Klormekvat je regulator rasti rastlin, katerega uporaba v žitnih posevkih se v Severni Ameriki povečuje.Toksikološke študije so pokazale, da lahko izpostavljenost klormekvatu zmanjša plodnost in povzroči škodo razvijajočemu se plodu pri odmerkih, nižjih od dovoljenega dnevnega odmerka, ki ga določijo regulativni organi.Tukaj poročamo o prisotnosti klormekvata v vzorcih urina, zbranih pri prebivalstvu ZDA, s stopnjami odkrivanja 69 %, 74 % in 90 % v vzorcih, zbranih v letih 2017, 2018–2022 oziroma 2023.Od leta 2017 do 2022 so bile v vzorcih zaznane nizke koncentracije klormekvata, od leta 2023 pa so se koncentracije klormekvata v vzorcih močno povečale.Opazili smo tudi, da se klormekvat pogosteje nahaja v ovsenih izdelkih.Ti rezultati in podatki o toksičnosti klormekvata vzbujajo zaskrbljenost glede trenutnih ravni izpostavljenosti in zahtevajo obsežnejše testiranje toksičnosti, nadzor hrane in epidemiološke študije za oceno vpliva izpostavljenosti klormekvatu na zdravje ljudi.
Ta študija poroča o prvem odkritju klormekvata, agrokemikalije z razvojno in reproduktivno toksičnostjo, pri prebivalstvu ZDA in v preskrbi s hrano v ZDA.Medtem ko so bile podobne ravni kemikalije odkrite v vzorcih urina od leta 2017 do 2022, so bile v vzorcu iz leta 2023 ugotovljene znatno povišane ravni.To delo poudarja potrebo po širšem spremljanju klormekvata v vzorcih hrane in ljudi v Združenih državah, pa tudi toksikologijo in toksikologijo.Epidemiološke študije klormekvata, saj je ta kemikalija nastajajoči kontaminant z dokumentiranimi škodljivimi učinki na zdravje pri nizkih odmerkih v študijah na živalih.
Klormekvat je kmetijska kemikalija, prvič registrirana v ZDA leta 1962 kot regulator rasti rastlin.Čeprav je trenutno dovoljena samo za uporabo na okrasnih rastlinah v Združenih državah Amerike, je odločitev Agencije za varstvo okolja (EPA) iz leta 2018 dovolila uvoz živilskih proizvodov (večinoma žit), obdelanih s klormekvatom.V EU, Združenem kraljestvu in Kanadi je klormekvat odobren za uporabo na živilskih rastlinah, predvsem pšenici, ovsu in ječmenu.Klormekvat lahko zmanjša višino stebla in s tem zmanjša verjetnost, da bi se pridelek zvil, kar oteži žetev.V Združenem kraljestvu in EU je klormekvat na splošno največ odkritih ostankov pesticidov v žitih in žitih, kot je dokumentirano v dolgoročnih študijah spremljanja.
Čeprav je klormekvat odobren za uporabo na pridelkih v delih Evrope in Severne Amerike, kaže toksikološke lastnosti, ki temeljijo na zgodovinskih in nedavno objavljenih eksperimentalnih študijah na živalih.Učinke izpostavljenosti klormekvatu na reproduktivno toksičnost in plodnost so v zgodnjih 1980-ih prvič opisali danski rejci prašičev, ki so opazili zmanjšano reproduktivno sposobnost pri prašičih, vzrejenih na zrnju, obdelanem s klormekvatom.Ta opažanja so bila pozneje raziskana v kontroliranih laboratorijskih poskusih na prašičih in miših, pri katerih so prašičje samice, hranjene z zrnjem, obdelanim s klormekvatom, pokazale motnje v estralnih ciklih in parjenju v primerjavi s kontrolnimi živalmi, hranjenimi z dieto brez klormekvata.Poleg tega so mišji samci, ki so bili med razvojem izpostavljeni klormekvatu s hrano ali pitno vodo, pokazali zmanjšano sposobnost oploditve sperme in vitro.Nedavne študije reproduktivne toksičnosti klormekvata so pokazale, da je izpostavljenost podgan klormekvatu v občutljivih obdobjih razvoja, vključno z nosečnostjo in zgodnjim življenjem, povzročila zapoznelo puberteto, zmanjšano gibljivost semenčic, zmanjšano težo moških reproduktivnih organov in znižano raven testosterona.Študije razvojne toksičnosti tudi kažejo, da lahko izpostavljenost klormekvatu med nosečnostjo povzroči rast ploda in presnovne nepravilnosti.Druge študije niso odkrile vpliva klormekvata na reproduktivno funkcijo pri mišjih samicah in prašičjih samcih, prav tako nobena kasnejša študija ni odkrila vpliva klormekvata na plodnost samcev miši, ki so bili izpostavljeni klormekvatu med razvojem in poporodnim življenjem.Dvoumni podatki o klormekvatu v toksikološki literaturi so lahko posledica razlik v preskusnih odmerkih in meritvah ter izbiri modelnih organizmov in spolu poskusnih živali.Zato je potrebna nadaljnja preiskava.
Čeprav so nedavne toksikološke študije pokazale razvojne, reproduktivne in endokrine učinke klormekvata, mehanizmi, s katerimi se pojavijo ti toksikološki učinki, niso jasni.Nekatere študije kažejo, da klormekvat morda ne deluje prek natančno opredeljenih mehanizmov kemikalij, ki povzročajo endokrine motnje, vključno z estrogenskimi ali androgenimi receptorji, in ne spremeni aktivnosti aromataze.Drugi dokazi kažejo, da lahko klormekvat povzroči neželene učinke, saj spremeni biosintezo steroidov in povzroči stres endoplazmatskega retikuluma.
Čeprav je klormekvat povsod prisoten v običajnih evropskih živilih, je število študij biomonitoringa, ki ocenjujejo izpostavljenost ljudi klormekvatu, relativno majhno.Klormekvat ima kratko razpolovno dobo v telesu, približno 2-3 ure, in v študijah, ki so vključevale prostovoljce, se je večina eksperimentalnih odmerkov izločila iz telesa v 24 urah [14].V vzorcih splošne populacije iz Združenega kraljestva in Švedske je bil klormekvat odkrit v urinu skoraj 100 % udeležencev študije v znatno višjih frekvencah in koncentracijah kot drugi pesticidi, kot so klorpirifos, piretroidi, tiabendazol in metaboliti mankozeba.Študije na prašičih so pokazale, da je klormekvat mogoče zaznati tudi v serumu in prenesti v mleko, vendar teh matrik niso preučevali na ljudeh ali drugih poskusnih živalskih modelih, čeprav so lahko sledi klormekvata v serumu in mleku, povezane z reproduktivno škodo.material.Obstajajo pomembni učinki izpostavljenosti med nosečnostjo in pri dojenčkih.
Aprila 2018 je Agencija ZDA za varstvo okolja objavila sprejemljive ravni tolerance hrane za klormekvat v uvoženem ovsu, pšenici, ječmenu in nekaterih živalskih proizvodih, kar je omogočilo uvoz klormekvata v preskrbo s hrano v ZDA.Dovoljena vsebnost ovsa je bila nato leta 2020 povečana. Za opredelitev vpliva teh odločitev na pojav in razširjenost klormekvata pri odrasli populaciji ZDA je ta pilotna študija od leta 2017 merila količino klormekvata v urinu ljudi iz treh geografskih regij ZDA. do 2023 in ponovno leta 2022. in vsebnost klormekvata v izdelkih iz ovsa in pšenice, kupljenih v Združenih državah leta 2023.
Vzorci, zbrani v treh geografskih regijah med letoma 2017 in 2023, so bili uporabljeni za merjenje ravni klormekvata v urinu prebivalcev ZDA.Enaindvajset vzorcev urina je bilo zbranih pri deidentificiranih nosečnicah, ki so privolile v času poroda v skladu s protokolom, ki ga je leta 2017 odobril Institucionalni revizijski odbor (IRB) Medicinske univerze v Južni Karolini (MUSC, Charleston, SC, ZDA).Vzorci so bili shranjeni pri 4 °C do 4 ure, nato alikvotirani in zamrznjeni pri -80 °C.Petindvajset vzorcev urina odraslih je bilo kupljenih pri Lee Biosolutions, Inc (Maryland Heights, MO, ZDA) novembra 2022, kar predstavlja en sam vzorec, zbran od oktobra 2017 do septembra 2022, zbrani pa so bili od prostovoljcev (13 moških in 12 žensk).) posojeno zbirki Maryland Heights v Missouriju.Vzorce smo takoj po odvzemu shranili pri -20°C.Poleg tega je bilo 50 vzorcev urina, zbranih od prostovoljcev s Floride (25 moških, 25 žensk) junija 2023, kupljenih pri BioIVT, LLC (Westbury, NY, ZDA).Vzorci so bili shranjeni pri 4 °C, dokler niso bili zbrani vsi vzorci, nato pa alikvotirani in zamrznjeni pri -20 °C.Podjetje dobavitelj je pridobilo potrebno odobritev IRB za obdelavo človeških vzorcev in soglasje za odvzem vzorcev.V nobenem od testiranih vzorcev niso bili posredovani osebni podatki.Vse vzorce smo poslali zamrznjene v analizo.Podrobne informacije o vzorcu najdete v tabeli s podpornimi informacijami S1.
Kvantificiranje klormekvata v vzorcih človeškega urina je bilo določeno z LC-MS/MS v raziskovalnem laboratoriju HSE (Buxton, Združeno kraljestvo) po metodi, ki so jo objavili Lindh et al.Rahlo spremenjeno leta 2011. Na kratko, vzorci so bili pripravljeni z mešanjem 200 μl nefiltriranega urina z 1,8 ml 0,01 M amonijevega acetata, ki vsebuje interni standard.Vzorec smo nato ekstrahirali s kolono HCX-Q, kondicionirali najprej z metanolom, nato z 0,01 M amonijevim acetatom, sprali z 0,01 M amonijevim acetatom in eluirali z 1 % mravljično kislino v metanolu.Vzorci so bili nato naloženi na kolono C18 LC (Synergi 4 µ Hydro-RP 150 × 2 mm; Phenomenex, Združeno kraljestvo) in ločeni z uporabo izokratske mobilne faze, sestavljene iz 0,1 % mravljinčne kisline:metanola 80:20 pri pretoku 0,2.ml/min.Reakcijske prehode, izbrane z masno spektrometrijo, so opisali Lindh et al.2011. Meja zaznavnosti je bila 0,1 μg/L, kot so poročali v drugih študijah.
Koncentracije klormekvata v urinu so izražene kot μmol klormekvata/mol kreatinina in pretvorjene v μg klormekvata/g kreatinina, kot so poročali v prejšnjih študijah (pomnoženo z 1,08).
Anresco Laboratories, LLC je testiral vzorce hrane ovsa (25 konvencionalnih in 8 organskih) in pšenice (9 konvencionalnih) na klormekvat (San Francisco, CA, ZDA).Vzorci so bili analizirani z modifikacijami po objavljenih metodah.LOD/LOQ za vzorce ovsa v letu 2022 in za vse vzorce pšenice in ovsa v letu 2023 je bil nastavljen na 10/100 ppb oziroma 3/40 ppb.Podrobne informacije o vzorcu najdete v tabeli s podpornimi informacijami S2.
Koncentracije klormekvata v urinu so bile razvrščene glede na geografsko lokacijo in leto odvzema, z izjemo dveh vzorcev, zbranih leta 2017 iz Maryland Heights v Missouriju, ki sta bila združena z drugimi vzorci iz leta 2017 iz Charlestona v Južni Karolini.Vzorce pod mejo zaznavnosti klormekvata smo obravnavali kot odstotek zaznave, deljen s kvadratnim korenom iz 2. Podatki niso bili normalno porazdeljeni, zato sta bila za primerjavo median med skupinami uporabljena neparametrični Kruskal-Wallisov test in Dunnov večkratni primerjalni test.Vsi izračuni so bili izvedeni v GraphPad Prism (Boston, MA).
Klormekvat je bil odkrit v 77 od 96 vzorcev urina, kar predstavlja 80 % vseh vzorcev urina.V primerjavi z leti 2017 in 2018–2022 je bilo pogosteje zaznanih 2023 vzorcev: 16 od 23 vzorcev (oz. 69 %) oziroma 17 od 23 vzorcev (oz. 74 %) ter 45 od 50 vzorcev (tj. 90 %). .) so bili testirani.Pred letom 2023 so bile koncentracije klormekvata, odkrite v obeh skupinah, enake, medtem ko so bile koncentracije klormekvata, odkrite v vzorcih iz leta 2023, znatno višje kot v vzorcih iz prejšnjih let (slika 1A, B).Območja zaznavne koncentracije za vzorce iz let 2017, 2018–2022 in 2023 so bila 0,22 do 5,4, 0,11 do 4,3 oziroma 0,27 do 52,8 mikrogramov klormekvata na gram kreatinina.Mediane vrednosti za vse vzorce v letih 2017, 2018–2022 in 2023 so 0,46, 0,30 oziroma 1,4.Ti podatki kažejo, da se lahko izpostavljenost nadaljuje glede na kratko razpolovno dobo klormekvata v telesu, z nižjo stopnjo izpostavljenosti med letoma 2017 in 2022 in višjo stopnjo izpostavljenosti leta 2023.
Koncentracija klormekvata za vsak posamezen vzorec urina je predstavljena kot ena točka s stolpci nad srednjo vrednostjo in stolpci napak, ki predstavljajo +/- standardno napako.Koncentracije klormekvata v urinu so izražene v mcg klormekvata na gram kreatinina na linearni (A) in logaritemski lestvici (B).Za testiranje statistične pomembnosti je bila uporabljena neparametrična Kruskal-Wallisova analiza variance z Dunnovim testom večkratne primerjave.
Vzorci hrane, kupljeni v Združenih državah leta 2022 in 2023, so pokazali zaznavne ravni klormekvata v vseh razen dveh od 25 tradicionalnih ovsenih izdelkov, s koncentracijami v razponu od nezaznavnih do 291 μg/kg, kar kaže na klormekvat v ovsu.Razširjenost vegetarijanstva je visoka.Vzorci, zbrani v letih 2022 in 2023, so imeli podobne povprečne vrednosti: 90 µg/kg oziroma 114 µg/kg.Samo en vzorec osmih organskih ovsenih izdelkov je imel zaznavno vsebnost klormekvata 17 µg/kg.Opazili smo tudi nižje koncentracije klormekvata v dveh od devetih testiranih pšeničnih izdelkov: 3,5 oziroma 12,6 μg/kg (tabela 2).
To je prvo poročilo o merjenju klormekvata v urinu pri odraslih, ki živijo v Združenih državah in v populacijah zunaj Združenega kraljestva in Švedske.Trendi biomonitoringa pesticidov med več kot 1000 mladostniki na Švedskem so zabeležili 100-odstotno stopnjo zaznave klormekvata od leta 2000 do 2017. Povprečna koncentracija v letu 2017 je bila 0,86 mikrograma klormekvata na gram kreatinina in zdi se, da se je sčasoma zmanjšala, z najvišjo povprečno ravnijo leta 2009 2,77 [16].V Združenem kraljestvu je biomonitoring med letoma 2011 in 2012 odkril veliko višjo povprečno koncentracijo klormekvata, in sicer 15,1 mikrogramov klormekvata na gram kreatinina, čeprav so bili ti vzorci zbrani pri ljudeh, ki živijo na kmetijskih območjih.ni bilo razlike v izpostavljenosti.Incident s pršenjem[15].Naša študija ameriškega vzorca od leta 2017 do leta 2022 je odkrila nižje mediane ravni v primerjavi s prejšnjimi študijami v Evropi, medtem ko so bile v vzorcu leta 2023 mediane ravni primerljive s švedskim vzorcem, vendar nižje kot v vzorcu Združenega kraljestva (tabela 1).
Te razlike v izpostavljenosti med regijami in časovnimi točkami lahko odražajo razlike v kmetijskih praksah in regulativnem statusu klormekvata, kar na koncu vpliva na ravni klormekvata v živilih.Na primer, koncentracije klormekvata v vzorcih urina so bile leta 2023 bistveno višje v primerjavi s prejšnjimi leti, kar lahko odraža spremembe, povezane z regulativnimi ukrepi EPA v zvezi s klormekvatom (vključno z omejitvami klormekvata v hrani v letu 2018).Zaloge hrane v ZDA v bližnji prihodnosti.Zvišanje standardov porabe ovsa do leta 2020. Ti ukrepi dovoljujejo uvoz in prodajo kmetijskih proizvodov, obdelanih s klormekvatom, na primer iz Kanade.Zaostanek med regulativnimi spremembami EPA in povišanimi koncentracijami klormekvata, odkritimi v vzorcih urina leta 2023, je mogoče razložiti s številnimi okoliščinami, kot so zamude pri sprejemanju kmetijskih praks, ki uporabljajo klormekvat, zamude ameriških podjetij pri sklepanju trgovinskih sporazumov, in se tudi soočajo z zamudami pri nakupih ovsa zaradi praznjenja starih zalog izdelkov in/ali daljšega roka uporabnosti ovsenih izdelkov.
Da bi ugotovili, ali koncentracije, ugotovljene v vzorcih urina v ZDA, odražajo potencialno izpostavljenost klormekvatu s hrano, smo izmerili klormekvat v ovsenih in pšeničnih izdelkih, kupljenih v ZDA v letih 2022 in 2023. Ovseni izdelki vsebujejo klormekvat pogosteje kot pšenični izdelki in količina klormekvata v različnih ovsenih izdelkov se razlikuje, s povprečno ravnjo 104 ppb, verjetno zaradi dobave iz Združenih držav in Kanade, kar lahko odraža razlike v uporabi ali neuporabi.med izdelki, proizvedenimi iz ovsa, obdelanega s klormekvatom.Nasprotno pa je v vzorcih hrane v Združenem kraljestvu klormekvat večji v izdelkih na osnovi pšenice, kot je kruh, pri čemer so klormekvat odkrili v 90 % vzorcev, zbranih v Združenem kraljestvu med julijem in septembrom 2022. Povprečna koncentracija je 60 ppb.Podobno je bil klormekvat odkrit tudi v 82 % vzorcev ovsa v Združenem kraljestvu v povprečni koncentraciji 1650 ppb, kar je več kot 15-krat več kot v vzorcih v ZDA, kar lahko pojasni višje koncentracije v urinu, opažene v vzorcih Združenega kraljestva.
Naši rezultati biomonitoringa kažejo, da je do izpostavljenosti klormekvatu prišlo pred letom 2018, čeprav prehranska toleranca na klormekvat ni bila ugotovljena.Čeprav klormekvat v živilih v Združenih državah ni nadzorovan in ni zgodovinskih podatkov o koncentracijah klormekvata v živilih, ki se prodajajo v Združenih državah, glede na kratko razpolovno dobo klormekvata sumimo, da je ta izpostavljenost lahko posledica prehrane.Poleg tega predhodniki holina v pšeničnih izdelkih in jajčnem prahu naravno tvorijo klormekvat pri visokih temperaturah, kot so tiste, ki se uporabljajo pri predelavi in proizvodnji hrane, zaradi česar so koncentracije klormekvata v razponu od 5 do 40 ng/g. Naši rezultati testiranja hrane kažejo, da nekateri vzorci, vključno z organski ovseni izdelek je vseboval klormekvat v podobnih ravneh kot tiste, o katerih so poročali v študijah naravno prisotnega klormekvata, medtem ko so številni drugi vzorci vsebovali višje ravni klormekvata.Tako so bile ravni, ki smo jih opazili v urinu do leta 2023, verjetno posledica prehranske izpostavljenosti klormekvatu, ki nastane med predelavo in proizvodnjo hrane.Opažene ravni v letu 2023 so verjetno posledica prehranske izpostavljenosti spontano proizvedenemu klormekvatu in uvoženim proizvodom, obdelanim s klormekvatom v kmetijstvu.Razlike v izpostavljenosti klormekvatu med našimi vzorci so lahko tudi posledica geografske lokacije, različnih prehranjevalnih vzorcev ali poklicne izpostavljenosti klormekvatu, kadar se uporablja v rastlinjakih in drevesnicah.
Naša študija kaže, da so potrebni večji vzorci in bolj raznolik vzorec živil, obdelanih s klormekvatom, da bi v celoti ocenili potencialne prehranske vire klormekvata pri posameznikih z nizko izpostavljenostjo.Prihodnje študije, vključno z analizo zgodovinskih vzorcev urina in hrane, prehranskimi in poklicnimi vprašalniki, stalnim spremljanjem klormekvata v običajnih in organskih živilih v Združenih državah ter vzorci biomonitoringa, bodo pomagale razjasniti pogoste dejavnike izpostavljenosti klormekvatu pri prebivalstvu ZDA.
Verjetnost povečanja ravni klormekvata v urinu in vzorcih hrane v Združenih državah v prihodnjih letih je treba še ugotoviti.V Združenih državah je klormekvat trenutno dovoljen samo v uvoženih izdelkih iz ovsa in pšenice, vendar Agencija za varstvo okolja trenutno razmišlja o njegovi uporabi v kmetijstvu v domačih neekoloških pridelkih.Če je taka domača uporaba odobrena v povezavi z razširjeno kmetijsko prakso klormekvata v tujini in doma, bi lahko ravni klormekvata v ovsu, pšenici in drugih žitnih proizvodih še naprej naraščale, kar bi vodilo do višjih ravni izpostavljenosti klormekvatu.Skupno prebivalstvo ZDA.
Trenutne koncentracije klormekvata v urinu v tej in drugih študijah kažejo, da so bili posamezni darovalci vzorcev izpostavljeni klormekvatu na ravneh, ki so bile pod objavljenim referenčnim odmerkom Agencije za varstvo okolja (RfD) (0,05 mg/kg telesne teže na dan), zato so sprejemljive. .Dnevni vnos je za nekaj velikostnih redov nižji od vrednosti vnosa, ki jo objavlja Evropska agencija za varnost hrane (ADI) (0,04 mg/kg telesne teže/dan).Vendar ugotavljamo, da objavljene toksikološke študije klormekvata kažejo, da bo morda potrebna ponovna ocena teh varnostnih pragov.Na primer, miši in prašiči, izpostavljeni odmerkom, nižjim od trenutnih RfD in ADI (0,024 oziroma 0,0023 mg/kg telesne teže/dan), so pokazali zmanjšano plodnost.V drugi toksikološki študiji je izpostavljenost med nosečnostjo odmerkom, ki so enakovredni ravni brez opaznih škodljivih učinkov (NOAEL) 5 mg/kg (ki se uporablja za izračun referenčnega odmerka Agencije ZDA za varstvo okolja), povzročila tudi spremembe v rasti in presnovi ploda. kot spremembe v telesni sestavi.Neonatalne miši.Poleg tega regulativni pragovi ne upoštevajo škodljivih učinkov mešanic kemikalij, ki lahko vplivajo na reproduktivni sistem, za katere se je izkazalo, da imajo aditivne ali sinergistične učinke pri odmerkih, nižjih od izpostavljenosti posameznim kemikalijam, kar povzroča morebitne zdravstvene težave.Zaskrbljenost zaradi posledic, povezanih s trenutnimi ravnmi izpostavljenosti, zlasti za tiste z višjo ravnjo izpostavljenosti v splošni populaciji v Evropi in ZDA.
Ta pilotna študija o izpostavljenosti novim kemikalijam v Združenih državah kaže, da je klormekvat prisoten v ameriški hrani, predvsem v ovsenih izdelkih, kot tudi v večini zaznanih vzorcev urina, zbranih pri skoraj 100 ljudeh v ZDA, kar kaže na stalno izpostavljenost klormekvatu.Poleg tega trendi v teh podatkih kažejo, da so se ravni izpostavljenosti povečale in se lahko v prihodnosti še povečujejo.Glede na toksikološke pomisleke, povezane z izpostavljenostjo klormekvatu v študijah na živalih, in široko izpostavljenost splošnega prebivalstva klormekvatu v evropskih državah (in zdaj verjetno tudi v Združenih državah), skupaj z epidemiološkimi študijami in študijami na živalih, obstaja nujna potreba po spremljanju klormekvata v hrana in ljudje klormekvat.Pomembno je razumeti možne nevarnosti za zdravje te kmetijske kemikalije pri okoljsko pomembnih ravneh izpostavljenosti, zlasti med nosečnostjo.
Čas objave: 29. maj 2024