O clormequat é unregulador do crecemento das plantascuxo uso en cultivos de cereais está a aumentar en América do Norte. Os estudos toxicolóxicos demostraron que a exposición ao clormequat pode reducir a fertilidade e causar danos ao feto en desenvolvemento en doses inferiores á dose diaria permitida establecida polas autoridades reguladoras. Aquí, informamos da presenza de clormequat en mostras de ouriña recollidas da poboación dos Estados Unidos, con taxas de detección do 69 %, 74 % e 90 % en mostras recollidas en 2017, 2018-2022 e 2023, respectivamente. De 2017 a 2022, detectáronse baixas concentracións de clormequat nas mostras e, a partir de 2023, as concentracións de clormequat nas mostras aumentaron significativamente. Tamén observamos que o clormequat se atopou con máis frecuencia en produtos de avea. Estes resultados e os datos de toxicidade do clormequat suscitan preocupación sobre os niveis de exposición actuais e esixen probas de toxicidade, vixilancia de alimentos e estudos epidemiolóxicos máis exhaustivos para avaliar o impacto da exposición ao clormequat na saúde humana.
Este estudo informa da primeira detección de clormequat, un agroquímico con toxicidade para o desenvolvemento e a reprodución, na poboación e no subministro de alimentos dos Estados Unidos. Aínda que se atoparon niveis similares da substancia química en mostras de ouriña de 2017 a 2022, atopáronse niveis significativamente elevados na mostra de 2023. Este traballo destaca a necesidade dunha monitorización máis ampla do clormequat en mostras de alimentos e humanos nos Estados Unidos, así como da toxicoloxía. Estudos epidemiolóxicos do clormequat, xa que esta substancia química é un contaminante emerxente con efectos adversos para a saúde documentados en doses baixas en estudos con animais.
O clormequat é un produto químico agrícola rexistrado por primeira vez nos Estados Unidos en 1962 como regulador do crecemento das plantas. Aínda que actualmente só está permitido o seu uso en plantas ornamentais nos Estados Unidos, unha decisión da Axencia de Protección Ambiental dos Estados Unidos (EPA) de 2018 permitiu a importación de produtos alimenticios (principalmente grans) tratados con clormequat [1]. Na UE, o Reino Unido e o Canadá, o clormequat está aprobado para o seu uso en cultivos alimentarios, principalmente trigo, avea e cebada. O clormequat pode reducir a altura do talo, o que reduce a probabilidade de que o cultivo se torza, o que dificulta a colleita. No Reino Unido e na UE, o clormequat é xeralmente o residuo de pesticidas máis detectado en cereais e grans, como se documenta en estudos de seguimento a longo prazo [2, 3].
Aínda que o clormequat está aprobado para o seu uso en cultivos nalgunhas partes de Europa e América do Norte, presenta propiedades toxicolóxicas baseadas en estudos experimentais con animais, tanto históricos como publicados recentemente. Os efectos da exposición ao clormequat na toxicidade reprodutiva e a fertilidade foron descritos por primeira vez a principios da década de 1980 por porcinos daneses que observaron unha diminución do rendemento reprodutivo en porcos criados con grans tratados con clormequat. Estas observacións foron examinadas posteriormente en experimentos de laboratorio controlados en porcos e ratos, nos que as porcas alimentadas con grans tratados con clormequat mostraron alteracións nos ciclos estrálicos e no apareamento en comparación cos animais de control alimentados cunha dieta sen clormequat. Ademais, os ratos machos expostos ao clormequat a través dos alimentos ou da auga potable durante o desenvolvemento mostraron unha menor capacidade para fertilizar o esperma in vitro. Estudos recentes de toxicidade reprodutiva do clormequat demostraron que a exposición de ratas ao clormequat durante períodos sensibles do desenvolvemento, incluíndo o embarazo e os primeiros anos de vida, provocou un atraso na puberdade, unha diminución da motilidade dos espermatozoides, unha diminución do peso dos órganos reprodutores masculinos e unha diminución dos niveis de testosterona. Os estudos de toxicidade para o desenvolvemento tamén indican que a exposición ao clormequat durante o embarazo pode causar crecemento fetal e anomalías metabólicas. Outros estudos non atoparon ningún efecto do clormequat na función reprodutiva en ratas femias e porcos machos, e ningún estudo posterior atopou un efecto do clormequat na fertilidade de ratos machos expostos ao clormequat durante o desenvolvemento e a vida posnatal. Os datos equívocos sobre o clormequat na literatura toxicolóxica poden deberse a diferenzas nas doses e medicións das probas, así como á escolla dos organismos modelo e ao sexo dos animais de experimentación. Polo tanto, xustificase unha maior investigación.
Aínda que estudos toxicolóxicos recentes demostraron efectos do clormequat no desenvolvemento, a reprodución e o sistema endócrino, descoñécense os mecanismos polos que se producen estes efectos toxicolóxicos. Algúns estudos suxiren que o clormequat pode non actuar a través de mecanismos ben definidos de substancias químicas que alteran o sistema endócrino, incluídos os receptores de estróxenos ou andróxenos, e que non altera a actividade da aromatase. Outras evidencias suxiren que o clormequat pode causar efectos secundarios ao alterar a biosíntese de esteroides e causar estrés no retículo endoplasmático.
Aínda que o clormequat está presente de forma ubicua nos alimentos europeos comúns, o número de estudos de biomonitorización que avalían a exposición humana ao clormequat é relativamente pequeno. O clormequat ten unha vida media curta no corpo, aproximadamente de 2 a 3 horas, e nos estudos con voluntarios humanos, a maioría das doses experimentais elimináronse do corpo en 24 horas. En mostras da poboación xeral do Reino Unido e Suecia, detectouse clormequat na urina de case o 100 % dos participantes no estudo a frecuencias e concentracións significativamente máis altas que outros pesticidas como o clorpirifos, os piretroides, o tiabendazol e os metabolitos do mancozeb. Os estudos en porcos demostraron que o clormequat tamén se pode atopar no soro e pode transferirse ao leite, pero estas matrices non se estudaron en humanos nin noutros modelos animais experimentais, aínda que a súa presenza no soro e no leite pode estar asociada a danos reprodutivos causados polos produtos químicos. Hai efectos importantes da exposición durante o embarazo e nos bebés.
En abril de 2018, a Axencia de Protección Ambiental dos Estados Unidos anunciou niveis de tolerancia alimentaria aceptables para o clormequat na avea, trigo, cebada e certos produtos animais importados, o que permitiu a importación de clormequat ao subministro de alimentos dos Estados Unidos. O contido admisible de avea aumentou posteriormente en 2020. Para caracterizar o impacto destas decisións na presenza e prevalencia do clormequat na poboación adulta dos Estados Unidos, este estudo piloto mediu a cantidade de clormequat na urina de persoas de tres rexións xeográficas dos Estados Unidos de 2017 a 2023 e de novo en 2022, e o contido de clormequat en produtos de avea e trigo comprados nos Estados Unidos en 2023.
Usáronse mostras recollidas en tres rexións xeográficas entre 2017 e 2023 para medir os niveis urinarios de clormequat en residentes dos Estados Unidos. Recolléronse vinte e unha mostras de ouriña de mulleres embarazadas anonimizadas que deron o seu consentimento no momento do parto segundo un protocolo aprobado polo Consello de Revisión Institucional (IRB) de 2017 da Universidade Médica de Carolina do Sur (MUSC, Charleston, SC, EUA). As mostras almacenáronse a 4 °C durante un máximo de 4 horas, logo dividíronse en alícuotas e conxeláronse a -80 °C. En novembro de 2022 adquiríronse vinte e cinco mostras de ouriña de adultos a Lee Biosolutions, Inc (Maryland Heights, MO, EUA), o que representa unha única mostra recollida entre outubro de 2017 e setembro de 2022, e recolléronse de voluntarios (13 homes e 12 mulleres) cedidos á colección de Maryland Heights, Missouri. As mostras almacenáronse a -20 °C inmediatamente despois da recollida. Ademais, compráronse a BioIVT, LLC (Westbury, NY, EUA) 50 mostras de ouriña recollidas de voluntarios de Florida (25 homes e 25 mulleres) en xuño de 2023. As mostras almacenáronse a 4 °C ata que se recolleron todas as mostras e, a continuación, alícuotáronse e conxeláronse a -20 °C. A empresa provedora obtivo a aprobación IRB necesaria para procesar mostras humanas e o consentimento para a recollida de mostras. Non se proporcionou información persoal en ningunha das mostras analizadas. Todas as mostras enviáronse conxeladas para a súa análise. Pódese atopar información detallada sobre as mostras na Táboa S1 de información complementaria.
A cuantificación de clormequat en mostras de urina humana determinouse mediante LC-MS/MS no Laboratorio de Investigación do HSE (Buxton, Reino Unido) segundo o método publicado por Lindh et al., lixeiramente modificado en 2011. En resumo, as mostras preparáronse mesturando 200 μl de urina sen filtrar con 1,8 ml de acetato de amonio 0,01 M que contiña un estándar interno. A continuación, a mostra extraeuse cunha columna HCX-Q, acondicionouse primeiro con metanol, despois con acetato de amonio 0,01 M, lavouse con acetato de amonio 0,01 M e eluíuse con ácido fórmico ao 1 % en metanol. Despois, as mostras cargáronse nunha columna LC C18 (Synergi 4 µ Hydro-RP 150 × 2 mm; Phenomenex, Reino Unido) e separáronse usando unha fase móbil isocrática que consistía en ácido fórmico:metanol 80:20 ao 0,1 % a un caudal de 0,2 ml/min. As transicións de reacción seleccionadas por espectrometría de masas foron descritas por Lindh et al. 2011. O límite de detección foi de 0,1 μg/L, tal e como se informou noutros estudos.
As concentracións urinarias de clormequat exprésanse como μmol de clormequat/mol de creatinina e convértense a μg de clormequat/g de creatinina como se informou en estudos previos (multiplicar por 1,08).
Anresco Laboratories, LLC analizou mostras de alimentos de avea (25 convencionais e 8 orgánicas) e trigo (9 convencionais) para detectar clormequat (San Francisco, California, EUA). As mostras analizáronse con modificacións segundo os métodos publicados [19]. Os límites de deficiencia de alcohol (LOD) e de cuantificación (LOQ) para as mostras de avea en 2022 e para todas as mostras de trigo e avea en 2023 establecéronse en 10/100 ppb e 3/40 ppb, respectivamente. Pódese atopar información detallada sobre as mostras na táboa S2 de información complementaria.
As concentracións urinarias de clormequat agrupáronse por localización xeográfica e ano de recollida, coa excepción de dúas mostras recollidas en 2017 en Maryland Heights, Missouri, que se agruparon con outras mostras de 2017 de Charleston, Carolina do Sur. As mostras por debaixo do límite de detección de clormequat tratáronse como porcentaxe de detección dividida pola raíz cadrada de 2. Os datos non tiñan unha distribución normal, polo que se utilizaron a proba non paramétrica de Kruskal-Wallis e a proba de comparación múltiple de Dunn para comparar as medianas entre grupos. Todos os cálculos realizáronse en GraphPad Prism (Boston, MA).
Detectouse clormequat en 77 de 96 mostras de ouriña, o que representa o 80 % de todas as mostras de ouriña. En comparación con 2017 e 2018-2022, detectáronse con máis frecuencia mostras de 2023: analizáronse 16 de 23 mostras (ou o 69 %) e 17 de 23 mostras (ou o 74 %), respectivamente, e 45 de 50 mostras (é dicir, o 90 %) (Táboa 1). Antes de 2023, as concentracións de clormequat detectadas nos dous grupos eran equivalentes, mentres que as concentracións de clormequat detectadas nas mostras de 2023 eran significativamente máis altas que nas mostras de anos anteriores (Figura 1A, B). Os rangos de concentración detectables para as mostras de 2017, 2018-2022 e 2023 foron de 0,22 a 5,4, de 0,11 a 4,3 e de 0,27 a 52,8 microgramos de clormequat por gramo de creatinina, respectivamente. Os valores medios para todas as mostras en 2017, 2018-2022 e 2023 son 0,46, 0,30 e 1,4, respectivamente. Estes datos suxiren que a exposición pode continuar dada a curta semivida do clormequat no corpo, con niveis de exposición máis baixos entre 2017 e 2022 e niveis de exposición máis altos en 2023.
A concentración de clormequat para cada mostra de urina individual preséntase como un único punto con barras por riba da media e barras de erro que representan o erro estándar +/-. As concentracións urinarias de clormequat exprésanse en mcg de clormequat por gramo de creatinina nunha escala lineal e nunha escala logarítmica. Utilizouse unha análise da varianza non paramétrica de Kruskal-Wallis coa proba de comparación múltiple de Dunn para probar a significación estatística.
As mostras de alimentos compradas nos Estados Unidos en 2022 e 2023 mostraron niveis detectables de clormequat en todos os 25 produtos tradicionais de avea agás dous, con concentracións que oscilaban entre indetectables e 291 μg/kg, o que indica a presenza de clormequat na avea. A prevalencia do vexetarianismo é alta. As mostras recollidas en 2022 e 2023 tiñan niveis medios similares: 90 µg/kg e 114 µg/kg, respectivamente. Só unha mostra de oito produtos orgánicos de avea tiña un contido detectable de clormequat de 17 µg/kg. Tamén observamos concentracións máis baixas de clormequat en dous dos nove produtos de trigo analizados: 3,5 e 12,6 μg/kg, respectivamente.
Este é o primeiro informe da medición de clormequat urinario en adultos que viven nos Estados Unidos e en poboacións fóra do Reino Unido e Suecia. As tendencias de biomonitorización de pesticidas entre máis de 1000 adolescentes en Suecia rexistraron unha taxa de detección do 100 % para o clormequat entre 2000 e 2017. A concentración media en 2017 foi de 0,86 microgramos de clormequat por gramo de creatinina e parece que diminuíu co tempo, sendo o nivel medio máis alto de 2,77 en 2009. No Reino Unido, a biomonitorización atopou unha concentración media de clormequat moito maior de 15,1 microgramos de clormequat por gramo de creatinina entre 2011 e 2012, aínda que estas mostras foron recollidas de persoas que viven en zonas agrícolas. Non houbo diferenza na exposición. Incidente de pulverización [15]. O noso estudo da mostra estadounidense de 2017 a 2022 atopou niveis medios máis baixos en comparación con estudos previos en Europa, mentres que na mostra de 2023 os niveis medios eran comparables á mostra sueca pero máis baixos que á mostra do Reino Unido.
Estas diferenzas na exposición entre rexións e puntos temporais poden reflectir diferenzas nas prácticas agrícolas e no estado regulatorio do clormequat, que en última instancia inflúen nos niveis de clormequat nos produtos alimenticios. Por exemplo, as concentracións de clormequat nas mostras de urina foron significativamente maiores en 2023 en comparación cos anos anteriores, o que pode reflectir cambios relacionados coas accións regulatorias da EPA relacionadas co clormequat (incluídos os límites alimentarios do clormequat en 2018). Suministro de alimentos dos Estados Unidos no futuro próximo. Aumentar os estándares de consumo de avea para 2020. Estas accións permiten a importación e venda de produtos agrícolas tratados con clormequat, por exemplo, desde o Canadá. O desfase entre os cambios regulatorios da EPA e as concentracións elevadas de clormequat atopadas nas mostras de urina en 2023 pode explicarse por unha serie de circunstancias, como os atrasos na adopción de prácticas agrícolas que usan clormequat, os atrasos das empresas estadounidenses na negociación de acordos comerciais e os particulares. están a experimentar atrasos na compra de avea debido ao esgotamento das existencias de produtos antigos e/ou debido á maior vida útil dos produtos de avea.
Para determinar se as concentracións observadas en mostras de urina dos Estados Unidos reflicten unha posible exposición dietética ao clormequat, medimos o clormequat en produtos de avea e trigo comprados nos Estados Unidos en 2022 e 2023. Os produtos de avea conteñen clormequat con máis frecuencia que os produtos de trigo, e a cantidade de clormequat nos diferentes produtos de avea varía, cun nivel medio de 104 ppb, posiblemente debido ao subministro procedente dos Estados Unidos e Canadá, o que pode reflectir diferenzas no uso ou desuso entre os produtos producidos a partir de avea tratada con clormequat. Pola contra, nas mostras de alimentos do Reino Unido, o clormequat é máis abundante en produtos a base de trigo como o pan, detectándose clormequat no 90 % das mostras recollidas no Reino Unido entre xullo e setembro de 2022. A concentración media é de 60 ppb. Do mesmo xeito, o clormequat tamén se detectou no 82 % das mostras de avea do Reino Unido a unha concentración media de 1650 ppb, máis de 15 veces maior que nas mostras dos Estados Unidos, o que pode explicar as maiores concentracións urinarias observadas nas mostras do Reino Unido.
Os nosos resultados de biomonitorización indican que a exposición ao clormequat ocorreu antes de 2018, aínda que non se estableceu a tolerancia alimentaria ao clormequat. Aínda que o clormequat non está controlado nos alimentos nos Estados Unidos e non hai datos históricos sobre as concentracións de clormequat nos alimentos que se venden nos Estados Unidos, dada a curta vida media do clormequat, sospeitamos que esta exposición pode ser dietética. Ademais, os precursores de colina nos produtos de trigo e nos ovos en po forman clormequat de forma natural a altas temperaturas, como as que se usan no procesamento e fabricación de alimentos, o que resulta en concentracións de clormequat que oscilan entre 5 e 40 ng/g. Os resultados das nosas análises de alimentos indican que algunhas mostras, incluído o produto de avea orgánica, contiñan clormequat a niveis similares aos informados en estudos de clormequat natural, mentres que moitas outras mostras contiñan niveis máis altos de clormequat. Polo tanto, os niveis que observamos na urina ata 2023 probablemente se debieron á exposición alimentaria ao clormequat xerada durante o procesamento e a fabricación de alimentos. Os niveis observados en 2023 probablemente se deban á exposición alimentaria ao clormequat producido espontaneamente e a produtos importados tratados con clormequat na agricultura. As diferenzas na exposición ao clormequat entre as nosas mostras tamén poden deberse á localización xeográfica, a diferentes patróns alimentarios ou á exposición ocupacional ao clormequat cando se usa en invernadoiros e viveiros.
O noso estudo suxire que se necesitan mostras máis grandes e unha mostra máis diversa de alimentos tratados con clormequat para avaliar completamente as posibles fontes dietéticas de clormequat en individuos con baixa exposición. Os estudos futuros, que inclúan a análise de mostras históricas de ouriña e alimentos, cuestionarios dietéticos e ocupacionais, monitorización continua do clormequat en alimentos convencionais e orgánicos nos Estados Unidos e mostras de biomonitorización, axudarán a dilucidar os factores comúns de exposición ao clormequat na poboación estadounidense.
A probabilidade de que se produzan aumentos nos niveis de clormequat en mostras de ouriños e alimentos nos Estados Unidos nos próximos anos aínda está por determinar. Nos Estados Unidos, o clormequat só está permitido actualmente en produtos de avea e trigo importados, pero a Axencia de Protección Ambiental está a considerar o seu uso agrícola en cultivos nacionais non orgánicos. Se se aproba tal uso doméstico xunto coa práctica agrícola xeneralizada do clormequat no estranxeiro e no país, os niveis de clormequat na avea, o trigo e outros produtos de cereais poderían seguir aumentando, o que levaría a niveis máis altos de exposición ao clormequat. Poboación total dos Estados Unidos.
As concentracións urinarias actuais de clormequat neste e noutros estudos indican que os doadores de mostras individuais estiveron expostos a clormequat a niveis que estaban por debaixo da dose de referencia (RfD) publicada pola Axencia de Protección Ambiental dos Estados Unidos (0,05 mg/kg de peso corporal por día), polo que son aceptables. A inxesta diaria é varias ordes de magnitude inferior ao valor de inxesta publicado pola Autoridade Europea de Seguridade Alimentaria (IDA) (0,04 mg/kg de peso corporal/día). Non obstante, observamos que os estudos toxicolóxicos publicados sobre o clormequat suxiren que pode ser necesaria unha reavaliación destes limiares de seguridade. Por exemplo, os ratos e os porcos expostos a doses inferiores á RfD e á IDA actuais (0,024 e 0,0023 mg/kg de peso corporal/día, respectivamente) mostraron unha diminución da fertilidade. Noutro estudo toxicolóxico, a exposición durante o embarazo a doses equivalentes a un nivel sen efectos adversos observados (NOAEL) de 5 mg/kg (utilizado para calcular a dose de referencia da Axencia de Protección Ambiental dos Estados Unidos) provocou cambios no crecemento e metabolismo fetal, así como cambios na composición corporal. Ratos neonatos. Ademais, os limiares regulamentarios non teñen en conta os efectos adversos das mesturas de substancias químicas que poden afectar o sistema reprodutivo, que demostraron ter efectos aditivos ou sinérxicos en doses inferiores á exposición a substancias químicas individuais, o que causa posibles problemas de saúde reprodutiva. Preocupacións polas consecuencias asociadas aos niveis de exposición actuais, especialmente para aqueles con niveis de exposición máis altos na poboación xeral de Europa e os Estados Unidos.
Este estudo piloto sobre novas exposicións químicas nos Estados Unidos demostra que o clormequat está presente nos alimentos estadounidenses, principalmente en produtos de avea, así como na maioría das mostras de ouriña detectadas recollidas de case 100 persoas nos Estados Unidos, o que indica unha exposición continua ao clormequat. Ademais, as tendencias nestes datos suxiren que os niveis de exposición aumentaron e poden seguir aumentando no futuro. Dadas as preocupacións toxicolóxicas asociadas á exposición ao clormequat en estudos con animais e a exposición xeneralizada da poboación xeral ao clormequat nos países europeos (e agora probablemente nos Estados Unidos), xunto con estudos epidemiolóxicos e en animais, existe unha necesidade urxente de monitorizar o clormequat nos alimentos e nos humanos. É importante comprender os posibles riscos para a saúde deste produto químico agrícola a niveis de exposición significativos para o medio ambiente, especialmente durante o embarazo.
Data de publicación: 04-06-2024