Chlormequat er en plantevekstregulator hvis bruk i kornavlinger øker i Nord-Amerika.Toksikologiske studier har vist at eksponering for klormequat kan redusere fruktbarheten og forårsake skade på fosteret i utvikling ved doser under tillatt daglig dose fastsatt av regulerende myndigheter.Her rapporterer vi tilstedeværelsen av klormequat i urinprøver samlet inn fra den amerikanske befolkningen, med deteksjonsrater på henholdsvis 69 %, 74 % og 90 % i prøver samlet i 2017, 2018–2022 og 2023.Fra 2017 til 2022 ble det påvist lave konsentrasjoner av klormequat i prøver, og fra 2023 økte klormequatkonsentrasjonene i prøver betydelig.Vi la også merke til at klormequat ble funnet oftere i havreprodukter.Disse resultatene og toksisitetsdataene for klormequat vekker bekymring for gjeldende eksponeringsnivåer og krever mer omfattende toksisitetstesting, matovervåking og epidemiologiske studier for å vurdere virkningen av klormequateksponering på menneskers helse.
Denne studien rapporterer den første påvisningen av klormequat, et jordbrukskjemikalie med utviklings- og reproduksjonstoksisitet, i den amerikanske befolkningen og i matforsyningen i USA.Mens lignende nivåer av kjemikaliet ble funnet i urinprøver fra 2017 til 2022, ble det funnet betydelig forhøyede nivåer i 2023-prøven.Dette arbeidet fremhever behovet for bredere overvåking av klormequat i mat- og menneskeprøver i USA, samt toksikologi og toksikologi.Epidemiologiske studier av klormequat, da dette kjemikaliet er en ny forurensning med dokumenterte negative helseeffekter ved lave doser i dyrestudier.
Chlormequat er et landbrukskjemikalie som først ble registrert i USA i 1962 som en plantevekstregulator.Selv om det foreløpig bare er tillatt for bruk på prydplanter i USA, tillot en avgjørelse fra US Environmental Protection Agency (EPA) fra 2018 import av matprodukter (for det meste korn) behandlet med klormequat.I EU, Storbritannia og Canada er klormequat godkjent for bruk på matvekster, hovedsakelig hvete, havre og bygg.Klormequat kan redusere høyden på stilken, og dermed redusere sannsynligheten for at avlingen blir vridd, noe som gjør høsting vanskelig.I Storbritannia og EU er klormequat generelt den mest påviste plantevernmiddelresten i korn og korn, som dokumentert i langsiktige overvåkingsstudier.
Selv om klormequat er godkjent for bruk på avlinger i deler av Europa og Nord-Amerika, viser det toksikologiske egenskaper basert på historiske og nylig publiserte dyreforsøk.Effektene av klormequat-eksponering på reproduksjonstoksisitet og fruktbarhet ble først beskrevet på begynnelsen av 1980-tallet av danske grisebønder som observerte redusert reproduksjonsevne hos griser oppdrettet på klormequat-behandlet korn.Disse observasjonene ble senere undersøkt i kontrollerte laboratorieeksperimenter på griser og mus, der hunngriser som ble fôret med klormequat-behandlet korn, viste forstyrrelser i brunstsykluser og parring sammenlignet med kontrolldyr som ble fôret med en diett uten klormequat.I tillegg viste hannmus som ble utsatt for klormequat gjennom mat eller drikkevann under utviklingen redusert evne til å befrukte sædceller in vitro.Nyere reproduksjonstoksisitetsstudier av klormequat har vist at eksponering av rotter for klormequat i sensitive utviklingsperioder, inkludert graviditet og tidlig liv, resulterte i forsinket pubertet, redusert sædmotilitet, redusert vekt hos mannlige reproduktive organer og reduserte testosteronnivåer.Utviklingstoksisitetsstudier indikerer også at eksponering for klormequat under graviditet kan forårsake fostervekst og metabolske abnormiteter.Andre studier har ikke funnet noen effekt av klormequat på reproduktiv funksjon hos hunnmus og hanngriser, og ingen påfølgende studier har funnet effekt av klormequat på fertiliteten til hannmus eksponert for klormequat under utvikling og postnatalt liv.Tvetydige data om klormequat i toksikologisk litteratur kan skyldes forskjeller i testdoser og målinger, samt valg av modellorganismer og kjønn på forsøksdyr.Det er derfor nødvendig med videre etterforskning.
Selv om nyere toksikologiske studier har vist utviklingsmessige, reproduktive og endokrine effekter av klormequat, er mekanismene som disse toksikologiske effektene oppstår med uklare.Noen studier tyder på at klormequat kanskje ikke virker gjennom veldefinerte mekanismer for hormonforstyrrende kjemikalier, inkludert østrogen- eller androgenreseptorer, og ikke endrer aromataseaktivitet.Andre bevis tyder på at klormequat kan forårsake bivirkninger ved å endre steroidbiosyntese og forårsake endoplasmatisk retikulumstress.
Selv om klormequat er allestedsnærværende i vanlige europeiske matvarer, er antallet bioovervåkingsstudier som vurderer menneskelig eksponering for klormequat relativt lite.Klormequat har en kort halveringstid i kroppen, ca. 2–3 timer, og i studier som involverte frivillige, ble de fleste eksperimentelle doser fjernet fra kroppen innen 24 timer [14].I generelle befolkningsprøver fra Storbritannia og Sverige ble klormequat påvist i urinen til nesten 100 % av studiedeltakerne med betydelig høyere frekvenser og konsentrasjoner enn andre plantevernmidler som klorpyrifos, pyretroider, tiabendazol og mankozeb-metabolitter.Studier på griser har vist at klormequat også kan påvises i serum og overføres til melk, men disse matrisene er ikke studert i mennesker eller andre eksperimentelle dyremodeller, selv om det kan være spor av klormequat i serum og melk assosiert med reproduksjonsskader.materiale.Det er viktige effekter av eksponering under graviditet og hos spedbarn.
I april 2018 kunngjorde US Environmental Protection Agency akseptable mattoleransenivåer for klormequat i importert havre, hvete, bygg og visse animalske produkter, slik at klormequat kunne importeres til den amerikanske matforsyningen.Det tillatte havreinnholdet ble deretter økt i 2020. For å karakterisere virkningen av disse beslutningene på forekomsten og prevalensen av klormequat i den voksne befolkningen i USA, målte denne pilotstudien mengden klormequat i urinen til personer fra tre geografiske regioner i USA fra 2017 til 2023 og igjen i 2022. og klormequat-innholdet i havre- og hveteprodukter kjøpt i USA i 2023.
Prøver samlet i tre geografiske områder mellom 2017 og 2023 ble brukt til å måle urinnivåer av klormequat hos innbyggere i USA.Tjueen urinprøver ble samlet inn fra avidentifiserte gravide kvinner som samtykket på leveringstidspunktet i henhold til en 2017 Institutional Review Board (IRB)-godkjent protokoll fra Medical University of South Carolina (MUSC, Charleston, SC, USA).Prøver ble lagret ved 4°C i opptil 4 timer, deretter alikvotert og frosset ved -80°C.Tjuefem voksen urinprøver ble kjøpt fra Lee Biosolutions, Inc (Maryland Heights, MO, USA) i november 2022, som representerer en enkelt prøve samlet inn fra oktober 2017 til september 2022, og ble samlet inn fra frivillige (13 menn og 12 kvinner).) utlånt til Maryland Heights, Missouri-samlingen.Prøver ble lagret ved -20°C umiddelbart etter innsamling.I tillegg ble 50 urinprøver samlet inn fra Florida-frivillige (25 menn, 25 kvinner) i juni 2023 kjøpt fra BioIVT, LLC (Westbury, NY, USA).Prøver ble lagret ved 4°C inntil alle prøver ble samlet og deretter alikvotert og frosset ved -20°C.Leverandørselskapet innhentet nødvendig IRB-godkjenning for å behandle prøver fra mennesker og samtykke til prøvetaking.Ingen personopplysninger ble gitt i noen av prøvene som ble testet.Alle prøver ble sendt frossen for analyse.Detaljert eksempelinformasjon finnes i støtteinformasjonstabell S1.
Kvantifisering av klormequat i humane urinprøver ble bestemt ved LC-MS/MS ved HSE Research Laboratory (Buxton, UK) i henhold til metoden publisert av Lindh et al.Litt modifisert i 2011. Kort fortalt ble prøver forberedt ved å blande 200 μl ufiltrert urin med 1,8 ml 0,01 M ammoniumacetat inneholdende intern standard.Prøven ble deretter ekstrahert ved bruk av en HCX-Q kolonne, kondisjonert først med metanol, deretter med 0,01 M ammoniumacetat, vasket med 0,01 M ammoniumacetat og eluert med 1 % maursyre i metanol.Prøver ble deretter lastet på en C18 LC-kolonne (Synergi 4 µ Hydro-RP 150 × 2 mm; Phenomenex, UK) og separert ved bruk av en isokratisk mobil fase bestående av 0,1 % maursyre:metanol 80:20 ved strømningshastighet 0,2.ml/min.Reaksjonsoverganger valgt ved massespektrometri ble beskrevet av Lindh et al.2011. Deteksjonsgrensen var 0,1 μg/L som rapportert i andre studier.
Urinklormequat-konsentrasjoner er uttrykt som μmol klormequat/mol kreatinin og konvertert til μg klormequat/g kreatinin som rapportert i tidligere studier (multiplisér med 1,08).
Anresco Laboratories, LLC testet matprøver av havre (25 konvensjonelle og 8 økologiske) og hvete (9 konvensjonelle) for klormequat (San Francisco, CA, USA).Prøver ble analysert med modifikasjoner i henhold til publiserte metoder.LOD/LOQ for havreprøver i 2022 og for alle hvete- og havreprøver i 2023 ble satt til henholdsvis 10/100 ppb og 3/40 ppb.Detaljert eksempelinformasjon finnes i støtteinformasjonstabell S2.
Urinklormequatkonsentrasjoner ble gruppert etter geografisk plassering og innsamlingsår, med unntak av to prøver samlet i 2017 fra Maryland Heights, Missouri, som ble gruppert med andre 2017-prøver fra Charleston, South Carolina.Prøver under deteksjonsgrensen for klormequat ble behandlet som prosent deteksjon delt på kvadratroten av 2. Data var ikke normalfordelt, så den ikke-parametriske Kruskal-Wallis-testen og Dunns multiple sammenligningstest ble brukt til å sammenligne medianer mellom grupper.Alle beregninger ble utført i GraphPad Prism (Boston, MA).
Klormequat ble påvist i 77 av 96 urinprøver, som representerer 80 % av alle urinprøver.Sammenlignet med 2017 og 2018–2022 ble 2023 prøver påvist hyppigere: henholdsvis 16 av 23 prøver (eller 69 %) og 17 av 23 prøver (eller 74 %) og 45 av 50 prøver (dvs. 90 %) .) ble testet.Før 2023 var klormequatkonsentrasjonene påvist i de to gruppene ekvivalente, mens klormequatkonsentrasjonene påvist i 2023-prøvene var betydelig høyere enn i prøver fra tidligere år (Figur 1A,B).De påvisbare konsentrasjonsområdene for prøvene 2017, 2018–2022 og 2023 var henholdsvis 0,22 til 5,4, 0,11 til 4,3 og 0,27 til 52,8 mikrogram klormequat per gram kreatinin.Medianverdiene for alle prøver i 2017, 2018–2022 og 2023 er henholdsvis 0,46, 0,30 og 1,4.Disse dataene tyder på at eksponeringen kan fortsette gitt den korte halveringstiden til klormequat i kroppen, med lavere eksponeringsnivåer mellom 2017 og 2022 og høyere eksponeringsnivåer i 2023.
Klormequatkonsentrasjonen for hver enkelt urinprøve presenteres som et enkelt punkt med søyler over gjennomsnittet og feilstreker som representerer +/- standardfeil.Urinklormequat-konsentrasjoner uttrykkes i mcg klormequat per gram kreatinin på en lineær skala (A) og en logaritmisk skala (B).Ikke-parametrisk Kruskal-Wallis variansanalyse med Dunns multiple sammenligningstest ble brukt for å teste statistisk signifikans.
Matprøver kjøpt i USA i 2022 og 2023 viste påvisbare nivåer av klormequat i alle unntatt to av 25 tradisjonelle havreprodukter, med konsentrasjoner fra upåviselige til 291 μg/kg, noe som indikerer klormequat i havre.Utbredelsen av vegetarisme er høy.Prøver samlet i 2022 og 2023 hadde tilsvarende gjennomsnittsnivåer: henholdsvis 90 µg/kg og 114 µg/kg.Kun én prøve på åtte økologiske havreprodukter hadde et påvisbart innhold av klormequat på 17 µg/kg.Vi observerte også lavere konsentrasjoner av klormequat i to av de ni testede hveteproduktene: henholdsvis 3,5 og 12,6 μg/kg (tabell 2).
Dette er den første rapporten om måling av urinklormequat hos voksne som bor i USA og i populasjoner utenfor Storbritannia og Sverige.Bioovervåkingstrender for plantevernmidler blant mer enn 1000 ungdommer i Sverige registrerte en 100 % påvisningsrate for klormequat fra 2000 til 2017. Gjennomsnittlig konsentrasjon i 2017 var 0,86 mikrogram klormequat per gram kreatinin og ser ut til å ha sunket over tid, med det høyeste gjennomsnittlige nivået. var 2,77 i 2009 [16].I Storbritannia fant bioovervåking en mye høyere gjennomsnittlig klormequatkonsentrasjon på 15,1 mikrogram klormequat per gram kreatinin mellom 2011 og 2012, selv om disse prøvene ble samlet inn fra mennesker som bodde i jordbruksområder.det var ingen forskjell i eksponering.Sprøytehendelse[15].Vår studie av det amerikanske utvalget fra 2017 til 2022 fant lavere mediannivåer sammenlignet med tidligere studier i Europa, mens i 2023-utvalget var mediannivåene sammenlignbare med det svenske utvalget, men lavere enn det britiske utvalget (tabell 1).
Disse forskjellene i eksponering mellom regioner og tidspunkter kan reflektere forskjeller i landbrukspraksis og regulatorisk status for klormequat, som til slutt påvirker nivåene av klormequat i matprodukter.For eksempel var klormequatkonsentrasjoner i urinprøver betydelig høyere i 2023 sammenlignet med tidligere år, noe som kan reflektere endringer relatert til EPA-reguleringshandlinger knyttet til klormequat (inkludert matgrenser for klormequat i 2018).USAs matforsyninger i nær fremtid.Øk standardene for havreforbruket innen 2020. Disse handlingene tillater import og salg av landbruksprodukter behandlet med klormequat, for eksempel fra Canada.Etterslepet mellom EPAs reguleringsendringer og de forhøyede konsentrasjonene av klormequat funnet i urinprøver i 2023 kan forklares av en rekke omstendigheter, for eksempel forsinkelser i innføringen av landbrukspraksis som bruker klormequat, forsinkelser fra amerikanske selskaper med å inngå handelsavtaler, og opplever også forsinkelser i havrekjøp på grunn av utarming av gamle produktlager og/eller lengre holdbarhet på havreprodukter.
For å finne ut om konsentrasjonene som er observert i amerikanske urinprøver reflekterer potensiell kosttilskuddseksponering for klormequat, målte vi klormequat i havre- og hveteprodukter kjøpt i USA i 2022 og 2023. Havreprodukter inneholder klormequat oftere enn hveteprodukter, og mengden klormequat i ulike havreprodukter varierer, med et gjennomsnittlig nivå på 104 ppb, muligens på grunn av tilførsel fra USA og Canada, noe som kan reflektere forskjeller i bruk eller ubruk.mellom produkter produsert av havre behandlet med klormequat.I kontrast, i britiske matprøver, er klormequat mer rikelig i hvetebaserte produkter som brød, med klormequat påvist i 90 % av prøvene samlet inn i Storbritannia mellom juli og september 2022. Den gjennomsnittlige konsentrasjonen er 60 ppb.På samme måte ble klormequat også påvist i 82 % av britiske havreprøver med en gjennomsnittlig konsentrasjon på 1650 ppb, mer enn 15 ganger høyere enn i amerikanske prøver, noe som kan forklare de høyere urinkonsentrasjonene observert i britiske prøver.
Våre bioovervåkingsresultater indikerer at eksponering for klormequat skjedde før 2018, selv om kostholdstoleranse for klormequat ikke er etablert.Selv om klormequat ikke er kontrollert i matvarer i USA, og det ikke er noen historiske data om konsentrasjonene av klormequat i matvarer som selges i USA, gitt den korte halveringstiden til klormequat, mistenker vi at denne eksponeringen kan være diett.I tillegg danner kolinforløpere i hveteprodukter og eggepulver naturlig klormequat ved høye temperaturer, slik som de som brukes i matforedling og produksjon, noe som resulterer i klormequatkonsentrasjoner fra 5 til 40 ng/g. Resultatene våre fra mattestingen indikerer at noen prøver, bl.a. det organiske havreproduktet inneholdt klormequat i nivåer tilsvarende de som ble rapportert i studier av naturlig forekommende klormequat, mens mange andre prøver inneholdt høyere nivåer av klormequat.Dermed var nivåene vi observerte i urin gjennom 2023 sannsynligvis på grunn av dietteksponering for klormequat generert under matforedling og produksjon.Observerte nivåer i 2023 skyldes sannsynligvis dietteksponering for spontant produsert klormequat og importerte produkter behandlet med klormequat i landbruket.Forskjeller i klormequateksponering blant våre prøver kan også skyldes geografisk plassering, ulike kostholdsmønstre eller yrkeseksponering for klormequat når det brukes i veksthus og barnehager.
Vår studie antyder at større prøvestørrelser og et mer mangfoldig utvalg av klormequat-behandlet mat er nødvendig for å fullt ut evaluere potensielle kostholdskilder til klormequat hos individer med lav eksponering.Fremtidige studier inkludert analyse av historiske urin- og matprøver, kostholds- og yrkesspørreskjemaer, pågående overvåking av klormequat i konvensjonelle og økologiske matvarer i USA, og bioovervåkingsprøver vil bidra til å belyse vanlige faktorer for klormequateksponering i den amerikanske befolkningen.
Sannsynligheten for økte nivåer av klormequat i urin- og matprøver i USA i de kommende årene gjenstår å fastslå.I USA er klormequat foreløpig kun tillatt i importerte havre- og hveteprodukter, men Environmental Protection Agency vurderer for tiden bruken i landbruket i innenlandske ikke-organiske avlinger.Hvis slik husholdningsbruk godkjennes i forbindelse med den utbredte landbrukspraksisen for klormequat i utlandet og innenlands, kan nivåene av klormequat i havre, hvete og andre kornprodukter fortsette å stige, noe som fører til høyere nivåer av klormequateksponering.Total amerikansk befolkning.
Gjeldende urinkonsentrasjoner av klormequat i denne og andre studier indikerer at individuelle prøvegivere ble eksponert for klormequat i nivåer som begge var under den publiserte US Environmental Protection Agency-referansedosen (RfD) (0,05 mg/kg kroppsvekt per dag), så de er akseptable. .Det daglige inntaket er flere størrelsesordener lavere enn inntaksverdien publisert av European Food Safety Authority (ADI) (0,04 mg/kg kroppsvekt/dag).Vi bemerker imidlertid at publiserte toksikologiske studier av klormequat tyder på at revurdering av disse sikkerhetsterskelene kan være nødvendig.For eksempel viste mus og griser som ble utsatt for doser under gjeldende RfD og ADI (henholdsvis 0,024 og 0,0023 mg/kg kroppsvekt/dag) redusert fertilitet.I en annen toksikologisk studie resulterte eksponering under graviditet for doser som tilsvarer et nivå uten observert uønsket effekt (NOAEL) på 5 mg/kg (brukt til å beregne referansedosen for US Environmental Protection Agency) i endringer i fostervekst og metabolisme. som endringer i kroppssammensetning.Neonatale mus.I tillegg tar ikke regulatoriske terskler hensyn til de negative effektene av blandinger av kjemikalier som kan påvirke reproduksjonssystemet, som har vist seg å ha additive eller synergistiske effekter ved doser lavere enn eksponering for individuelle kjemikalier, og forårsaker potensielle helseproblemer.Bekymringer om konsekvensene knyttet til nåværende eksponeringsnivåer, spesielt for de med høyere eksponeringsnivåer i den generelle befolkningen i Europa og USA.
Denne pilotstudien av nye kjemiske eksponeringer i USA viser at klormequat er tilstede i amerikanske matvarer, først og fremst i havreprodukter, så vel som i flertallet av påviste urinprøver samlet inn fra nesten 100 personer i USA, noe som indikerer pågående eksponering for klormequat.Dessuten tyder trender i disse dataene på at eksponeringsnivåene har økt og kan fortsette å øke i fremtiden.Gitt de toksikologiske bekymringene knyttet til klormequateksponering i dyrestudier, og den utbredte eksponeringen av den generelle befolkningen for klormequat i europeiske land (og nå sannsynligvis i USA), kombinert med epidemiologiske studier og dyrestudier, er det et presserende behov for overvåking av klormequat i mat og mennesker Klormequat.Det er viktig å forstå de potensielle helsefarene til dette landbrukskjemikaliet ved miljømessig signifikante eksponeringsnivåer, spesielt under graviditet.
Innleggstid: 29. mai 2024