstoffkonzentration mit vorhandenen resistenten Mikroorganismen in der Gülle die Erhöhung der Konzentration resistenter Mikroorganismen (35).

Landwirtinnen/-wirte sowie Tierärztinnen/-ärzte haben ein Eigeninteresse an der Reduktion des Einsatzes von Antibiotika, denn durch zunehmende Resistenzen wird die Wirksamkeit der Tierarzneimittel gegen Infektionskrankheiten gefährdet. Ebenso können in der Landwirtschaft und Tierhaltung tätige Personen selbst von entstehenden Resistenzen gesundheitlich betroffen sein.

MRSA-Isolat vom Schwein auf einer Blut-Agar-Platte

Der vermehrte Einsatz von Antibiotika kann zur Selektion von resistenten Bakterien führen.

Quelle: Mykhailo Savin / Universität Bonn

Antiparasitika beeinträchtigen die Struktur und Funktion der Weide, da sie bereits in sehr niedrigen Konzentrationen toxisch auf kleine wirbellose Tiere, wie Insekten, Würmer und Krebstiere, wirken (36). Wird beispielsweise Ivermectin bei Weidetieren angewandt, wirkt das Antiparasitikum auch toxisch auf Dungorganismen wie die Dungfliege oder den Dungkäfer. Durch den verminderten Abbau des Dungs werden Weideflächen an diesen Stellen nicht mehr von den Weidetieren akzeptiertund stören daher die futterliefernde Funktion der Weide (37, 38).

Auch auf mit Wirtschaftsdünger behandelten Feldern ist ein direkter Einfluss von Antibiotikarückständen auf die Bakteriengemeinschaften feststellbar. Ihre Aktivität ist kurz nach dem Aufbringen der Gülle beeinträchtigt (39). Antibiotika wirken sich auf die Zusammensetzung von Mikroorganismengemeinschaften in Böden aus. Dadurch können auch nützliche Pilze, wie Mykorrhiza, geschädigt werden (40). Wirken Antibiotika auf Mikroorganismen, die am Stickstoffkreislauf beteiligt sind, kann die Bodenfruchtbarkeit negativ betroffen (41) oder der Nitratabbau gehemmt sein, was zu einer zusätzlichen Belastung der Gewässer führen kann (42).

Prinzipiell besteht das Risiko, dass Tierarzneimittel oder resistente Mikroorganismen über Lebensmittel tierischen Ursprungs aber auch über pflanzliche Lebensmittel in die humane Nahrungskette gelangen. Insgesamt ist die Kenntnislage zu diesem Themenkomplex jedoch noch sehr lückenhaft. Die Anreicherung von Metaboliten von Tierarzneimitteln in pflanzlichen und tierischen Lebensmitteln wurde bereits nachgewiesen. Feldversuche zeigten, dass ein Transfer von Tierarzneimittelrückständen über den Pfad Gülle - Boden in die Pflanze auch bei den in der Praxis üblichen Dosierungen möglich ist. So wurden entsprechende Rückstände z. B. bei Getreide (Winterweizen) auch im Erntegut, also dem Weizenkorn, nachgewiesen (43).

Pflanzentest mit Gartenbohne

Terrestrische Pflanzentest nach OECD 208 (Seedling Emergence and Seedling Growth Test) mit der Gartenbohne (Phaseolus vulgaris) folgt

Quelle: Ute Kühnen / Umweltbundesamt

19. Liebig M, Fernandez A A, Blübaum-Gronau E, Boxall A, Brinke M, Carbonell G, Egeler P, …, Duis K (2010). Environmental risk assessment of ivermectin: A case study. Integrated environmental assessment and management, 6 (Suppl. 1): 567–587.

20. Rehman, H., Aziz, A. T., Saggu, S. H. A. L. I. N. I., Abbas, Z. K., Mohan, A. N. A. N. D., & Ansari, A. A. (2014). Systematic review on pyrethroid toxicity with special reference to deltamethrin. Journal of entomology and zoology studies, 2(6), 60-70.

21. González-Pleiter, M., Gonzalo, S., Rodea-Palomares, I., Leganés, F., Rosal, R., Boltes, K., Marco, E., Fernández-Piñas, F. (2013). Toxicity of five antibiotics and their mixtures towards photosynthetic aquatic organisms: Implications for environmental risk assessment. Water Research, 47, (6), 2050–2064.

22. Ebert I, Bachmann J, Kühnen U, Küster A, Kussatz C, Maletzki D, Schlüter C. (2011) Toxicity oft the fluoroquinolone antibiotics enrofloxacin and ciprofloxacin to photoautotrophic aquatic organisms. Environmental Toxicology and Chemistry. 30, 12: 2786–2792.

23. Haffmanns, S. (2015). Häufig gestellte Fragen zum Thema Tierarzneimittel in der Umwelt und Antibiotika-Resistenz-Risiken. PAN Germany- Pestizid Aktions-Netzwerk e.V.

24. European Medicines Agengy (2016). Altrenogest – Aricle 35 referral: Annex III. 

25. Bundesinstitut für Risikobewertung (2013). Zusammenhang von Therapiehäufigkeit und Antibiotikaresistenzen, Informa-tionen des BfR 11.11.2013. 

26. Ullrich, E., Reuschel, C., Talhofer, F. (2013). Screening of Veterinary Antibiotics in Saxony: Studies from the “livestock house into the plant. Abstract, Workshop: Pharmaceuticals in Soil, Sludge and Slurry, 18.-19.6.2013, Umweltbundesamt, Dessau.

27. European Centre for Disease Prevention and Control (ECDC), European Food Safety Authority (EFSA) und European Medicines Agency (EMA) (2017). ECDC/EFSA/EMA second joint report on the integrated analysis of the consumption of antimicrobial agents and occurrence of antimicrobial resistance in bacteria from humans and food-producing animals: Joint Interagency Antimicrobial Consumption and Resistance Analysis (JIACRA) Report. European Commission. 

28. Irrgang, A., Roschanski, N., Tenhagen, B.-A., Grobbel, M., Skladnikiewicz-Ziemer, T., Thomas, K., … Käsbohrer, A. (2016). Prevalence of mcr-1 in E. coli from Livestock and Food in Germany, 2010–2015. PLOS ONE, 11(7), e0159863.

29. Emmerich, I. U. & Drees, M. (2016). Neubewertung von Colistin durch übertragbares Resistenzgen: Ein Antibiotikum im Fokus. Deutsches-Tieraerzteblatt, 11, 1–4. 

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32. WHO List of Medically Important Antimicrobials. A risk management tool for mitigating antimicrobial resistance due to non-human use. 

33. Bundesinstitut für Risikobewertung (2016). Übertragbare Colistin-Resistenz in Keimen von Nutztieren in Deutschland. Presseinformation vom 07.01.2016. 

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40. Haffmanns, S. (2015). Häufig gestellte Fragen zum Thema Tierarzneimittel in der Umwelt und Antibiotika-Resistenz-Risiken. PAN Germany- Pestizid Aktions-Netzwerk e.V.

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43. Grote, M., Schwake-Anduschus, C., Michel, R., Stevens, H., Heyser, W., Langenkämper, G., Betsche, T., Freitag, M. (2007). Incorporation of veterinary antibiotics into crops from manured soil. Landbauforsch Völkenrode 57(1):25-32.