Klormekvat jeregulator rasta biljakačija je upotreba u žitaricama u porastu u Sjevernoj Americi. Toksikološke studije pokazale su da izloženost klormekvatu može smanjiti plodnost i uzrokovati štetu fetusu u razvoju u dozama ispod dopuštene dnevne doze koju su utvrdila regulatorna tijela. Ovdje izvještavamo o prisutnosti klormekvata u uzorcima urina prikupljenim od stanovništva SAD-a, sa stopama detekcije od 69%, 74% i 90% u uzorcima prikupljenim 2017., 2018.–2022. i 2023. godine. Od 2017. do 2022. godine u uzorcima su otkrivene niske koncentracije klormekvata, a od 2023. godine koncentracije klormekvata u uzorcima su značajno porasle. Također smo primijetili da se klormekvat češće nalazi u proizvodima od zobi. Ovi rezultati i podaci o toksičnosti klormekvata izazivaju zabrinutost zbog trenutnih razina izloženosti i pozivaju na opsežnija ispitivanja toksičnosti, nadzor hrane i epidemiološke studije kako bi se procijenio utjecaj izloženosti klormekvatu na ljudsko zdravlje.
Ova studija izvještava o prvom otkrivanju klormekvata, agrokemikalije s razvojnom i reproduktivnom toksičnošću, u populaciji SAD-a i u američkoj opskrbi hranom. Dok su slične razine kemikalije pronađene u uzorcima urina od 2017. do 2022., značajno povišene razine pronađene su u uzorku iz 2023. Ovaj rad naglašava potrebu za širim praćenjem klormekvata u uzorcima hrane i ljudi u Sjedinjenim Državama, kao i toksikološkim i toksikološkim epidemiološkim studijama klormekvata, budući da je ova kemikalija novi kontaminant s dokumentiranim štetnim učincima na zdravlje pri niskim dozama u studijama na životinjama.
Klormekvat je poljoprivredna kemikalija prvi put registrirana u Sjedinjenim Državama 1962. godine kao regulator rasta biljaka. Iako je trenutno dopuštena samo za upotrebu na ukrasnom biljkama u Sjedinjenim Državama, odluka Američke agencije za zaštitu okoliša (EPA) iz 2018. godine dopustila je uvoz prehrambenih proizvoda (uglavnom žitarica) tretiranih klormekvatom [1]. U EU, Ujedinjenom Kraljevstvu i Kanadi klormekvat je odobren za upotrebu na prehrambenim usjevima, uglavnom pšenici, zobi i ječmu. Klormekvat može smanjiti visinu stabljike, čime se smanjuje vjerojatnost uvijanja usjeva, što otežava žetvu. U Ujedinjenom Kraljevstvu i EU, klormekvat je općenito najčešće otkriveni ostatak pesticida u žitaricama, što je dokumentirano u dugoročnim studijama praćenja [2, 3].
Iako je klormekvat odobren za upotrebu na usjevima u dijelovima Europe i Sjeverne Amerike, pokazuje toksikološka svojstva na temelju povijesnih i nedavno objavljenih eksperimentalnih studija na životinjama. Učinke izloženosti klormekvatu na reproduktivnu toksičnost i plodnost prvi su put opisali početkom 1980-ih danski uzgajivači svinja koji su primijetili smanjene reproduktivne performanse kod svinja uzgojenih na žitaricama tretiranim klormekvatom. Ta su opažanja kasnije ispitana u kontroliranim laboratorijskim pokusima na svinjama i miševima, u kojima su ženke svinja hranjene žitaricama tretiranim klormekvatom pokazale poremećaje u estrusu i parenju u usporedbi s kontrolnim životinjama hranjenima prehranom bez klormekvata. Osim toga, mužjaci miševa izloženi klormekvatu putem hrane ili vode za piće tijekom razvoja pokazali su smanjenu sposobnost oplodnje sperme in vitro. Nedavne studije reproduktivne toksičnosti klormekvata pokazale su da je izloženost štakora klormekvatu tijekom osjetljivih razdoblja razvoja, uključujući trudnoću i rani život, rezultirala odgođenim pubertetom, smanjenom pokretljivošću spermija, smanjenom težinom muških reproduktivnih organa i smanjenom razinom testosterona. Studije razvojne toksičnosti također pokazuju da izloženost klormekvatu tijekom trudnoće može uzrokovati rast fetusa i metaboličke abnormalnosti. Druge studije nisu pronašle učinak klormekvata na reproduktivnu funkciju kod ženki miševa i mužjaka svinja, a nijedna naknadna studija nije pronašla učinak klormekvata na plodnost mužjaka miševa izloženih klormekvatu tijekom razvoja i postnatalnog života. Dvosmisleni podaci o klormekvatu u toksikološkoj literaturi mogu biti posljedica razlika u testnim dozama i mjerenjima, kao i izbora modelnih organizama i spola pokusnih životinja. Stoga su potrebna daljnja istraživanja.
Iako su nedavne toksikološke studije pokazale učinke klormekvata na razvoj, reprodukciju i endokrini sustav, mehanizmi kojima se ti toksikološki učinci javljaju nisu poznati. Neke studije sugeriraju da klormekvat možda ne djeluje putem dobro definiranih mehanizama endokrinih disruptivnih kemikalija, uključujući estrogenske ili androgene receptore, te ne mijenja aktivnost aromataze. Drugi dokazi sugeriraju da klormekvat može uzrokovati nuspojave mijenjajući biosintezu steroida i uzrokujući stres endoplazmatskog retikuluma.
Iako je klormekvat sveprisutno prisutan u uobičajenoj europskoj hrani, broj biomonitoring studija koje procjenjuju izloženost ljudi klormekvatu relativno je malen. Klormekvat ima kratko vrijeme poluraspada u tijelu, otprilike 2-3 sata, a u studijama koje su uključivale dobrovoljce, većina eksperimentalnih doza izlučena je iz tijela unutar 24 sata. U uzorcima opće populacije iz Ujedinjenog Kraljevstva i Švedske, klormekvat je otkriven u urinu gotovo 100% sudionika studije u značajno većim frekvencijama i koncentracijama nego drugi pesticidi poput klorpirifosa, piretroida, tiabendazola i metabolita mankozeba. Studije na svinjama pokazale su da se klormekvat može naći i u serumu te da se može prenijeti u mlijeko, ali te matrice nisu proučavane na ljudima ili drugim eksperimentalnim životinjskim modelima, iako njegova prisutnost u serumu i mlijeku može biti povezana s reproduktivnom štetom od kemikalija. Postoje važni učinci izloženosti tijekom trudnoće i kod dojenčadi.
U travnju 2018. godine, Američka agencija za zaštitu okoliša objavila je prihvatljive razine tolerancije klormekvata u uvoznoj zobi, pšenici, ječmu i određenim životinjskim proizvodima, čime je dopušten uvoz klormekvata u američku opskrbu hranom. Dopušteni sadržaj zobi naknadno je povećan 2020. godine. Kako bi se okarakterizirao utjecaj tih odluka na pojavu i prevalenciju klormekvata u odrasloj populaciji SAD-a, ova pilot studija mjerila je količinu klormekvata u urinu ljudi iz tri geografske regije SAD-a od 2017. do 2023. godine, a zatim ponovno 2022. godine, te sadržaj klormekvata u proizvodima od zobi i pšenice kupljenim u Sjedinjenim Državama 2023. godine.
Uzorci prikupljeni u tri geografske regije između 2017. i 2023. korišteni su za mjerenje razine klormekvata u urinu stanovnika SAD-a. Dvadeset i jedan uzorak urina prikupljen je od anonimiziranih trudnica koje su dale pristanak u vrijeme poroda prema protokolu koji je 2017. odobrio Odbor za institucionalnu reviziju (IRB) Medicinskog sveučilišta Južne Karoline (MUSC, Charleston, SC, SAD). Uzorci su pohranjeni na 4 °C do 4 sata, zatim alikvotirani i zamrznuti na -80 °C. Dvadeset i pet uzoraka urina odraslih kupljeno je od tvrtke Lee Biosolutions, Inc (Maryland Heights, MO, SAD) u studenom 2022., što predstavlja jedan uzorak prikupljen od listopada 2017. do rujna 2022., a prikupljeni su od volontera (13 muškaraca i 12 žena) posuđenih zbirci Maryland Heights, Missouri. Uzorci su pohranjeni na -20 °C odmah nakon prikupljanja. Osim toga, 50 uzoraka urina prikupljenih od volontera s Floride (25 muškaraca, 25 žena) u lipnju 2023. kupljeno je od tvrtke BioIVT, LLC (Westbury, NY, SAD). Uzorci su pohranjeni na 4 °C dok nisu prikupljeni svi uzorci, zatim su alikvotirani i zamrznuti na -20 °C. Tvrtka dobavljač dobila je potrebno odobrenje IRB-a za obradu ljudskih uzoraka i pristanak za prikupljanje uzoraka. Nisu navedeni nikakvi osobni podaci ni u jednom od testiranih uzoraka. Svi uzorci poslani su smrznuti na analizu. Detaljne informacije o uzorcima mogu se pronaći u Tablici dodatnih informacija S1.
Kvantifikacija klormekvata u uzorcima ljudskog urina određena je LC-MS/MS metodom u HSE istraživačkom laboratoriju (Buxton, UK) prema metodi koju su objavili Lindh i suradnici, neznatno modificiranoj 2011. godine. Ukratko, uzorci su pripremljeni miješanjem 200 μl nefiltriranog urina s 1,8 ml 0,01 M amonijevog acetata koji sadrži interni standard. Uzorak je zatim ekstrahiran pomoću HCX-Q kolone, prvo kondicioniran metanolom, zatim s 0,01 M amonijevog acetata, ispran s 0,01 M amonijevog acetata i eluiran s 1% mravlje kiseline u metanolu. Uzorci su zatim naneseni na C18 LC kolonu (Synergi 4 µ Hydro-RP 150 × 2 mm; Phenomenex, UK) i odvojeni pomoću izokratske mobilne faze koja se sastoji od 0,1% mravlje kiseline:metanola 80:20 pri brzini protoka 0,2 ml/min. Reakcijske prijelaze odabrane masenom spektrometrijom opisali su Lindh i suradnici. 2011. Granica detekcije bila je 0,1 μg/L, kako je navedeno u drugim studijama.
Koncentracije klormekvata u urinu izražene su kao μmol klormekvata/mol kreatinina i pretvorene u μg klormekvata/g kreatinina kako je navedeno u prethodnim studijama (pomnoženo s 1,08).
Anresco Laboratories, LLC testirao je uzorke zobi (25 konvencionalnih i 8 organskih) i pšenice (9 konvencionalnih) na klormekvat (San Francisco, Kalifornija, SAD). Uzorci su analizirani s modifikacijama prema objavljenim metodama [19]. LOD/LOQ za uzorke zobi u 2022. i za sve uzorke pšenice i zobi u 2023. postavljeni su na 10/100 ppb odnosno 3/40 ppb. Detaljne informacije o uzorcima mogu se pronaći u Dodatnoj tablici S2.
Koncentracije klormekvata u urinu grupirane su prema geografskoj lokaciji i godini prikupljanja, s izuzetkom dva uzorka prikupljena 2017. iz Maryland Heightsa u Missouriju, koji su grupirani s drugim uzorcima iz 2017. iz Charlestona u Južnoj Karolini. Uzorci ispod granice detekcije klormekvata tretirani su kao postotak detekcije podijeljen s kvadratnim korijenom iz 2. Podaci nisu bili normalno distribuirani, pa su za usporedbu medijana između skupina korišteni neparametrijski Kruskal-Wallisov test i Dunnov test višestruke usporedbe. Svi izračuni provedeni su u GraphPad Prism-u (Boston, MA).
Klormekvat je otkriven u 77 od 96 uzoraka urina, što predstavlja 80% svih uzoraka urina. U usporedbi s 2017. i 2018.–2022., uzorci iz 2023. otkriveni su češće: testirano je 16 od 23 uzorka (ili 69%) i 17 od 23 uzorka (ili 74%), te 45 od 50 uzoraka (tj. 90%). (Tablica 1). Prije 2023. godine, koncentracije klormekvata otkrivene u dvije skupine bile su ekvivalentne, dok su koncentracije klormekvata otkrivene u uzorcima iz 2023. bile značajno veće nego u uzorcima iz prethodnih godina (Slika 1A,B). Rasponi detektabilnih koncentracija za uzorke iz 2017., 2018.–2022. i 2023. bili su od 0,22 do 5,4, od 0,11 do 4,3 i od 0,27 do 52,8 mikrograma klormekvata po gramu kreatinina. Srednje vrijednosti za sve uzorke u 2017., 2018.–2022. i 2023. iznose 0,46, 0,30 i 1,4. Ovi podaci upućuju na to da bi izloženost mogla potrajati s obzirom na kratko vrijeme poluraspada klormekvata u tijelu, s nižim razinama izloženosti između 2017. i 2022. te višim razinama izloženosti u 2023. godini.
Koncentracija klormekvata za svaki pojedinačni uzorak urina prikazana je kao jedna točka s stupcima iznad srednje vrijednosti i stupcima pogreške koji predstavljaju +/- standardnu pogrešku. Koncentracije klormekvata u urinu izražene su u mcg klormekvata po gramu kreatinina na linearnoj i logaritamskoj skali. Za testiranje statističke značajnosti korištena je neparametrijska Kruskal-Wallisova analiza varijance s Dunnovim testom višestruke usporedbe.
Uzorci hrane kupljeni u Sjedinjenim Državama 2022. i 2023. godine pokazali su detektabilne razine klormekvata u svim od 25 tradicionalnih proizvoda od zobi osim u dva, s koncentracijama u rasponu od nedetektabilnih do 291 μg/kg, što ukazuje na klormekvat u zobi. Prevalencija vegetarijanstva je visoka. Uzorci prikupljeni 2022. i 2023. godine imali su slične prosječne razine: 90 µg/kg odnosno 114 µg/kg. Samo jedan uzorak od osam organskih proizvoda od zobi imao je detektabilni sadržaj klormekvata od 17 µg/kg. Također smo primijetili niže koncentracije klormekvata u dva od devet testiranih proizvoda od pšenice: 3,5 odnosno 12,6 μg/kg.
Ovo je prvo izvješće o mjerenju klormekvata u urinu kod odraslih osoba koje žive u Sjedinjenim Državama i u populacijama izvan Ujedinjenog Kraljevstva i Švedske. Trendovi biomonitoringa pesticida među više od 1000 adolescenata u Švedskoj zabilježili su 100%-tnu stopu detekcije klormekvata od 2000. do 2017. Prosječna koncentracija u 2017. iznosila je 0,86 mikrograma klormekvata po gramu kreatinina i čini se da se s vremenom smanjivala, s najvišom prosječnom razinom od 2,77 u 2009. U Ujedinjenom Kraljevstvu, biomonitoring je otkrio mnogo veću prosječnu koncentraciju klormekvata od 15,1 mikrograma klormekvata po gramu kreatinina između 2011. i 2012., iako su ti uzorci prikupljeni od ljudi koji žive u poljoprivrednim područjima. Nije bilo razlike u izloženosti. Incident s prskanjem [15]. Naša studija američkog uzorka od 2017. do 2022. godine otkrila je niže srednje razine u usporedbi s prethodnim studijama u Europi, dok su u uzorku iz 2023. godine srednje razine bile usporedive sa švedskim uzorkom, ali niže od uzorka u Ujedinjenom Kraljevstvu.
Ove razlike u izloženosti između regija i vremenskih točaka mogu odražavati razlike u poljoprivrednim praksama i regulatornom statusu klormekvata, što u konačnici utječe na razine klormekvata u prehrambenim proizvodima. Na primjer, koncentracije klormekvata u uzorcima urina bile su značajno više 2023. u usporedbi s prethodnim godinama, što može odražavati promjene povezane s regulatornim akcijama EPA-e vezanim uz klormekvat (uključujući ograničenja klormekvata u hrani 2018.). Opskrba hranom u SAD-u u bliskoj budućnosti. Podići standarde potrošnje zobi do 2020. Ove akcije omogućuju uvoz i prodaju poljoprivrednih proizvoda tretiranih klormekvatom, na primjer, iz Kanade. Kašnjenje između regulatornih promjena EPA-e i povišenih koncentracija klormekvata pronađenih u uzorcima urina 2023. može se objasniti nizom okolnosti, kao što su kašnjenja u usvajanju poljoprivrednih praksi koje koriste klormekvat, kašnjenja američkih tvrtki u pregovorima o trgovinskim sporazumima i privatnih pojedinaca koji imaju kašnjenja u kupnji zobi zbog iscrpljivanja starih zaliha proizvoda i/ili zbog duljeg roka trajanja proizvoda od zobi.
Kako bismo utvrdili odražavaju li koncentracije uočene u uzorcima urina iz SAD-a potencijalnu prehrambenu izloženost klormekvatu, izmjerili smo klormekvat u proizvodima od zobi i pšenice kupljenima u SAD-u 2022. i 2023. godine. Proizvodi od zobi sadrže klormekvat češće od proizvoda od pšenice, a količina klormekvata u različitim proizvodima od zobi varira, s prosječnom razinom od 104 ppb, moguće zbog opskrbe iz Sjedinjenih Država i Kanade, što može odražavati razlike u upotrebi ili nekorištenju između proizvoda proizvedenih od zobi tretirane klormekvatom. Nasuprot tome, u uzorcima hrane iz Ujedinjenog Kraljevstva, klormekvat je obilniji u proizvodima na bazi pšenice poput kruha, s klormekvatom otkrivenim u 90% uzoraka prikupljenih u Ujedinjenom Kraljevstvu između srpnja i rujna 2022. Prosječna koncentracija je 60 ppb. Slično tome, klormekvat je također otkriven u 82% uzoraka zobi u Ujedinjenom Kraljevstvu u prosječnoj koncentraciji od 1650 ppb, što je više od 15 puta više nego u uzorcima iz SAD-a, što može objasniti veće koncentracije u urinu uočene u uzorcima iz Ujedinjenog Kraljevstva.
Naši rezultati biomonitoringa pokazuju da se izloženost klormekvatu dogodila prije 2018. godine, iako tolerancija na klormekvat putem prehrane nije utvrđena. Iako se klormekvat ne kontrolira u hrani u Sjedinjenim Državama i ne postoje povijesni podaci o koncentracijama klormekvata u hrani koja se prodaje u Sjedinjenim Državama, s obzirom na kratko vrijeme poluraspada klormekvata, sumnjamo da bi ta izloženost mogla biti prehrambena. Osim toga, prekursori kolina u proizvodima od pšenice i jajima u prahu prirodno tvore klormekvat na visokim temperaturama, poput onih koje se koriste u preradi i proizvodnji hrane, što rezultira koncentracijama klormekvata u rasponu od 5 do 40 ng/g. Naši rezultati testiranja hrane pokazuju da su neki uzorci, uključujući organski proizvod od zobi, sadržavali klormekvat u razinama sličnim onima prijavljenima u studijama prirodno prisutnog klormekvata, dok su mnogi drugi uzorci sadržavali više razine klormekvata. Stoga su razine koje smo primijetili u urinu do 2023. vjerojatno posljedica prehrambene izloženosti klormekvatu nastalom tijekom prerade i proizvodnje hrane. Opažene razine u 2023. vjerojatno su posljedica prehrambene izloženosti spontano proizvedenom klormekvatu i uvezenim proizvodima tretiranim klormekvatom u poljoprivredi. Razlike u izloženosti klormekvatu među našim uzorcima mogu biti i posljedica geografskog položaja, različitih prehrambenih obrazaca ili profesionalne izloženosti klormekvatu kada se koristi u staklenicima i rasadnicima.
Naša studija sugerira da su potrebni veći uzorci i raznolikiji uzorak hrane tretirane klormekvatom kako bi se u potpunosti procijenili potencijalni prehrambeni izvori klormekvata kod osoba s niskom izloženošću. Buduće studije, uključujući analizu povijesnih uzoraka urina i hrane, upitnike o prehrani i zanimanjima, kontinuirano praćenje klormekvata u konvencionalnoj i organskoj hrani u Sjedinjenim Državama i uzorke biomonitoringa, pomoći će u rasvjetljavanju uobičajenih čimbenika izloženosti klormekvatu u populaciji SAD-a.
Vjerojatnost povećanih razina klormekvata u uzorcima urina i hrane u Sjedinjenim Državama u nadolazećim godinama tek treba utvrditi. U Sjedinjenim Državama klormekvat je trenutno dopušten samo u uvoznim proizvodima od zobi i pšenice, ali Agencija za zaštitu okoliša trenutno razmatra njegovu poljoprivrednu upotrebu u domaćim neorganskim usjevima. Ako se takva domaća upotreba odobri zajedno s raširenom poljoprivrednom praksom klormekvata u inozemstvu i domaćoj primjeni, razine klormekvata u zobi, pšenici i drugim proizvodima od žitarica mogle bi nastaviti rasti, što dovodi do većih razina izloženosti klormekvatu. Ukupna populacija SAD-a.
Trenutne koncentracije klormekvata u urinu u ovoj i drugim studijama ukazuju na to da su pojedinačni donori uzoraka bili izloženi klormekvatu u razinama koje su bile ispod objavljene referentne doze (RfD) Američke agencije za zaštitu okoliša (0,05 mg/kg tjelesne težine dnevno), pa su prihvatljive. Dnevni unos je nekoliko redova veličine niži od vrijednosti unosa koju je objavila Europska agencija za sigurnost hrane (ADI) (0,04 mg/kg tjelesne težine dnevno). Međutim, napominjemo da objavljene toksikološke studije klormekvata sugeriraju da bi ponovna procjena ovih sigurnosnih pragova mogla biti potrebna. Na primjer, miševi i svinje izložene dozama ispod trenutne RfD i ADI (0,024 odnosno 0,0023 mg/kg tjelesne težine dnevno) pokazali su smanjenu plodnost. U drugoj toksikološkoj studiji, izloženost tijekom trudnoće dozama ekvivalentnim razini bez uočenih štetnih učinaka (NOAEL) od 5 mg/kg (korištenoj za izračun referentne doze Američke agencije za zaštitu okoliša) rezultirala je promjenama u rastu i metabolizmu fetusa, kao i promjenama u sastavu tijela. Novorođeni miševi. Osim toga, regulatorni pragovi ne uzimaju u obzir štetne učinke mješavina kemikalija koje mogu utjecati na reproduktivni sustav, za koje je dokazano da imaju aditivne ili sinergijske učinke pri dozama nižim od izloženosti pojedinačnim kemikalijama, uzrokujući potencijalne probleme s reproduktivnim zdravljem. Zabrinutost zbog posljedica povezanih s trenutnim razinama izloženosti, posebno za one s višim razinama izloženosti u općoj populaciji u Europi i SAD-u.
Ova pilot studija o izloženosti novim kemikalijama u Sjedinjenim Državama pokazuje da je klormekvat prisutan u američkoj hrani, prvenstveno u proizvodima od zobi, kao i u većini otkrivenih uzoraka urina prikupljenih od gotovo 100 ljudi u SAD-u, što ukazuje na kontinuiranu izloženost klormekvatu. Štoviše, trendovi u tim podacima sugeriraju da su se razine izloženosti povećale i da bi se mogle nastaviti povećavati u budućnosti. S obzirom na toksikološke probleme povezane s izloženošću klormekvatu u studijama na životinjama i široko rasprostranjenu izloženost opće populacije klormekvatu u europskim zemljama (a sada vjerojatno i u Sjedinjenim Državama), zajedno s epidemiološkim i studijama na životinjama, postoji hitna potreba za praćenjem klormekvata u hrani i kod ljudi. Važno je razumjeti potencijalne zdravstvene opasnosti ove poljoprivredne kemikalije pri razinama izloženosti značajnim za okoliš, posebno tijekom trudnoće.
Vrijeme objave: 04.06.2024.