Kortisoni on hevosilla yleinen hoito esimerkiksi nivelvaivoihin ja kesäihottumaan. Sitä voi päätyä lannan mukana ympäristöön, jossa se on haitallinen eliöille ja kasveille.

Kortisonin pääsyä ja vaikutusta ympäristöön selvitettiin Hevosenlannan kompostointi apevaunulla – Kikkareet kolikoiksi –hankkeen aikana kirjallisuuskatsauksen muodossa.

Kortisoni, glukokortikoidi, kortisoli ja kortikosteroidi

Kortisoni on lisämunuaisen erittämä hormoni, jota käytetään lääkkeenä tulehduksen hillitsemiseen ja kivun lievittämiseen monissa sairauksissa, kuten niveltulehduksissa ja ihottumissa. Glukokortikoidit ovat lisämunuaisen kuorikerroksen tuottamia steroideja, joita kutsutaan usein myös kortisoneiksi. Kortisoli on lisämunuaisen kuorikerroksen tuottama hormoni, jota kutsutaan ”stressihormoniksi”, koska sen määrä lisääntyy stressin aikana.

Kortikosteroidit ovat elimistön tuottamia tai keinotekoisesti valmistettuja hormoneja, joita käytetään tulehdusten ja immuunijärjestelmän sairauksien hoitoon. Lääkintään käytetyistä kortikosteroideista erittyy lantaan 25-60 %. Puolen vuoden varastoinnin aikana pitoisuus laski alle 20 % lähtötasosta. Vaikka kortikosteroidien määriä lannasta on tutkittu vähän, ne vaikuttavat olevan yleisiä. (Rakonjac et al 2022.) Kortikosteroidia havaittiin Pohjois-Espanjan maatilojen lypsyasemien pesuun käytetyssä vedessä yhdessä lukuisten lääkeainejäämien kanssa (Veiga-Gómez et al 2017).

Glukokortikoidien esiintyminen maatalousmaissa on herättänyt huolta, koska niillä on korkea liukoisuus, laajalle levinneitä biologisia vaikutuksia selkärankaisilla ja lisäksi niillä on potentiaalia häiritä elintärkeitä prosesseja, kuten glukoosiaineenvaihduntaa ja immuunitoimintaa. (Leng et al 2023.) Kortikosteroni on yksi yleisimpiä glukokortikoideja.

Eräässä tutkimuksessa viidestä glukokortikoidista vain kahta havaittiin ulosteissa. Tämä voidaan selittää kahdella tekijällä: steroidien erittymisreitillä ja niiden fysiokemiallisilla ominaisuuksilla (Liu et al 2012). Aiemmassa tutkimuksessa havaittiin, että vain 7 % kortisolista erittyy sikojen ulosteiden kautta, kun taas 93 % kortisolista erittyy sikojen virtsan kautta (Palme et al 1996). Glukokortikoideilla on myös pienempi taipumus imeytyä lietteeseen kuin muilla steroideilla. Siksi glukokortikoideja oli enemmän nesteisiin liuenneena kuin kiinteässä muodossa tai kiinnittyneenä kiinteisiin partikkeleihin (Liu et al 2012).

Hormonien hajoamista ympäristössä selvittäneessä tutkimuksessa estrogeeneistä ja testosteronista hajosi viiden päivän aikana inkubaattorissa 30°C lämmössä 91-99 %. Samassa ajassa hydrokortisonista hajosi vain 2,6 %. Kortisonista hajosi 33,5 % ja kortikosteronista 83 %. (Liu et al 2024.)

Kompostoinnin vaikutus

Eräässä tutkimuksessa selvitettiin steroidihormonien, kuten glukokortikoidien kohtaloa, eläinlannan kompostoinnin aikana. Kompostointi kesti 171 päivää ja korkeimmillaan kompostin lämpötila oli 68°C. (Zhang et al 2019.) Aiemmissa tutkimuksissa on osoitettu, että maksimaalinen biohajoavuus saavutetaan, kun kompostin lämpötila on vähintään 55°C. (Colucci et al., 2001; Stentiford, 1996).

Steroidihormonien tutkimuksessa kyseiset vähintään 55°C jaksot olivat vain muutamien päivien mittaisia. Kompostin ominaisuuksilla ja niihin liittyvillä mikrobiaktiivisuuksilla oli tärkeä rooli steroidihormonien kohtalossa kompostointiprosessin aikana. (Zhang et al 2019.)

171 päivän kompostoinnin jälkeen 40,4 % havaituista steroidihormoneista lannassa oli saatua poistettua. Glukokortikoidin määrä ei juuri vähentynyt. Sen pitoisuus oli kuitenkin tutkimuksen pienin, ollen vain 3,26 ng/g, joka oli noin 1/10 000 suurimmista havaituista steroidien pitoisuuksista. (Zhang et al 2019.)

Haitat ympäristölle

Matalat kortisonipitoisuudet voivat jopa edistää kasvien kasvua, mutta suuremmat pitoisuudet ovat kasveille haitallisia (Janeczko et al 2005). Synteettiset valmisteet ovat yleensä rakenteeltaan vakaampia ja säilyvät pidempään ympäristössä, kuin luontaiset aineet (Bártíková et al 2016).

Kortisolista vain pieni osa erittyy sellaisenaan ja tutkimuksessa on maaperästä löydetty kortisolin lisäksi sen 18 aineenvaihduntatuotetta. Aineenvaihduntatuotteiden kokonaispitoisuus oli lähes 30 kertaa suurempi kuin kortisolin, koska kortisoli muuntuu organismeissa lukuisiksi eri yhdisteiksi. (Mitamura et al 2014.)

Kaloilla lyhyt altistuminen kortikosteroideille hedelmöittämättömissä mädeissä johtaa sekä fysiologisiin että käyttäytymiseen liittyviin muutoksiin kaloilla. (Sloman 2010.) Lieroilla kortikostreroidille altistuminen vähensi kypsien munasolujen määrää ja samalla lisääntyminen väheni 50 % (Kwak et al 2021).

Kirjolohilla kortisolille altistuminen vähensi liikkumista sekä agressiivista puolustautumiskäyttäymistä tunkeilijaa kohtaan (Øverli et al 2002). Korkeat kortisolitasot voivat hidastaa kasvua ja heikentää kuntoa sekä aiheuttaa immuunipuutoksia ja kuolleisuutta. Kortisolitasoilla voi olla vaikutusta kirjolohien sosiaaliseen vuorovaikutukseen ja sosiaaliseen asemaan. Kortisolilla käsitellyt kirjolohet joutuivat melko todennäköisesti alistumaan pienemmille käsittelemättömille lajitovereilleen. (Gilmour et al 2005.) Haittavaikutukset voivat kestää koko elämän ajan ja jopa useiden sukupolvien ajan (Vestel et al 2017; Bal et al 2017.)

Kyyhkyillä glukokortikoidit aiheuttivat muutoksia imukudoksissa, lihasten surkastumista, maksan ja munuaisten rasvoittumista, sukurauhasten surkastumista sekä veressä kalsium- ja triglyseriditasojen merkittävä nousua (Duchatel et al 1993). Etanoilla glukokortikoidi hidasti jalkalihasten toimintaa ja haittasi ryömimistä (Silant’eva et al 2020).

Glukokortikoidi on tutkimuksessa aiheuttanut rotilla siittiöiden liikkuvuuden ja tuottavuuden laskua sekä lisäksi poikkeavia siittiöiden määriä. Altistuneiden rottien hedelmällisyys laski merkittävästi. (Borges et al 2017.) Kortikosteronilla on havaittu olevan vaikutusta hiiri- ja rottaemojen hoivakäyttäytymiseen (Rees et al 2004).

Johtopäätökset

Kortisoni, glukokortikoidi, kortisoli ja kortikosteroidi ovat haitallisia ympäristölle ja niiden pääsyä sinne tulisi välttää. Tämä onnistuu parhaiten välttämällä turhaa lääkitsemistä ja hävittämällä pakkaukset asianmukaisesti. Myös eläinten turhaa stressiä tulisi pyrkiä välttämään.

Edes kompostoimalla ei saada jäämiä juurikaan vähennettyä. Jäämät erittyvät pääasiallisesti virtsaan ja sen varastointiin ja jatkokäsittelyyn onkin syytä kiinnittää huomiota. Lääkityn eläimen paikka ei ole laitumella missä virtsan mukana erittyvät jäämät jäävät luontoon.

---

Kirjoittaja:

Janne Niiranen, projektityöntekijä, Savonia-AMK

---

Lähteet:

Bal, N., Kumar, A., Du, J., Nugegoda, D. 2017. Multigenerational effects of two glucocorticoids (prednisolone and dexamethasone) on life-history parameters of crustacean Ceriodaphnia dubia (Cladocera). Environmental Pollution, 225, 569-578.

Bártíková, Hana, Podlipná, Radka, Skálová, Lenka. 2016. Veterinary drugs in the environment and their toxicity to plants. Chemosphere, Volume 144, 2016, Pages 2290-2301, ISSN 0045-6535. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2015.10.137.

Borges, Cibele dos S., Dias, Ana Flávia M.G., Silva, Patricia V., Rosa, Josiane Lima, Guerra, Marina T., Silva, Raquel F., Kiguti, Luiz Ricardo A., Pupo, André S., Kempinas, Wilma De G. 2017. Long-term adverse effects on reproductive function in male rats exposed prenatally to the glucocorticoid betamethasone. Toxicology, Volume 376, 2017, Pages 15-22, ISSN 0300-483X. https://doi.org/10.1016/j.tox.2016.04.005.

Colucci, M. S., Bork, H., Topp, E. 2001. Persistence of estrogenic hormones in agricultural soils: I. 17β‐estradiol and estrone. Journal of Environmental Quality, 30(6), 2070-2076.

Duchatel, J. P., Beduin, J. M., Jauniaux, T., Coignoul, F., Vindevogel, H. 1993. Glucocorticoids as doping agents in homing pigeons. In Annales De Medecine Veterinaire (Vol. 137, No. 8). ULg-Université de Liège, Liège, Belgium.

Gilmour, K. M., DiBattista, J. D., Thomas, J. B. 2005. Physiological causes and consequences of social status in salmonid fish. Integrative and comparative biology, 45(2), 263-273.

Janeczko, A., Skoczowski, A. 2005. Mammalian sex hormones in plants. Folia Histochemica et cytobiologica, 43(2), 71-79.

Kwak, J. I., An, Y. J. 2021. Assessing potential indicator of endocrine-disrupting property of chemicals using soil invertebrates. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology, 245, 109036.

Liu, Shan, Ying, Guang-Guo, Zhang, Rui-Quan, Zhou, Li-Jun, Lai, Hua-Jie, Chen, Zhi-Feng. 2012. Fate and occurrence of steroids in swine and dairy cattle farms with different farming scales and wastes disposal systems. Environmental Pollution, Volume 170, 2012, Pages 190-201, ISSN 0269-7491. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2012.07.016.

Liu, Xiangyu, Wang, Zeming, Wang, Xiu, Liu, Juan, Waigi, Michael Gatheru. 2024. Conversion of estriol to estrone: A bacterial strategy for the catabolism of estriol. Ecotoxicology and Environmental Safety, Volume 280, 2024, 116564, ISSN 0147-6513. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2024.116564.

Mitamura, K., Satoh, R., Kamibayashi, M., Sato, K., Iida, T., Ikegawa, S. 2014. Simultaneous determination of 18 tetrahydrocorticosteroid sulfates in human urine by liquid chromatography/electrospray ionization-tandem mass spectrometry. Steroids, 85, 18-29.

Palme, R., Fischer, P., Schildorfer, H., Ismail, M. N. 1996. Excretion of infused 14C-steroid hormones via faeces and urine in domestic livestock. Animal Reproduction Science, 43(1), 43-63.

Rakonjac, Nikola, van der Zee, Sjoerd E.A.T.M., Wipfler, Louise, Roex, Erwin, Kros, Hans. 2022. Emission estimation and prioritization of veterinary pharmaceuticals in manure slurries applied to soil. Science of The Total Environment. Volume 815, 2022. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.152938.

Rees, S. L., Panesar, S., Steiner, M., Fleming, A. S. 2004. The effects of adrenalectomy and corticosterone replacement on maternal behavior in the postpartum rat. Hormones and Behavior, 46(4), 411-419.

Silant’eva, D.I., Moiseeva, M.V., Andrianov, V.V., Baltin, M.E., Kamalov, M.I., Gainutdinov, K.L., Batlina, T.V., Deryabina, I.B. 2020. The Effects of Repeated Administration of the Micellar Complex of Methylprednisolone on the Locomotor Activity of a Terrestrial Snails. Bull Exp Biol Med 170, 5–9 (2020). https://doi.org/10.1007/s10517-020-04993-5

Sloman, Katherine A. 2010. Exposure of ova to cortisol pre-fertilisation affects subsequent behaviour and physiology of brown trout. Hormones and Behavior, Volume 58, Issue 3, 2010, Pages 433-439, ISSN 0018-506X. https://doi.org/10.1016/j.yhbeh.2010.05.010.

Stentiford, E. I. 1996. Composting control: principles and practice. In The science of composting (pp. 49-59). Dordrecht: Springer Netherlands.

Veiga-Gómez, María, Nebot, Carolina, Franco, Carlos Manuel, Miranda Jose Manuel, Vázquez, Beatriz, Cepeda, Alberto. 2017. Identification and quantification of 12 pharmaceuticals in water collected from milking parlors: Food safety implications, Journal of Dairy Science, Volume 100, Issue 5, 2017, Pages 3373-3383, ISSN 0022-0302. https://doi.org/10.3168/jds.2016-12227.

Vestel, J. S., Hong, J. Y., Meng, Q., Naumann, B. D., Robson, M. G., Sargent, E. V. 2017. The endocrine disruption potential of betamethasone using Japanese medaka as a fish model. Human and Ecological Risk Assessment: An International Journal, 23(4), 879-894.

Zhang, Jin-Na, Yang, Lei, Zhang, Min, Liu, You-Sheng, Zhao, Jian-Liang, He, Liang-Ying, Zhang, Qian-Qian, Ying, Guang-Guo. 2019. Persistence of androgens, progestogens, and glucocorticoids during commercial animal manure composting process. Science of The Total Environment, Volume 665, 2019, Pages 91-99, ISSN 0048-9697. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.02.120.

Øverli, Øyvind, Kotzian, Susann, Winberg, Svante. 2002. Effects of Cortisol on Aggression and Locomotor Activity in Rainbow Trout. Hormones and Behavior, Volume 42, Issue 1, 2002, Pages 53-61, ISSN 0018-506X. https://doi.org/10.1006/hbeh.2002.1796.

---