土壌中でのキラル薬物のエナンチオスペシフィックな挙動

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Environ. Pollut..2020 Jul;262:114364. S0269-7491(19)36257-8. doi: 10.1016/j.envpol.2020.114364.Epub 2020-03-11.

土壌中でのキラル薬物のエナンチオスペシフィックな挙動

Enantiospecific behaviour of chiral drugs in soil.

Sophie Bertin
Kyari Yates
Bruce Petrie

PMID: 32443211 DOI: 10.1016/j.envpol.2020.114364.

抄録

改良された農業用土壌におけるキラルな医薬品や違法薬物の挙動や効果における立体化学の重要性は、これまで見過ごされてきた。そこで本研究は、ナプロキセン、イブプロフェン、サルブタモール、ビソプロロール、メトプロロール、プロプラノロール、アセブトロール、アテノロール、クロルフェニラミン、アンフェタミン、フルオキセチン、シタロプラムなど、化学的に多様なキラル薬物のエナンチオ特異的挙動を土壌小宇宙で調査することを目的としています。イブプロフェン、ナプロキセン、アテノロール、アセブトロール、アンフェタミンのエナンチオマー組成の有意な変化が56d以内に観察された。エナンチオマーの富化は、薬理学的に活性な形態（例えば、S(-)-アテノロール）または薬物のあまり活性でない/非活性な形態（例えば、R(-)-アンフェタミン）を好むことができるので、これは重要である。単一エナンチオマー小宇宙は、エナンチオスペシフィックな分解が、アテノロールおよびアンフェタミンのエナンチオマー濃縮に関与していることを示した。しかし、ナプロキセンとイブプロフェンのエナンチオマーは、1つのエナンチオマーがその抗エナンチオマーに変換するキラル反転の影響を受けていた。興味深いことに、キラル反転は双方向性であり、土壌中で報告されたのはこれが初めてである。したがって、活性の低いエナンチオマーを、再生廃水やバイオソリッドを肥料として灌漑して土壌に導入すると、活性の高いエナンチオマーが形成されたり、逆に活性の高いエナンチオマーが形成されたりする可能性がある。改良された土壌におけるキラル薬物のリスクを過小評価しないためにも、この現象をリスク評価の枠組みで考慮する必要がある。

The importance of stereochemistry on the behaviour and effects of chiral pharmaceutical and illicit drugs in amended agricultural soils has been over looked to date. Therefore, this study was aimed at investigating the enantiospecific behaviour of a chemically diverse range of chiral drugs including naproxen, ibuprofen, salbutamol, bisoprolol, metoprolol, propranolol, acebutolol, atenolol, chlorpheniramine, amphetamine, fluoxetine and citalopram in soil microcosms. Considerable changes of the enantiomeric composition of ibuprofen, naproxen, atenolol, acebutolol and amphetamine were observed within 56 d. This is significant as enantiomer enrichment can favour the pharmacologically active (e.g., S(-)-atenolol) or less/non-active forms of the drug (e.g., R(-)-amphetamine). Single enantiomer microcosms showed enantiospecific degradation was responsible for enantiomer enrichment of atenolol and amphetamine. However, naproxen and ibuprofen enantiomers were subject to chiral inversion whereby one enantiomer converts to its antipode. Interestingly, chiral inversion was bidirectional and this is the first time it is reported in soil. Therefore, introduction of the less active enantiomer to soil through irrigation with reclaimed wastewater or biosolids as fertiliser can result in the formation of its active enantiomer, or vice versa. This phenomenon needs considered in risk assessment frameworks to avoid underestimating the risk posed by chiral drugs in amended soils.