Klormekvat je regulator rasta biljaka čija se upotreba u žitaricama povećava u Sjevernoj Americi. Toksikološke studije su pokazale da izloženost klormekvatu može smanjiti plodnost i uzrokovati štetu fetusu u razvoju u dozama ispod dozvoljene dnevne doze koju su utvrdila regulatorna tijela. Ovdje izvještavamo o prisustvu 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, niske koncentracije klormekvata su otkrivene u uzorcima, 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 nivoa 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, agrohemikalije s razvojnom i reproduktivnom toksičnošću, u populaciji SAD-a i u zalihama hrane u SAD-u. Dok su slične razine hemikalije 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 uzorcima hrane i ljudi u Sjedinjenim Državama, kao i toksikološkim i toksikološkim epidemiološkim studijama klormekvata, budući da je ova hemikalija novi kontaminant s dokumentiranim štetnim utjecajima na zdravlje pri niskim dozama u studijama na životinjama.
Klormekvat je poljoprivredna hemikalija prvi put registrovana u Sjedinjenim Američkim Državama 1962. godine kao regulator rasta biljaka. Iako je trenutno dozvoljena samo za upotrebu na ukrasnim biljkama u Sjedinjenim Američkim Državama, odluka Agencije za zaštitu okoliša SAD-a (EPA) iz 2018. godine dozvolila je uvoz prehrambenih proizvoda (uglavnom žitarica) tretiranih klormekvatom. U EU, Velikoj Britaniji i Kanadi, klormekvat je odobren za upotrebu na prehrambenim usjevima, uglavnom pšenici, zobi i ječmu. Klormekvat može smanjiti visinu stabljike, čime se smanjuje vjerovatnoća da se usjev uvije, što otežava žetvu. U Velikoj Britaniji i EU, klormekvat je uglavnom najčešće detektovani ostatak pesticida u žitaricama, što je dokumentovano u dugoročnim studijama praćenja.
Iako je klormekvat odobren za upotrebu na usjevima u dijelovima Evrope i Sjeverne Amerike, on pokazuje toksikološka svojstva na osnovu historijskih i nedavno objavljenih eksperimentalnih studija na životinjama. Učinke izloženosti klormekvatu na reproduktivnu toksičnost i plodnost prvi put su opisali početkom 1980-ih danski uzgajivači svinja koji su primijetili smanjene reproduktivne performanse kod svinja uzgojenih na žitaricama tretiranim klormekvatom. Ova zapažanja su kasnije ispitana u kontroliranim laboratorijskim eksperimentima na svinjama i miševima, u kojima su ženke svinja hranjene žitaricama tretiranim klormekvatom pokazale poremećaje u estrusu i parenju u poređenju s kontrolnim životinjama hranjenim prehranom bez klormekvata. Osim toga, mužjaci miševa izloženi klormekvatu putem hrane ili vode za piće tokom razvoja pokazali su smanjenu sposobnost oplodnje sperme in vitro. Nedavne studije reproduktivne toksičnosti klormekvata pokazale su da je izloženost pacova klormekvatu tokom osjetljivih perioda razvoja, uključujući trudnoću i rani život, rezultirala odgođenim pubertetom, smanjenom pokretljivošću spermatozoida, smanjenom težinom muških reproduktivnih organa i smanjenim nivoom testosterona. Studije razvojne toksičnosti također pokazuju da izloženost klormekvatu tokom 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 tokom 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 eksperimentalnih životinja. Stoga su potrebna daljnja istraživanja.
Iako su nedavne toksikološke studije pokazale razvojne, reproduktivne i endokrine efekte hlormekvata, mehanizmi kojima se ovi toksikološki efekti javljaju nisu jasni. Neke studije sugeriraju da hlormekvat možda ne djeluje putem dobro definiranih mehanizama endokrinih disruptivnih hemikalija, uključujući estrogenske ili androgene receptore, i ne mijenja aktivnost aromataze. Drugi dokazi sugeriraju da hlormekvat može izazvati nuspojave mijenjajući biosintezu steroida i uzrokujući stres endoplazmatskog retikuluma.
Iako je klormekvat sveprisutno prisutan u uobičajenoj evropskoj hrani, broj biomonitoring studija koje procjenjuju izloženost ljudi klormekvatu je relativno mali. Klormekvat ima kratko vrijeme poluraspada u tijelu, približno 2-3 sata, a u studijama koje su uključivale dobrovoljce, većina eksperimentalnih doza je eliminirana iz tijela u roku od 24 sata [14]. U uzorcima opće populacije iz Velike Britanije i Švedske, klormekvat je otkriven u urinu gotovo 100% učesnika studije u značajno većim frekvencijama i koncentracijama nego drugi pesticidi poput klorpirifosa, piretroida, tiabendazola i metabolita mankozeba. Studije na svinjama su pokazale da se klormekvat može otkriti i u serumu i prenijeti u mlijeko, ali ove matrice nisu proučavane na ljudima ili drugim eksperimentalnim životinjskim modelima, iako mogu postojati tragovi klormekvata u serumu i mlijeku povezani sa reproduktivnom štetom. Postoje važni efekti izloženosti tokom trudnoće i kod dojenčadi.
U aprilu 2018. godine, Agencija za zaštitu okoliša SAD-a objavila je prihvatljive nivoe tolerancije na klormekvat u uvezenoj zobi, pšenici, ječmu i određenim životinjskim proizvodima, što je omogućilo uvoz klormekvata u američku opskrbu hranom. Dozvoljeni sadržaj zobi je naknadno povećan 2020. godine. Kako bi se okarakterizirao utjecaj ovih 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 ponovo 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. godine korišteni su za mjerenje nivoa klormekvata u urinu kod stanovnika SAD-a. Dvadeset i jedan uzorak urina prikupljen je od anonimiziranih trudnica koje su dale pristanak u vrijeme porođaja u skladu s protokolom koji je 2017. godine odobrio Odbor za institucionalnu reviziju (IRB) Medicinskog univerziteta Južne Karoline (MUSC, Charleston, SC, SAD). Uzorci su pohranjeni na 4°C do 4 sata, zatim alikvotirani i zamrznuti na -80°C. Dvadeset pet uzoraka urina odraslih kupljeno je od Lee Biosolutions, Inc (Maryland Heights, MO, SAD) u novembru 2022. godine, što predstavlja jedan uzorak prikupljen od oktobra 2017. do septembra 2022. godine, a prikupljeni su od volontera (13 muškaraca i 12 žena) posuđenih kolekciji Maryland Heights, Missouri. Uzorci su pohranjeni na -20°C odmah nakon prikupljanja. Pored toga, 50 uzoraka urina prikupljenih od volontera iz Floride (25 muškaraca, 25 žena) u junu 2023. godine kupljeno je od BioIVT, LLC (Westbury, NY, SAD). Uzorci su čuvani na 4°C dok svi uzorci nisu prikupljeni, a zatim su alikvotirani i zamrznuti na -20°C. Kompanija dobavljač dobila je potrebno odobrenje IRB-a za obradu ljudskih uzoraka i saglasnost za prikupljanje uzoraka. Nisu dostavljeni lični podaci ni u jednom od testiranih uzoraka. Svi uzorci su poslani zamrznuti na analizu. Detaljne informacije o uzorcima mogu se naći u Dodatnoj informaciji, Tabeli S1.
Kvantifikacija klormekvata u uzorcima ljudskog urina određena je LC-MS/MS metodom u HSE istraživačkoj laboratoriji (Buxton, UK) prema metodi koju su objavili Lindh i saradnici. Metoda je neznatno modificirana 2011. godine. Ukratko, uzorci su pripremljeni miješanjem 200 μl nefiltriranog urina sa 1,8 ml 0,01 M amonijum acetata koji sadrži interni standard. Uzorak je zatim ekstrahovan pomoću HCX-Q kolone, prvo kondicioniran metanolom, zatim sa 0,01 M amonijum acetatom, ispran sa 0,01 M amonijum acetatom i eluiran sa 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% mravlje kiseline:metanola 80:20 pri brzini protoka 0,2 ml/min. Reakcijske prijelaze odabrane masenom spektrometrijom opisali su Lindh i saradnici. 2011. Granica detekcije bila je 0,1 μg/L, kao što je navedeno u drugim studijama.
Koncentracije klormekvata u urinu izražene su kao μmol klormekvata/mol kreatinina i pretvorene u μg klormekvata/g kreatinina kao što je navedeno u prethodnim studijama (pomnoženo sa 1,08).
Anresco Laboratories, LLC je testirao uzorke hrane zobi (25 konvencionalnih i 8 organskih) i pšenice (9 konvencionalnih) na klormekvat (San Francisco, Kalifornija, SAD). Uzorci su analizirani s modifikacijama prema objavljenim metodama. LOD/LOQ za uzorke zobi u 2022. godini i za sve uzorke pšenice i zobi u 2023. godini postavljeni su na 10/100 ppb odnosno 3/40 ppb. Detaljne informacije o uzorcima mogu se naći u Dodatnoj informaciji, Tabeli S2.
Koncentracije klormekvata u urinu grupirane su prema geografskoj lokaciji i godini prikupljanja, s izuzetkom dva uzorka prikupljena 2017. godine iz Maryland Heightsa, Missouri, koji su grupirani s drugim uzorcima iz 2017. godine iz Charlestona, Južna Karolina. Uzorci ispod granice detekcije klormekvata tretirani su kao postotak detekcije podijeljen kvadratnim korijenom iz 2. Podaci nisu bili normalno distribuirani, pa su za poređenje medijana između grupa korišteni neparametrijski Kruskal-Wallisov test i Dunnov test višestruke usporedbe. Svi proračuni su izvršeni u GraphPad Prism-u (Boston, MA).
Klormekvat je otkriven u 77 od 96 uzoraka urina, što predstavlja 80% svih uzoraka urina. U poređenju sa 2017. i 2018–2022. godinom, uzorci iz 2023. godine su češće otkriveni: testirano je 16 od 23 uzorka (ili 69%) i 17 od 23 uzorka (ili 74%), respektivno, i 45 od 50 uzoraka (tj. 90%). Prije 2023. godine, koncentracije klormekvata otkrivene u dvije grupe bile su ekvivalentne, dok su koncentracije klormekvata otkrivene u uzorcima iz 2023. godine bile značajno veće nego u uzorcima iz prethodnih godina (Slika 1A,B). Rasponi detektabilnih koncentracija za uzorke iz 2017., 2018–2022. i 2023. godine bili su 0,22 do 5,4, 0,11 do 4,3 i 0,27 do 52,8 mikrograma klormekvata po gramu kreatinina. Medijane vrijednosti za sve uzorke u 2017., 2018–2022. i 2023. godini iznose 0,46, 0,30 i 1,4, respektivno. Ovi podaci ukazuju na to da bi izloženost mogla trajati s obzirom na kratko vrijeme poluraspada klormekvata u tijelu, s nižim nivoima izloženosti između 2017. i 2022. godine i višim nivoima izloženosti u 2023. godini.
Koncentracija klormekvata za svaki pojedinačni uzorak urina prikazana je kao jedna tačka sa stupcima iznad srednje vrijednosti i stupcima greške koji predstavljaju +/- standardnu grešku. Koncentracije klormekvata u urinu izražene su u mcg klormekvata po gramu kreatinina na linearnoj skali (A) i logaritamskoj skali (B). Za testiranje statističke značajnosti korištena je neparametrijska Kruskal-Wallisova analiza varijanse s Dunnovim testom višestruke usporedbe.
Uzorci hrane kupljeni u Sjedinjenim Američkim Državama 2022. i 2023. godine pokazali su detektabilne nivoe klormekvata u svim osim dva od 25 tradicionalnih proizvoda od zobi, 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 nivoe: 90 µg/kg i 114 µg/kg, respektivno. 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 i 12,6 μg/kg, respektivno (Tabela 2).
Ovo je prvi izvještaj o mjerenju urinarnog hlormekvata kod odraslih koji žive u Sjedinjenim Američkim Državama i u populacijama izvan Ujedinjenog Kraljevstva i Švedske. Trendovi biomonitoringa pesticida među više od 1.000 adolescenata u Švedskoj zabilježili su stopu detekcije hlormekvata od 100% od 2000. do 2017. godine. Prosječna koncentracija u 2017. godini iznosila je 0,86 mikrograma hlormekvata po gramu kreatinina i čini se da se s vremenom smanjivala, s najvišim prosječnim nivoom od 2,77 u 2009. godini [16]. U Velikoj Britaniji, biomonitoring je otkrio mnogo veću prosječnu koncentraciju hlormekvata od 15,1 mikrograma hlormekvata po gramu kreatinina između 2011. i 2012. godine, iako su ovi 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. godine otkrila je niže srednje nivoe u poređenju s prethodnim studijama u Evropi, dok su u uzorku iz 2023. godine srednje nivoi bili uporedivi sa švedskim uzorkom, ali niži od uzorka u Velikoj Britaniji (Tabela 1).
Ove razlike u izloženosti između regija i vremenskih tačaka mogu odražavati razlike u poljoprivrednim praksama i regulatornom statusu hlormekvata, što u konačnici utiče na nivoe hlormekvata u prehrambenim proizvodima. Na primjer, koncentracije hlormekvata u uzorcima urina bile su značajno veće 2023. godine u poređenju sa prethodnim godinama, što može odražavati promjene povezane s regulatornim akcijama EPA-e u vezi s hlormekvatom (uključujući ograničenja hlormekvata u hrani u 2018. godini). Zalihe hrane u SAD-u u bliskoj budućnosti. Podići standarde potrošnje zobi do 2020. godine. Ove akcije omogućavaju uvoz i prodaju poljoprivrednih proizvoda tretiranih hlormekvatom, na primjer, iz Kanade. Kašnjenje između regulatornih promjena EPA-e i povišenih koncentracija hlormekvata pronađenih u uzorcima urina u 2023. godini može se objasniti nizom okolnosti, kao što su kašnjenja u usvajanju poljoprivrednih praksi koje koriste hlormekvat, kašnjenja američkih kompanija u sklapanju trgovinskih sporazuma, a također i iskustva s kašnjenjima u kupovini zobi zbog iscrpljivanja starih zaliha proizvoda i/ili dužeg roka trajanja proizvoda od zobi.
Kako bismo utvrdili da li koncentracije uočene u uzorcima urina iz SAD-a odražavaju potencijalnu izloženost hlormekvatu putem ishrane, izmjerili smo hlormekvat u proizvodima od zobi i pšenice kupljenim u SAD-u 2022. i 2023. godine. Proizvodi od zobi sadrže hlormekvat češće od proizvoda od pšenice, a količina hlormekvata u različitim proizvodima od zobi varira, sa prosječnim nivoom od 104 ppb, moguće zbog nabavke iz Sjedinjenih Država i Kanade, što može odražavati razlike u upotrebi ili neupotrebi između proizvoda proizvedenih od zobi tretirane hlormekvatom. Nasuprot tome, u uzorcima hrane iz Velike Britanije, hlormekvat je obilniji u proizvodima na bazi pšenice kao što je hljeb, pri čemu je hlormekvat otkriven u 90% uzoraka prikupljenih u Velikoj Britaniji između jula i septembra 2022. Prosječna koncentracija je 60 ppb. Slično tome, hlormekvat je također otkriven u 82% uzoraka zobi u Velikoj Britaniji 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 Velike Britanije.
Naši rezultati biomonitoringa pokazuju da je izloženost klormekvatu nastupila prije 2018. godine, iako tolerancija na klormekvat putem ishrane nije utvrđena. Iako klormekvat nije kontroliran u hrani u Sjedinjenim Američkim Državama i ne postoje historijski podaci o koncentracijama klormekvata u hrani koja se prodaje u Sjedinjenim Američkim Državama, s obzirom na kratko vrijeme poluraspada klormekvata, sumnjamo da bi ova izloženost mogla biti ishranom. Osim toga, prekursori holina u proizvodima od pšenice i jajima u prahu prirodno formiraju 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 nivoima sličnim onima prijavljenim u studijama prirodno prisutnog klormekvata, dok su mnogi drugi uzorci sadržavali veće nivoe klormekvata. Stoga su nivoi koje smo primijetili u urinu do 2023. godine vjerovatno posljedica izloženosti klormekvatu nastalom tokom prerade i proizvodnje hrane putem ishrane. Uočeni nivoi u 2023. godini vjerovatno su posljedica izloženosti spontano proizvedenom hlormekvatu i uvezenim proizvodima tretiranim hlormekvatom u poljoprivredi putem ishrane. Razlike u izloženosti hlormekvatu među našim uzorcima mogu biti i posljedica geografske lokacije, različitih obrazaca ishrane ili profesionalne izloženosti hlormekvatu kada se koristi u plastenicima i rasadnicima.
Naša studija sugerira da su potrebni veći uzorci i raznolikiji uzorak hrane tretirane klormekvatom kako bi se u potpunosti procijenili potencijalni izvori klormekvata u prehrani kod osoba s niskom izloženošću. Buduće studije, uključujući analizu historijskih uzoraka urina i hrane, upitnike o prehrani i zanimanjima, kontinuirano praćenje klormekvata u konvencionalnoj i organskoj hrani u Sjedinjenim Američkim Državama i uzorke biomonitoringa, pomoći će u rasvjetljavanju uobičajenih faktora izloženosti klormekvatu u populaciji SAD-a.
Vjerovatnoća povećanja nivoa hlormekvata u uzorcima urina i hrane u Sjedinjenim Američkim Državama u narednim godinama tek treba da se utvrdi. U Sjedinjenim Američkim Državama, hlormekvat je trenutno dozvoljen 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 u kombinaciji sa široko rasprostranjenom poljoprivrednom praksom hlormekvata u inostranstvu i kod kuće, nivoi hlormekvata u zobi, pšenici i drugim proizvodima od žitarica mogli bi nastaviti da rastu, što dovodi do većeg nivoa izloženosti hlormekvatu. 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 nivoima koji su bili ispod objavljene referentne doze (RfD) Agencije za zaštitu okoliša SAD-a (0,05 mg/kg tjelesne težine dnevno), tako da su prihvatljivi. Dnevni unos je nekoliko redova veličine niži od vrijednosti unosa koju je objavila Evropska agencija za sigurnost hrane (ADI) (0,04 mg/kg tjelesne težine/dan). 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 i 0,0023 mg/kg tjelesne težine/dan) pokazali su smanjenu plodnost. U drugoj toksikološkoj studiji, izloženost tokom trudnoće dozama ekvivalentnim nivou bez uočenih neželjenih efekata (NOAEL) od 5 mg/kg (koristi se za izračunavanje referentne doze Agencije za zaštitu okoliša SAD-a) 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 efekte mješavina hemikalija koje mogu uticati na reproduktivni sistem, za koje je dokazano da imaju aditivne ili sinergijske efekte pri dozama nižim od izloženosti pojedinačnim hemikalijama, uzrokujući potencijalne zdravstvene probleme. Zabrinutost zbog posljedica povezanih sa trenutnim nivoima izloženosti, posebno za one sa višim nivoima izloženosti u opštoj populaciji u Evropi i SAD-u.
Ova pilot studija o izloženosti novim hemikalijama u Sjedinjenim Američkim Državama pokazuje da je hlormekvat prisutan u američkoj hrani, prvenstveno u proizvodima od zobi, kao i u većini detektovanih uzoraka urina prikupljenih od skoro 100 ljudi u SAD-u, što ukazuje na kontinuiranu izloženost hlormekvatu. Štaviše, trendovi u ovim podacima sugeriraju da su se nivoi izloženosti povećali i da bi mogli nastaviti rasti u budućnosti. S obzirom na toksikološke probleme povezane s izloženošću hlormekvatu u studijama na životinjama i široko rasprostranjenu izloženost opće populacije hlormekvatu u evropskim zemljama (a sada vjerovatno i u Sjedinjenim Američkim Državama), zajedno s epidemiološkim i studijama na životinjama, postoji hitna potreba za praćenjem hlormekvata u hrani i kod ljudi. Važno je razumjeti potencijalne zdravstvene opasnosti ove poljoprivredne hemikalije pri nivoima izloženosti značajnim za okoliš, posebno tokom trudnoće.
Vrijeme objave: 29. maj 2024.