Jūnija vidū Dr. chem. Iveta Pugajeva saņēma balvu “L’Oreal Baltic” rīkotajā programmā “Sievietēm zinātnē”, kas tiek īstenota sadarbībā ar Baltijas valstu zinātņu akadēmijām un UNESCO nacionālajām komisijām. Balva tika piešķirta par jaunas metodoloģijas izstrādi sabiedrības veselības novērtēšanai, izmantojot uz notekūdeņiem bāzētu epidemioloģijas pieeju.
Pastāstiet, lūdzu, vairāk par šo pētījumu! Kas ir uz notekūdeņiem balstīta epidemioloģija?
Uz notekūdeņiem balstītā epidemioloģija ir inovatīva pieeja, kuru izmanto, lai pētītu cilvēka metabolisma izdalīšanās produktus notekūdeņos un iegūtu informāciju par iedzīvotāju uztura paradumiem, veselības stāvokli un vides kontaminantu iedarbību. Baltijas valstīs šādi pētījumi līdz šim nav veikti.
Pētījumam ir divi mērķi. Pirmais mērķis ir izstrādāt jaunu, uzticamu metodoloģiju, kuras pamatā ir augstas izšķirtspējas masspektrometrijas noteikšana, kas nodrošinās izcilu jutību kombinētai marķiervielu analīzei.
Otrs mērķis ir veicināt notekūdeņu epidemioloģijas pieeju Latvijā, lai iegūtu atbilstošu epidemioloģisko informāciju par iedzīvotāju dzīvesveida paradumiem: alkohola un tabakas lietošanu, zāļu patēriņu, kā arī sabiedrības veselību un labklājību.
Jaunas metodoloģijas izstrāde varētu aizņemt divus trīs mēnešus. Tālāk redzēsim, cik ilgi spēsim ievākt notekūdeņu paraugus testēšanai un datu vākšanai. Ceram, ka tas būs iespējams vairāku gadu garumā, ar frekvenci viens vai divi paraugi mēnesī. Lai varētu vērtēt, kas gadu gaitā mainās, kādas sezonālās tendences to ietekmē. Paraugu analīzi sāksim ar Rīgu. Ja būs iespēja, notekūdeņus pētīsim arī citās pilsētās.
Notekūdeņu izpēte pasaulē ir diezgan izplatīta.
Tiesa, Eiropā un pasaulē notekūdeņi tiek pētīti jau ilgu laiku. Viss, ko lietojam ikdienā, – personīgās higiēnas līdzekļi, farmaceitiskās vielas un ķimikālijas, kuras izmantojam mājsaimniecībā, – nonāk notekūdeņos.
Notekūdeņu izpēti citviet Eiropā, piemēram, Beļģijā un Nīderlandē, savulaik izmantoja, lai pētītu narkotisko vielu lietošanu sabiedrībā. Esmu lasījusi rakstus par to, ka šādas izpētes laikā tika atklātas nelegālās narkotisko vielu ražotnes.
Kāpēc notekūdeņi ir derīgi izpētei? Jo tie parāda gan laika, gan telpas tendenci. Veicot tradicionālo anketēšanas aptauju par sabiedrības uztura, alkohola vai terapeitisko zāļu lietošanas paradumiem, iegūstam vidējos datus par noteiktu ilgāku laika posmu, visbiežāk par gadu. Bet, pētot notekūdeņus, varam veikt secinājumus par sezonālo ietekmi uz saviem paradumiem vai pat lielu pasākumu vai svētku ietekmi uz vielu uzņemšanas paradumiem. Tāpat, analizējot ūdeni no dažādiem sateces baseiniem, datus var attiecināt tieši uz to sabiedrību, kas ir piesaistīta noteiktai kanalizācijas sistēmai, tādā veidā iespējams iegūt uz telpu tendētus rezultātus.
Vai notekūdeņu attīrīšanas sistēmās var attīrīt šādas vielas?
Kopš 2017. gada institūtā “Bior” tiek pētīts šis jautājums. Vērtējām dažādu farmakoloģiski aktīvo vielu koncentrāciju notekūdeņos, t. i., antibiotikas, antidepresantus, pretiekaisuma līdzekļus, lipīdu regulatorus, nomierinošās un centrālās nervu sistēmas stimulējošās vielas. Veicām arī pētījumus, vai tās tiek attīrītas notekūdeņu attīrīšanas procesā. Pētījumā konstatējām, ka gandrīz 80% pētīto vielu netiek pilnīgi attīrītas, tādā veidā paaugstinot šo piesārņotāju ietekmi uz virszemes ūdeņu piesārņojumu.
Pašlaik nav ļoti efektīvas attīrīšanas sistēmas, ja runājam tieši par noteiktām organisko piesārņotāju grupām, starp kurām ir arī farmakoloģiski aktīvās vielas, ko patērējam paši vai vienkārši izgāžam tualetes podā. Notekūdeņu attīrīšanas process nodrošina mehānisku ūdens attīrīšanu no ūdenī nešķīstošām vielām, organiskā piesārņojuma bioloģisko noārdīšanos un galveno biogēno elementu (slāpekļa, fosfora) koncentrācijas samazināšanu. Tādā veidā noteiktas organisko piesārņotāju grupas netiek efektīvi attīrītas un arī to daudzums ūdeni netiek kontrolēts.
Tātad uz notekūdeņiem bāzētu epidemioloģijas pieeju izmanto, lai pētītu likumsakarības starp notekūdeņu ķīmisko sastāvu un dažādiem antropogēniem faktoriem, galvenokārt – iedzīvotāju uztura un alkohola lietošanas paradumiem un veselības stāvokli. Kāpēc to vispār vajag darīt? Ko tieši vēlaties noskaidrot?
Pētījumā vairāk uzsvars būs uz sabiedrības veselības pētīšanu, bet, kā jau minēju, pētījumam ir divi mērķi. Kāpēc šī tēma man šķita svarīga? Manuprāt, daudzi cilvēki neatbilstoši vajadzībām lieto zāles, īpaši antibiotikas. Visā pasaulē arvien lielāka problēma ir antimikrobiālā rezistence, t. i., pret antibiotikām noturīgu mikroorganismu parādīšanās un izplatība, padarot ārstēšanu neefektīvu un radot nopietnu risku sabiedrības veselībai. Citiem vārdiem sakot, konkrētas antibiotikas var mums nelīdzēt, kad tas būs nepieciešams.
Doma ir izstrādāt inovatīvu augstas izšķirtspējas masspektrometrijas metodi, kas ar vienu injekciju iekārtā ļautu noteikt plaša klāsta biomarķieru izplatību notekūdeņos zemās koncentrācijas. Kāpēc tas varētu būt sarežģīti? Jo savienojumi ir ļoti dažādi, ar dažādām fizikāli ķīmiskajām īpašībām: polāri, nepolāri, mazmolekulāri, lielmolekulāri utt.
Šajā pētījumā liela nozīme būs analītiskās ķīmijas novirzienam – šķidruma hromatogrāfijai savienojumā ar masspektrometriju, kas pēdējā desmitgadē ir ļāvusi sasniegt ārkārtīgi augstu jutību, paverot iespējas apkārtējā vidē detektēt un kvantitatīvi noteikt dažādas fizioloģiski aktīvas vielas pikogramu apjomā. Šīs iekārtas laboratorijā ik dienu tiek izmantotas pārtikas drošības testēšanai, lai noteiktu piesārņojošo, aizliegto vai atļauto vielu klātbūtni un daudzumu saskaņā ar Eiropas normatīvajiem dokumentiem. Ņemot vērā pašreiz sasniedzamo analītisko metožu jutību, rodas pieprasījums pēc jauniem pētījumiem, arī par farmaceitisko vielu dzīves ciklu, proti, noārdīšanos notekūdeņu apsaimniekošanas procesos, kā arī tālāko migrāciju dabā un iespējamu farmaceitisko vielu vai to degradācijas produktu koncentrēšanos vides objektos.
Kad pirms 15 gadiem atnācu strādāt uz “Bior”, laboratorijā bija viena šāda veida analītiskā iekārta: tandēma masspektrometrs, kas bija savienots ar šķidruma hromatogrāfu. Toreiz veicām instrumentālās analīzes, kuras ilga gandrīz 40 minūtes, nosakot vienā paraugā tikai kādus 10–15 pesticīdus vienlaikus. Šobrīd institūtā ir vairāk nekā desmit šāda veida iekārtu, un tagad 12 minūšu laikā nosakām gandrīz 200 pesticīdus ar daudz labāku jutību, izmantojot jaunākas paaudzes tandēma masspektrometrisko detektoru. Tikai tagad ir cita problēma: datu apstrāde aizņem nenormāli daudz laika! Nozare attīstās, tāpēc nepieciešams izstrādāt jaunas, efektīvākas metodes.
Kāpēc svarīgi ir pētīt tieši mazas koncentrācijas savienojumus?
Notekūdeņu paraugi ir ļoti atšķaidīti. Mēs pētīsim cilvēka organisma šūnu vielmaiņas jeb metabolisko reakciju izdalīšanās produktus – metabolītus, kas tiek izvadīti no cilvēka organisma ar urīnu. Šīs vielas jau pašā urīnā ir diezgan mazā daudzumā, bet, nonākot kanalizācijas sistēmā, tiek vēl vairāk atšķaidītas. Daži piemēri metabolisko reakciju izdalīšanās produktiem būtu etilsulfāts: viela, kas organismā rodas, lietojot alkoholu. Savukārt kotinīns ir nikotīna metabolīts, kas veidojas, smēķējot tabaku.
Par spīti līdzšinējiem sasniegumiem šajā jomā, joprojām ir vairāki zinātniski aspekti, kuri ir jārisina, lai veiksmīgi izmantotu uz notekūdeņiem balstītu epidemioloģijas pieeju dažādās jomās. Un viens no šiem jautājumiem galvenokārt saistās ar datu trūkumu par noteiktu metabolītu sastopamību un nepieciešamību rūpīgāk izvērtēt attiecīgo savienojumu piemērotību epidemioloģiskās informācijas raksturojumam. Ir ļoti svarīgi zināt, kuri savienojumi ir cilvēka izdalīti metabolīti un kuras vielas nonāk notekūdeņos, jo ir vienkārši izlietas vai izbērtas tualetes podā.
Ko tieši sāksiet pētīt?
Pašlaik pētījumu sāksim ar sabiedrības dzīvesstila (alkohola un tabakas lietošanas paradumi) un veselības rādītājiem – farmakoloģiski aktīvajām vielām. Zāļu valsts aģentūras mājaslapā esam izpētījuši pieejamo informāciju par visvairāk patērētajām zālēm, kurām esam jau pasūtījuši atbilstošās references vielas, kas būs nepieciešamas metodoloģijas izstrādei un vēlāk paraugu testēšanai. Pētījuma gaitā redzēsim, vai notekūdeņos ir iespējams atrast mūs interesējošo vielu metabolītus un kādās koncentrācijās tie būs. Pēc tam mēģināsim pētīt arī vides un pārtikas piesārņotājus, piemēram, mikotoksīnus, kas rodas pelējuma sēnīšu metabolismā un var apdraudēt cilvēku un dzīvnieku veselību, ja to koncentrācija pārtikā pārsniedz pieļaujamās normas u. c.
Nosakot plašāku klāstu vielu, samazinās izmantotās metodes izmaksas. Tas nozīmē – sagatavojot vienu notekūdens paraugu savienojumu testēšanai, mēs varētu iegūt informāciju par daudzām dažādām vielām – tie būtu gan sabiedrības dzīvesstila, gan iedzīvotāju veselības rādītāji, gan arī vides un pārtikas iedarbības marķiervielas.
Kāda nozīme būtu noskaidrotajam? Kā šos rezultātus varētu izmantot? Bieži zinātniekiem pārmet, ka reālajā dzīvē pētījumi netiek izmantoti.
Pētījuma tālākā gaita būs atkarīga no iegūtajiem rezultātiem un secinājumiem, kurus varēsim veikt. Ne vienmēr tiek sasniegts sākumā iecerētais. Tomēr gribētos ticēt, ka varēsim novērot kaut kādas likumsakarības starp dažādiem faktoriem. Ceram, ka pētījumā iegūtie dati varētu sniegt noderīgu un būtisku epidemioloģisko informāciju.
No “L’Oreal Baltic” arhīva. Foto: Jānis Deinats
Medijos tiek rakstīts, ka Covid-19 krīzes laikā ir pieaugusi alkohola lietošana. Jūsu pētījuma dati šajā gadījumā ļoti noderētu.
Pēc Pasaules veselības aģentūras datiem, pirms dažiem gadiem Latvija bija trešajā vietā pēc alkohola patēriņa Eiropā. Interesanti būtu papētīt, vai šis daudzums sakritīs ar notekūdeņos atklāto. Statistikas dati jau pārsvarā tiek ievākti no aptaujām vai arī pārdošanas un ražošanas datiem. Aizpildot aptaujas, cilvēki dažādu aizspriedumu dēļ ne vienmēr var norādīt precīzu vai pareizu informāciju.
Žēl, ka nebijām gatavi notekūdeņu analīzei Covid-19 pašizolācijas laikā. Būtu ļoti noderīgi izpētīt, kādas zāles tika lietotas, varbūt antidepresanti tika lietoti vairāk nekā parasti, un vai tiešām vairāk tika lietots alkohols? Varētu arī pētīt tendenci pēc šādām krīzēm, cik ilgs laiks sabiedrībai vajadzīgs, lai atgrieztos pie ierastā dzīvesveida. Šī pandēmija pagaidām bija saudzīga pret mūsu valsts iedzīvotājiem, ja salīdzinām ar to, kas notiek citviet pasaulē. Bet nezinām, kas mūs sagaida nākotnē, – vai būs vēl kādas citas pandēmijas?
Bez zālēm un alkohola lietošanas literatūrā ir aprakstītas marķiervielas, kuras cilvēks izdala palielinātā stresā vai, pretēji, vielas, kuru veidošanās ierosina labsajūtu un laimes izjūtu cilvēkos. Tās arī var pētīt! Turklāt uz notekūdeņiem balstītā metodoloģija var tikt izmantota, lai noteiktu populācijas skaitu. Ir atsevišķas vielas, piemēram, saldinātāji, kofeīns un daži farmaceitiskie savienojumi, kas tiek asociēti ar iedzīvotāju skaitu. Pētījuma lauks tiešām ir plašs.
Daži pētījumi apliecina, ka sabiedriskajās aptaujās iedzīvotāji uzrāda pat vairākas reizes mazāku alkohola patēriņu, nekā atklāj mājsaimniecību atkritumu tvertnes. Vai var vilkt paralēles ar notekūdeņu pētīšanu?
Jā, šo aspektu jau minēju saistībā ar anketēšanu. Ir pilnīgi normāli, ka gribam parādīt sevi labākā gaismā. Aizpildot anketu par dzīvesstila paradumiem, varam norādīt, ka nesmēķējam, kaut gan vienu cigareti dienā izbaudām. Vai par dzeršanu mēdz būt dažādi aizspriedumi. Ir cilvēki, kas uzskata, ka glāze vīna vai pudele alus dienā nemaz nav alkohola lietošana.
Nesen britu zinātniskajā žurnālā “Nature” bija publikācija, ka par jaunā koronavīrusa patieso klātbūtni sabiedrībā vislabāk var pateikt pilsētu kanalizācijas sistēmu satura pētījumi. Piemēram, viens pētījums liecinājis, ka inficēto ir daudzkārt vairāk, nekā apstiprināts oficiāli. Cita pētījuma rezultāti brīdināja par to, ka cilvēki slimo ar Covid-19, vēl pirms pirmā diagnoze tiek noteikta laboratorijā.
Jā, šobrīd ir daudz pētījumu par Covid-19 klātbūtni notekūdeņos. Pati gan neesmu speciāliste šajā jautājumā, jo vīrusa noteikšana ir saistīta ar genomu sekvencēšanu un tā ir cita zinātnes nozare. Bet, cik saprotu, ar vīrusu notiek ļoti straujas mutācijas apkārtējā vidē un ir problēmas atrast vīrusam raksturīgu genoma segmentu.
Patlaban valda uzskats – notekūdeņos pētot dažādu vīrusu klātbūtni, varētu agrāk atklāt slimības sākumu, pirms vēl ir sākusies epidēmija. Pēc iegūtajiem datiem būtu iespējams secināt, ka sabiedrību masveidā ir skārusi kāda vīrusu izraisīta slimība. Tad varbūt mēs būtu vairāk gatavi šādām krīzēm un varētu pat izbēgt no pandēmijas.
