Klormekvat je aregulator rasta biljakačija se upotreba u usjevima žitarica povećava u Sjevernoj Americi.Toksikološke studije su pokazale da izloženost klormekvatu može smanjiti plodnost i uzrokovati štetu fetusu u razvoju pri dozama ispod dopuštene dnevne doze koju su utvrdila regulatorna tijela.Ovdje izvješćujemo 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., odnosno 2023. godine.Od 2017. do 2022. godine u uzorcima su utvrđene niske koncentracije klormekvata, a od 2023. koncentracije klormekvata u uzorcima značajno su porasle.Također smo primijetili da se klormekvat češće nalazi u proizvodima od zobi.Ovi rezultati i podaci o toksičnosti za klormekvat izazivaju zabrinutost o trenutnim razinama izloženosti i zahtijevaju opsežnija ispitivanja toksičnosti, nadzor hrane i epidemiološke studije kako bi se procijenio utjecaj izloženosti klormekvatu na ljudsko zdravlje.
Ova studija izvješćuje o prvom otkrivanju klormekvata, agrokemikalije s razvojnom i reproduktivnom toksičnošću, u populaciji SAD-a iu američkoj opskrbi hranom.Dok su slične razine kemikalije pronađene u uzorcima urina od 2017. do 2022. godine, značajno povišene razine pronađene su u uzorku iz 2023. godine.Ovaj rad naglašava potrebu za širim praćenjem klormekvata u hrani i ljudskim uzorcima u Sjedinjenim Državama, kao i toksikologiju i toksikologiju.Epidemiološke studije klormekvata, budući da je ova kemikalija kontaminant u nastajanju 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 trenutačno dopuštena samo za upotrebu na ukrasnom bilju u Sjedinjenim Državama, odluka američke Agencije za zaštitu okoliša (EPA) iz 2018. 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 da se usjev iskrivi, što otežava žetvu.U Ujedinjenom Kraljevstvu i EU klormekvat je općenito najčešće otkriveni ostatak pesticida u žitaricama i žitaricama, kao 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 temeljena na povijesnim i nedavno objavljenim eksperimentalnim studijama na životinjama.Učinke izloženosti klormekvatu na reproduktivnu toksičnost i plodnost prvi su opisali ranih 1980-ih danski uzgajivači svinja koji su primijetili smanjenu reproduktivnu sposobnost kod svinja uzgajanih na žitaricama tretiranim klormekvatom.Ta su zapažanja kasnije ispitana u kontroliranim laboratorijskim pokusima na svinjama i miševima, u kojima su ženke svinja hranjene žitaricama tretiranim klormekvatom pokazale poremećaje u estrusnim ciklusima i parenju u usporedbi s kontrolnim životinjama hranjenim hranom bez klormekvata.Osim toga, mužjaci miševa izloženi klormekvatu kroz hranu ili vodu za piće tijekom razvoja pokazali su smanjenu sposobnost oplodnje sperme in vitro.Nedavna istraživanja reproduktivne toksičnosti klormekvata pokazala 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 otkrile učinak klormekvata na reproduktivnu funkciju kod ženki miševa i muških svinja, a nijedna naknadna studija nije otkrila učinak klormekvata na plodnost muških miševa koji su bili izloženi klormekvatu tijekom razvoja i postnatalnog života.Dvosmisleni podaci o klormekvatu u toksikološkoj literaturi mogu biti posljedica razlika u ispitivanim dozama i mjerenjima, kao i odabiru modelnih organizama i spola pokusnih životinja.Stoga je potrebna daljnja istraga.
Iako su novije toksikološke studije pokazale učinke klormekvata na razvoj, reprodukciju i endokrini sustav, mehanizmi po kojima se ti toksikološki učinci javljaju nisu poznati.Neka istraživanja sugeriraju da klormekvat možda ne djeluje kroz dobro definirane mehanizme kemikalija koje ometaju rad endokrinog sustava, uključujući receptore estrogena ili androgena, te da ne mijenja aktivnost aromataze.Drugi dokazi upućuju na to da klormekvat može uzrokovati nuspojave mijenjanjem biosinteze steroida i izazivanjem stresa endoplazmatskog retikuluma.
Iako je klormekvat sveprisutno prisutan u uobičajenoj europskoj hrani, broj studija biomonitoringa koje procjenjuju izloženost ljudi klormekvatu relativno je mali.Klormekvat ima kratko vrijeme poluraspada u tijelu, otprilike 2-3 sata, a u studijama koje su uključivale dobrovoljce, većina eksperimentalnih doza uklonjena 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 znatno višim učestalostima i koncentracijama od drugih pesticida kao što su klorpirifos, piretroidi, tiabendazol i metaboliti mankozeba.Studije na svinjama pokazale su da se klormekvat također može naći u serumu i može prijeći u mlijeko, ali te matrice nisu proučavane na ljudima ili drugim eksperimentalnim životinjskim modelima, iako se njegova prisutnost u serumu i mlijeku može povezati s reproduktivnim oštećenjima uzrokovanim kemikalije..Postoje važni učinci izloženosti tijekom trudnoće i kod dojenčadi.
U travnju 2018. Agencija za zaštitu okoliša SAD-a objavila je prihvatljive razine tolerancije na hranu za klormekvat u uvezenoj zobi, pšenici, ječmu i određenim životinjskim proizvodima, dopuštajući uvoz klormekvata u opskrbu hranom u SAD-u.Dopušteni udio zobi naknadno je povećan 2020. 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. i ponovno 2022. i sadržaj klormekvata u proizvodima od zobi i pšenice kupljenim u Sjedinjenim Državama 2023.
Uzorci prikupljeni u tri geografske regije između 2017. i 2023. korišteni su za mjerenje razine klormekvata u mokraći kod stanovnika SAD-a.Dvadeset i jedan uzorak urina prikupljen je od deidentificiranih trudnica koje su pristale u vrijeme poroda u skladu s protokolom koji je 2017. odobrio Institutional Review Board (IRB) s Medicinskog sveučilišta Južne Karoline (MUSC, Charleston, SC, SAD).Uzorci su pohranjeni na 4°C do 4 sata, zatim su podijeljeni u alikvote i zamrznuti na -80°C.Dvadeset i pet uzoraka urina odraslih kupljeno je od 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).) posuđen kolekciji Maryland Heights, Missouri.Uzorci su odmah nakon uzimanja pohranjeni na -20°C.Osim toga, 50 uzoraka urina prikupljenih od volontera s Floride (25 muškaraca, 25 žena) u lipnju 2023. kupljeno je od BioIVT, LLC (Westbury, NY, SAD).Uzorci su pohranjeni na 4°C dok se svi uzorci ne sakupe, zatim su podijeljeni u alikvote i zamrznuti na -20°C.Tvrtka dobavljač dobila je potrebno odobrenje IRB-a za obradu ljudskih uzoraka i suglasnost za prikupljanje uzoraka.Ni u jednom od testiranih uzoraka nisu navedeni osobni podaci.Svi uzorci poslani su zamrznuti na analizu.Detaljne informacije o uzorku mogu se pronaći u Tablici popratnih informacija S1.
Kvantifikacija klormekvata u uzorcima ljudskog urina određena je pomoću LC-MS/MS u HSE Research Laboratory (Buxton, UK) prema metodi koju su objavili Lindh et al.Malo modificiran 2011. godine.Ukratko, uzorci su pripremljeni miješanjem 200 μl nefiltriranog urina s 1,8 ml 0,01 M amonijevog acetata koji je sadržavao interni standard.Uzorak je zatim ekstrahiran upotrebom HCX-Q kolone, prvo kondicioniran s metanolom, zatim s 0,01 M amonijevim acetatom, ispran s 0,01 M amonijevim acetatom i eluiran s 1% mravljom kiselinom u metanolu.Uzorci su zatim naneseni na C18 LC kolonu (Synergi 4 µ Hydro-RP 150 × 2 mm; Phenomenex, UK) i odvojeni korištenjem izokratske mobilne faze koja se sastoji od 0,1% mravlja kiselina:metanol 80:20 pri brzini protoka 0,2.ml/min.Reakcijski prijelazi odabrani masenom spektrometrijom opisali su Lindh et al.2011. Granica detekcije bila je 0,1 μg/L kao što je navedeno u drugim studijama.
Koncentracije klormekvata u mokraći izražavaju se kao μmol klormekvata/mol kreatinina i pretvaraju u μg klormekvata/g kreatinina kao što je navedeno u prethodnim studijama (množenje s 1,08).
Anresco Laboratories, LLC testirao je uzorke hrane zobi (25 konvencionalnih i 8 organskih) i pšenice (9 konvencionalnih) na klormekvat (San Francisco, CA, SAD).Uzorci su analizirani s modifikacijama prema objavljenim metodama [19].LOD/LOQ za uzorke zobi 2022. i za sve uzorke pšenice i zobi 2023. postavljeni su na 10/100 ppb odnosno 3/40 ppb.Detaljne informacije o uzorku mogu se pronaći u Tablici popratnih informacija S2.
Koncentracije klormekvata u urinu grupirane su prema zemljopisnom položaju i godini prikupljanja, s izuzetkom dva uzorka prikupljena 2017. iz Maryland Heightsa, Missouri, koji su grupirani s drugim uzorcima iz 2017. iz Charlestona, Južna Karolina.Uzorci ispod granice detekcije klormekvata tretirani su kao postotak detekcije podijeljen s kvadratnim korijenom iz 2. Podaci nisu bili normalno distribuirani, pa su neparametrijski Kruskal-Wallisov test i Dunnov test višestruke usporedbe korišteni za usporedbu medijana između skupina.Svi izračuni izvedeni su u GraphPad Prism (Boston, MA).
Klormekvat je otkriven u 77 od 96 uzoraka urina, što predstavlja 80% svih uzoraka urina.U usporedbi s 2017. i 2018.–2022., 2023 uzorka su detektirana češće: 16 od 23 uzorka (ili 69%) odnosno 17 od 23 uzorka (ili 74%), odnosno 45 od 50 uzoraka (tj. 90%). .) ispitani su (Tablica 1).Prije 2023. koncentracije klormekvata otkrivene u dvije skupine bile su jednake, dok su koncentracije klormekvata otkrivene u uzorcima iz 2023. bile znatno više nego u uzorcima iz prethodnih godina (Slika 1A,B).Rasponi koncentracije koji se mogu detektirati za uzorke iz 2017., 2018. – 2022. i 2023. bili su 0,22 do 5,4, 0,11 do 4,3, odnosno 0,27 do 52,8 mikrograma klormekvata po gramu kreatinina.Srednje vrijednosti za sve uzorke u 2017., 2018.–2022. i 2023. godini su 0,46, 0,30, odnosno 1,4.Ovi podaci sugeriraju da bi se izloženost mogla nastaviti s obzirom na kratki poluživot klormekvata u tijelu, s nižim razinama izloženosti između 2017. i 2022. i višim razinama izloženosti 2023. godine.
Koncentracija klormekvata za svaki pojedinačni uzorak urina predstavljena je kao jedna točka sa stupcima iznad srednje vrijednosti i stupcima pogrešaka koje 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. pokazali su mjerljive razine klormekvata u svim osim dva od 25 tradicionalnih proizvoda od zobi, s koncentracijama u rasponu od nemjerljivih do 291 μg/kg, što ukazuje na klormekvat u zobi.Prevalencija vegetarijanstva je velika.Uzorci prikupljeni 2022. i 2023. imali su slične prosječne razine: 90 µg/kg odnosno 114 µg/kg.Samo jedan uzorak od osam organskih proizvoda od zobi imao je mjerljivi 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 koji žive u Sjedinjenim Državama iu populacijama izvan Ujedinjenog Kraljevstva i Švedske.Trendovi biomonitoringa pesticida među više od 1000 adolescenata u Švedskoj zabilježili su stopostotnu stopu otkrivanja klormekvata od 2000. do 2017. Prosječna koncentracija u 2017. bila je 0,86 mikrograma klormekvata po gramu kreatinina i čini se da se s vremenom smanjila, s najvišom prosječnom razinom iznosi 2,77 u 2009. godini.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 sa prskanjem[15].Naša studija američkog uzorka od 2017. do 2022. otkrila je niže srednje razine u usporedbi s prethodnim studijama u Europi, dok su u uzorku iz 2023. srednje razine bile usporedive s švedskim uzorkom, ali niže od uzorka iz Ujedinjenog Kraljevstva.
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 znatno više 2023. u usporedbi s prethodnim godinama, što može odražavati promjene povezane s regulatornim radnjama EPA-e u vezi s klormekvatom (uključujući ograničenja za klormekvat u hrani 2018.).Američke zalihe hrane u bliskoj budućnosti.Podići standarde potrošnje zobi do 2020. Ove radnje 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 privatnici.imaju kašnjenja u nabavi zobi zbog iscrpljenosti starih zaliha proizvoda i/ili zbog duljeg roka trajanja proizvoda od zobi.
Kako bismo utvrdili odražavaju li koncentracije opažene u uzorcima urina iz SAD-a potencijalnu izloženost klormekvatu u prehrani, izmjerili smo klormekvat u zobenim i pšeničnim proizvodima kupljenim u SAD-u 2022. i 2023. Zobeni proizvodi sadrže klormekvat češće nego pšenični proizvodi, a količina klormekvata u različiti proizvodi od zobi variraju, s prosječnom razinom od 104 ppb, vjerojatno 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 zastupljeniji u proizvodima na bazi pšenice kao što je kruh, a klormekvat je otkriven 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, više od 15 puta višoj nego u uzorcima u SAD-u, što može objasniti više koncentracije u mokraći uočene u uzorcima Ujedinjenog Kraljevstva.
Naši rezultati biomonitoringa pokazuju da je do izloženosti klormekvatu došlo prije 2018., iako nije utvrđena tolerancija na klormekvat u ishrani.Iako klormekvat nije kontroliran u hrani u Sjedinjenim Državama i nema povijesnih podataka o koncentracijama klormekvata u hrani koja se prodaje u Sjedinjenim Državama, s obzirom na kratki poluživot klormekvata, sumnjamo da bi ova izloženost mogla biti uzrokovana prehranom.Osim toga, prekursori kolina u proizvodima od pšenice i prahu jaja prirodno stvaraju 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 prirodnog klormekvata, dok su mnogi drugi uzorci sadržavali više razine klormekvata.Stoga su razine koje smo promatrali u urinu do 2023. vjerojatno bile posljedica izloženosti klormekvatu u prehrani koji nastaje tijekom obrade i proizvodnje hrane.Promatrane razine u 2023. vjerojatno su posljedica izloženosti spontano proizvedenom klormekvatu u prehrani i uvezenih proizvoda tretiranih klormekvatom u poljoprivredi.Razlike u izloženosti klormekvatu među našim uzorcima također mogu biti posljedica geografskog položaja, različitih obrazaca prehrane ili profesionalne izloženosti klormekvatu kada se koristi u staklenicima i rasadnicima.
Naše istraživanje sugerira da su potrebni veći uzorci i raznovrsniji uzorci hrane tretirane klormekvatom kako bi se u potpunosti procijenili potencijalni prehrambeni izvori klormekvata kod pojedinaca s niskom izloženošću.Buduće studije uključujući analizu povijesnih uzoraka urina i hrane, prehrambene i profesionalne upitnike, kontinuirano praćenje klormekvata u konvencionalnoj i organskoj hrani u Sjedinjenim Državama i uzorke za biomonitoring pomoći će razjasniti uobičajene čimbenike izloženosti klormekvatu u američkoj populaciji.
Vjerojatnost povećanja razine klormekvata u urinu i uzorcima hrane u Sjedinjenim Državama u narednim godinama tek treba utvrditi.U Sjedinjenim Državama klormekvat je trenutačno dopušten samo u uvezenim proizvodima od zobi i pšenice, ali Agencija za zaštitu okoliša trenutno razmatra njegovu poljoprivrednu upotrebu u domaćim neorganskim usjevima.Ako se takva domaća uporaba odobri u kombinaciji s široko rasprostranjenom poljoprivrednom praksom klormekvata u inozemstvu i na domaćem terenu, razine klormekvata u zobi, pšenici i drugim proizvodima od žitarica mogle bi nastaviti rasti, što dovodi do viših razina izloženosti klormekvatu.Ukupno stanovništvo SAD-a.
Trenutne koncentracije klormekvata u urinu u ovoj i drugim studijama pokazuju da su pojedinačni uzorci donora bili izloženi klormekvatu na razinama koje su bile ispod objavljene referentne doze Agencije za zaštitu okoliša (RfD) (0,05 mg/kg tjelesne težine na dan), pa su prihvatljive .Dnevni unos je nekoliko redova veličine niži od vrijednosti unosa koju objavljuje Europska agencija za sigurnost hrane (ADI) (0,04 mg/kg tjelesne težine/dan).Međutim, napominjemo da objavljene toksikološke studije klormekvata sugeriraju da bi mogla biti potrebna ponovna procjena ovih sigurnosnih pragova.Na primjer, miševi i svinje izloženi dozama ispod trenutnih RfD i ADI (0,024 odnosno 0,0023 mg/kg tjelesne težine/dan) pokazali su smanjenu plodnost.U drugoj toksikološkoj studiji, izloženost tijekom trudnoće dozama koje su ekvivalentne razini bez opaženih štetnih učinaka (NOAEL) od 5 mg/kg (korišteno za izračun referentne doze Agencije za zaštitu okoliša SAD-a) također je rezultiralo promjenama u fetalnom rastu i metabolizmu, kao promjene u sastavu tijela.Neonatalni miševi.Osim toga, regulatorni pragovi ne uzimaju u obzir štetne učinke mješavina kemikalija koje mogu utjecati na reproduktivni sustav, za koje se pokazalo da imaju aditivne ili sinergističke učinke u dozama manjim od izloženosti pojedinačnim kemikalijama, uzrokujući potencijalne probleme s reproduktivnim zdravljem.zdravlje.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 novih kemijskih izlaganja u Sjedinjenim Državama pokazuje da je klormekvat prisutan u američkoj hrani, prvenstveno u proizvodima od zobi, kao iu većini otkrivenih uzoraka urina prikupljenih od gotovo 100 ljudi u SAD-u, što ukazuje na stalnu izloženost klormekvatu.Štoviše, trendovi u ovim podacima sugeriraju da su se razine izloženosti povećale i da bi mogle nastaviti rasti u budućnosti.S obzirom na toksikološke probleme povezane s izloženošću klormekvatu u studijama na životinjama i široku izloženost opće populacije klormekvatu u europskim zemljama (a sada vjerojatno iu Sjedinjenim Državama), zajedno s epidemiološkim studijama i studijama na životinjama, postoji hitna potreba za praćenjem klormekvata u hrana i ljudi Chlormequat.Važno je razumjeti potencijalne zdravstvene opasnosti ove poljoprivredne kemikalije pri ekološki značajnim razinama izloženosti, osobito tijekom trudnoće.
Vrijeme objave: 4. lipnja 2024