Chlormequat er enplantevækstregulatorhvis anvendelse i kornafgrøder er stigende i Nordamerika.Toksikologiske undersøgelser har vist, at eksponering for chlormequat kan reducere fertiliteten og forårsage skade på det udviklende foster ved doser under den tilladte daglige dosis fastsat af regulerende myndigheder.Her rapporterer vi tilstedeværelsen af chlormequat i urinprøver indsamlet fra den amerikanske befolkning, med detektionsrater på henholdsvis 69%, 74% og 90% i prøver indsamlet i 2017, 2018-2022 og 2023.Fra 2017 til 2022 blev der påvist lave koncentrationer af chlormequat i prøver, og fra 2023 steg chlormequatkoncentrationerne i prøver markant.Vi bemærkede også, at chlormequat blev fundet hyppigere i havreprodukter.Disse resultater og toksicitetsdataene for chlormequat giver anledning til bekymring over de nuværende eksponeringsniveauer og kræver mere omfattende toksicitetstestning, fødevareovervågning og epidemiologiske undersøgelser for at vurdere virkningen af chlormequat-eksponering på menneskers sundhed.
Denne undersøgelse rapporterer den første påvisning af chlormequat, et agrokemikalie med udviklings- og reproduktionstoksicitet, i den amerikanske befolkning og i den amerikanske fødevareforsyning.Mens lignende niveauer af kemikaliet blev fundet i urinprøver fra 2017 til 2022, blev der fundet betydeligt forhøjede niveauer i 2023-prøven.Dette arbejde fremhæver behovet for bredere overvågning af chlormequat i fødevarer og humane prøver i USA, såvel som toksikologi og toksikologi.Epidemiologiske undersøgelser af chlormequat, da dette kemikalie er en ny forurening med dokumenterede negative sundhedseffekter ved lave doser i dyreforsøg.
Chlormequat er et landbrugskemikalie først registreret i USA i 1962 som en plantevækstregulator.Selvom det i øjeblikket kun er tilladt til brug på prydplanter i USA, tillod en beslutning fra US Environmental Protection Agency (EPA) fra 2018 import af fødevarer (for det meste korn) behandlet med chlormequat [1].I EU, Storbritannien og Canada er chlormequat godkendt til brug på fødevareafgrøder, primært hvede, havre og byg.Chlormequat kan reducere stænglens højde og derved mindske sandsynligheden for, at afgrøden bliver snoet, hvilket gør høsten vanskelig.I Storbritannien og EU er chlormequat generelt den mest påviste pesticidrester i korn og korn, som dokumenteret i langsigtede overvågningsstudier [2, 3].
Selvom chlormequat er godkendt til brug på afgrøder i dele af Europa og Nordamerika, udviser det toksikologiske egenskaber baseret på historiske og nyligt offentliggjorte dyreforsøg.Effekterne af chlormequat-eksponering på reproduktionstoksicitet og fertilitet blev først beskrevet i begyndelsen af 1980'erne af danske svineavlere, som observerede nedsat reproduktionsevne hos grise opdrættet på chlormequat-behandlet korn.Disse observationer blev senere undersøgt i kontrollerede laboratorieforsøg med grise og mus, hvor hungrise fodret med chlormequat-behandlet korn udviste forstyrrelser i brunstcyklus og parring sammenlignet med kontroldyr fodret med en diæt uden chlormequat.Derudover viste hanmus, der blev udsat for chlormequat gennem mad eller drikkevand under udvikling, nedsat evne til at befrugte sperm in vitro.Nylige reproduktionstoksicitetsundersøgelser af chlormequat har vist, at eksponering af rotter for chlormequat under følsomme udviklingsperioder, herunder graviditet og tidligt liv, resulterede i forsinket pubertet, nedsat sædmotilitet, nedsat vægt af hankøns reproduktionsorganer og nedsatte testosteronniveauer.Udviklingstoksicitetsundersøgelser indikerer også, at eksponering for chlormequat under graviditet kan forårsage fostervækst og metaboliske abnormiteter.Andre undersøgelser har ikke fundet nogen effekt af chlormequat på reproduktionsfunktionen hos hunmus og hangrise, og ingen efterfølgende undersøgelser har fundet en effekt af chlormequat på fertiliteten hos hanmus, der er udsat for chlormequat under udvikling og postnatalt liv.Tvetydige data om chlormequat i den toksikologiske litteratur kan skyldes forskelle i testdoser og målinger, samt valg af modelorganismer og forsøgsdyrs køn.Der er derfor behov for yderligere undersøgelser.
Selvom nyere toksikologiske undersøgelser har vist virkninger af chlormequat på udvikling, reproduktion og det endokrine system, er mekanismerne, hvorved disse toksikologiske effekter opstår, ukendte.Nogle undersøgelser tyder på, at chlormequat muligvis ikke virker gennem veldefinerede mekanismer af hormonforstyrrende kemikalier, herunder østrogen- eller androgenreceptorer, og ikke ændrer aromataseaktivitet.Andre beviser tyder på, at chlormequat kan forårsage bivirkninger ved at ændre steroidbiosyntesen og forårsage endoplasmatisk retikulumstress.
Selvom chlormequat er allestedsnærværende i almindelige europæiske fødevarer, er antallet af biomonitoreringsundersøgelser, der vurderer menneskers eksponering for chlormequat, relativt lille.Chlormequat har en kort halveringstid i kroppen, cirka 2-3 timer, og i undersøgelser, der involverede frivillige mennesker, blev de fleste eksperimentelle doser fjernet fra kroppen inden for 24 timer.I almindelige befolkningsprøver fra Storbritannien og Sverige blev chlormequat påvist i urinen hos næsten 100 % af studiedeltagerne ved signifikant højere frekvenser og koncentrationer end andre pesticider såsom chlorpyrifos, pyrethroider, thiabendazol og mancozeb-metabolitter.Undersøgelser på grise har vist, at chlormequat også kan findes i serum og kan overføres til mælk, men disse matricer er ikke blevet undersøgt i mennesker eller andre forsøgsdyremodeller, selvom dets tilstedeværelse i serum og mælk kan være forbundet med reproduktionsskader fra kemikalier..Der er vigtige virkninger af eksponering under graviditet og hos spædbørn.
I april 2018 annoncerede US Environmental Protection Agency acceptable fødevaretoleranceniveauer for chlormequat i importeret havre, hvede, byg og visse animalske produkter, hvilket gør det muligt at importere chlormequat til den amerikanske fødevareforsyning.Det tilladte havreindhold blev efterfølgende øget i 2020. For at karakterisere virkningen af disse beslutninger på forekomsten og udbredelsen af chlormequat i den voksne befolkning i USA målte denne pilotundersøgelse mængden af chlormequat i urinen fra personer fra tre geografiske regioner i USA fra 2017 til 2023 og igen i 2022. og chlormequatindholdet i havre- og hvedeprodukter købt i USA i 2023.
Prøver indsamlet i tre geografiske områder mellem 2017 og 2023 blev brugt til at måle urinniveauer af chlormequat hos indbyggere i USA.Enogtyve urinprøver blev indsamlet fra afidentificerede gravide kvinder, som gav samtykke på tidspunktet for fødslen i henhold til en 2017 Institutional Review Board (IRB)-godkendt protokol fra Medical University of South Carolina (MUSC, Charleston, SC, USA).Prøver blev opbevaret ved 4°C i op til 4 timer, derefter alikvoteret og frosset ved -80°C.Femogtyve voksne urinprøver blev købt fra Lee Biosolutions, Inc (Maryland Heights, MO, USA) i november 2022, hvilket repræsenterer en enkelt prøve indsamlet fra oktober 2017 til september 2022 og blev indsamlet fra frivillige (13 mænd og 12 kvinder).) udlånt til Maryland Heights, Missouri-samlingen.Prøver blev opbevaret ved -20°C umiddelbart efter indsamling.Derudover blev 50 urinprøver indsamlet fra Florida-frivillige (25 mænd, 25 kvinder) i juni 2023 købt fra BioIVT, LLC (Westbury, NY, USA).Prøver blev opbevaret ved 4°C, indtil alle prøver blev opsamlet, derefter delt i alikvoter og frosset ved -20°C.Leverandørvirksomheden opnåede den nødvendige IRB-godkendelse til at behandle humane prøver og samtykke til prøveindsamling.Der blev ikke givet personlige oplysninger i nogen af de testede prøver.Alle prøver blev sendt frosset til analyse.Detaljerede eksempeloplysninger kan findes i understøttende informationstabel S1.
Kvantificering af chlormequat i humane urinprøver blev bestemt ved LC-MS/MS på HSE Research Laboratory (Buxton, UK) ifølge metoden offentliggjort af Lindh et al.Lidt modificeret i 2011.Kort fortalt blev prøver fremstillet ved at blande 200 μl ufiltreret urin med 1,8 ml 0,01 M ammoniumacetat indeholdende intern standard.Prøven blev derefter ekstraheret under anvendelse af en HCX-Q-søjle, konditioneret først med methanol, derefter med 0,01 M ammoniumacetat, vasket med 0,01 M ammoniumacetat og elueret med 1 % myresyre i methanol.Prøver blev derefter sat på en C18 LC-søjle (Synergi 4 µ Hydro-RP 150 x 2 mm; Phenomenex, UK) og adskilt under anvendelse af en isokratisk mobil fase bestående af 0,1% myresyre:methanol 80:20 ved strømningshastighed 0,2.ml/min.Reaktionsovergange udvalgt ved massespektrometri blev beskrevet af Lindh et al.2011. Detektionsgrænsen var 0,1 μg/L som rapporteret i andre undersøgelser.
Urinklormequatkoncentrationer er udtrykt som μmol chlormequat/mol kreatinin og omdannet til μg chlormequat/g kreatinin som rapporteret i tidligere undersøgelser (multiplicer med 1,08).
Anresco Laboratories, LLC testede fødevareprøver af havre (25 konventionelle og 8 økologiske) og hvede (9 konventionelle) for chlormequat (San Francisco, CA, USA).Prøver blev analyseret med modifikationer i henhold til offentliggjorte metoder [19].LOD/LOQ for havreprøver i 2022 og for alle prøver af hvede og havre i 2023 blev sat til henholdsvis 10/100 ppb og 3/40 ppb.Detaljerede eksempeloplysninger kan findes i understøttende informationstabel S2.
Urinchlormequatkoncentrationer blev grupperet efter geografisk placering og indsamlingsår, med undtagelse af to prøver indsamlet i 2017 fra Maryland Heights, Missouri, som blev grupperet med andre 2017-prøver fra Charleston, South Carolina.Prøver under detektionsgrænsen for chlormequat blev behandlet som procent påvisning divideret med kvadratroden af 2. Data var ikke normalfordelt, så den ikke-parametriske Kruskal-Wallis-test og Dunns multiple sammenligningstest blev brugt til at sammenligne medianer mellem grupper.Alle beregninger blev udført i GraphPad Prism (Boston, MA).
Chlormequat blev påvist i 77 af 96 urinprøver, hvilket repræsenterede 80 % af alle urinprøver.Sammenlignet med 2017 og 2018-2022 blev 2023 prøver påvist hyppigere: henholdsvis 16 ud af 23 prøver (eller 69 %) og 17 ud af 23 prøver (eller 74 %) og 45 ud af 50 prøver (dvs. 90 %) .) blev testet (tabel 1).Før 2023 var chlormequat-koncentrationer påvist i de to grupper ækvivalente, mens chlormequat-koncentrationer påvist i 2023-prøverne var væsentligt højere end i prøver fra tidligere år (Figur 1A,B).De påviselige koncentrationsintervaller for prøverne 2017, 2018-2022 og 2023 var henholdsvis 0,22 til 5,4, 0,11 til 4,3 og 0,27 til 52,8 mikrogram chlormequat pr. gram kreatinin.Medianværdierne for alle prøver i 2017, 2018–2022 og 2023 er henholdsvis 0,46, 0,30 og 1,4.Disse data tyder på, at eksponeringen kan fortsætte i betragtning af den korte halveringstid af chlormequat i kroppen, med lavere eksponeringsniveauer mellem 2017 og 2022 og højere eksponeringsniveauer i 2023.
Chlormequat-koncentrationen for hver enkelt urinprøve præsenteres som et enkelt punkt med søjler over middelværdien og fejlsøjler, der repræsenterer +/- standardfejl.Urinchlormequat-koncentrationer er udtrykt i mcg chlormequat pr. gram kreatinin på en lineær skala og en logaritmisk skala.Ikke-parametrisk Kruskal-Wallis variansanalyse med Dunns multiple sammenligningstest blev brugt til at teste statistisk signifikans.
Fødevareprøver købt i USA i 2022 og 2023 viste påviselige niveauer af chlormequat i alle undtagen to af 25 traditionelle havreprodukter, med koncentrationer fra upåviselige til 291 μg/kg, hvilket indikerer chlormequat i havre.Udbredelsen af vegetarisme er høj.Prøver indsamlet i 2022 og 2023 havde tilsvarende gennemsnitsniveauer: henholdsvis 90 µg/kg og 114 µg/kg.Kun én prøve på otte økologiske havreprodukter havde et detekterbart indhold af chlormequat på 17 µg/kg.Vi observerede også lavere koncentrationer af chlormequat i to af de ni testede hvedeprodukter: henholdsvis 3,5 og 12,6 μg/kg.
Dette er den første rapport om måling af urinklormequat hos voksne, der bor i USA og i befolkninger uden for Storbritannien og Sverige.Pesticidbiomonitoreringstendenser blandt mere end 1.000 unge i Sverige registrerede en påvisningsrate på 100 % for chlormequat fra 2000 til 2017. Den gennemsnitlige koncentration i 2017 var 0,86 mikrogram chlormequat pr. gram kreatinin og ser ud til at være faldet over tid, med det højeste gennemsnitlige niveau. var 2,77 i 2009.I Storbritannien fandt biomonitorering en meget højere gennemsnitlig chlormequatkoncentration på 15,1 mikrogram chlormequat pr. gram kreatinin mellem 2011 og 2012, selvom disse prøver blev indsamlet fra mennesker, der bor i landbrugsområder.der var ingen forskel i eksponeringen.Sprøjtehændelse[15].Vores undersøgelse af den amerikanske prøve fra 2017 til 2022 fandt lavere medianniveauer sammenlignet med tidligere undersøgelser i Europa, mens i 2023 prøvens medianniveauer var sammenlignelige med den svenske prøve, men lavere end den britiske prøve.
Disse forskelle i eksponering mellem regioner og tidspunkter kan afspejle forskelle i landbrugspraksis og reguleringsstatus for chlormequat, som i sidste ende påvirker niveauerne af chlormequat i fødevarer.For eksempel var chlormequatkoncentrationer i urinprøver signifikant højere i 2023 sammenlignet med tidligere år, hvilket kan afspejle ændringer relateret til EPA-lovgivningshandlinger relateret til chlormequat (herunder chlormequat-fødevaregrænser i 2018).amerikanske fødevareforsyninger i den nærmeste fremtid.Hæv standarderne for havreforbrug inden 2020. Disse tiltag tillader import og salg af landbrugsprodukter behandlet med chlormequat, for eksempel fra Canada.Forsinkelsen mellem EPA-reguleringsændringer og de forhøjede koncentrationer af chlormequat fundet i urinprøver i 2023 kan forklares af en række omstændigheder, såsom forsinkelser i vedtagelsen af landbrugspraksis, der bruger chlormequat, forsinkelser fra amerikanske virksomheder i forbindelse med forhandling af handelsaftaler og privatpersoner.oplever forsinkelser i indkøb af havre på grund af udtømning af gamle produktlagre og/eller på grund af længere holdbarhed på havreprodukter.
For at bestemme, om de observerede koncentrationer i amerikanske urinprøver afspejler potentiel kosteksponering for chlormequat, målte vi chlormequat i havre- og hvedeprodukter købt i USA i 2022 og 2023. Havreprodukter indeholder oftere chlormequat end hvedeprodukter, og mængden af chlormequat i forskellige havreprodukter varierer med et gennemsnitligt niveau på 104 ppb, muligvis på grund af levering fra USA og Canada, hvilket kan afspejle forskelle i brug eller bortfald.mellem produkter fremstillet af havre behandlet med chlormequat.I modsætning hertil i britiske fødevareprøver er chlormequat mere udbredt i hvedebaserede produkter såsom brød, med chlormequat påvist i 90 % af prøverne indsamlet i Storbritannien mellem juli og september 2022. Den gennemsnitlige koncentration er 60 ppb.På samme måde blev chlormequat også påvist i 82 % af havreprøverne i Storbritannien i en gennemsnitlig koncentration på 1650 ppb, mere end 15 gange højere end i prøver fra USA, hvilket kan forklare de højere urinkoncentrationer, der er observeret i prøver i Storbritannien.
Vores biomonitoreringsresultater indikerer, at eksponering for chlormequat fandt sted før 2018, selvom kosttolerance over for chlormequat ikke er blevet fastslået.Selvom chlormequat ikke er kontrolleret i fødevarer i USA, og der ikke er nogen historiske data om koncentrationerne af chlormequat i fødevarer, der sælges i USA, i betragtning af chlormequats korte halveringstid, formoder vi, at denne eksponering kan være diæt.Derudover danner cholinprækursorer i hvedeprodukter og æggepulvere naturligt chlormequat ved høje temperaturer, såsom dem, der bruges i fødevareforarbejdning og fremstilling, hvilket resulterer i chlormequatkoncentrationer på mellem 5 og 40 ng/g.Vores fødevaretestresultater indikerer, at nogle prøver, inklusive det økologiske havreprodukt, indeholdt chlormequat i niveauer svarende til dem, der blev rapporteret i undersøgelser af naturligt forekommende chlormequat, mens mange andre prøver indeholdt højere niveauer af chlormequat.Således var de niveauer, vi observerede i urin gennem 2023, sandsynligvis på grund af kostens eksponering for chlormequat genereret under fødevareforarbejdning og -fremstilling.Observerede niveauer i 2023 skyldes sandsynligvis kostens eksponering for spontant produceret chlormequat og importerede produkter behandlet med chlormequat i landbruget.Forskelle i chlormequateksponering blandt vores prøver kan også skyldes geografisk placering, forskellige kostmønstre eller erhvervsmæssig eksponering for chlormequat, når det bruges i drivhuse og planteskoler.
Vores undersøgelse tyder på, at større prøvestørrelser og en mere forskelligartet prøve af chlormequat-behandlede fødevarer er nødvendige for fuldt ud at evaluere potentielle kostkilder til chlormequat hos individer med lav eksponering.Fremtidige undersøgelser, herunder analyse af historiske urin- og fødevareprøver, kost- og erhvervsmæssige spørgeskemaer, løbende overvågning af chlormequat i konventionelle og økologiske fødevarer i USA og biomonitoreringsprøver vil hjælpe med at belyse almindelige faktorer for chlormequat-eksponering i den amerikanske befolkning.
Sandsynligheden for øgede niveauer af chlormequat i urin- og fødevareprøver i USA i de kommende år er endnu ikke fastlagt.I USA er chlormequat i øjeblikket kun tilladt i importerede havre- og hvedeprodukter, men Environmental Protection Agency overvejer i øjeblikket dets landbrugsmæssige anvendelse i indenlandske ikke-økologiske afgrøder.Hvis en sådan hjemmebrug godkendes i forbindelse med den udbredte landbrugspraksis med chlormequat i udlandet og indenlandsk, kan niveauet af chlormequat i havre, hvede og andre kornprodukter fortsætte med at stige, hvilket fører til højere niveauer af eksponering for chlormequat.Samlet amerikansk befolkning.
Aktuelle urinkoncentrationer af chlormequat i denne og andre undersøgelser indikerer, at individuelle prøvedonorer blev eksponeret for chlormequat i niveauer, der begge var under den offentliggjorte US Environmental Protection Agency referencedosis (RfD) (0,05 mg/kg kropsvægt pr. dag), så de er acceptable. .Det daglige indtag er flere størrelsesordener lavere end den indtagsværdi, der er offentliggjort af European Food Safety Authority (ADI) (0,04 mg/kg kropsvægt/dag).Vi bemærker dog, at offentliggjorte toksikologiske undersøgelser af chlormequat tyder på, at revurdering af disse sikkerhedstærskler kan være nødvendig.For eksempel viste mus og grise, der blev udsat for doser under den nuværende RfD og ADI (henholdsvis 0,024 og 0,0023 mg/kg legemsvægt/dag), nedsat fertilitet.I en anden toksikologisk undersøgelse resulterede eksponering under graviditet for doser svarende til et niveau for ikke-observerede bivirkninger (NOAEL) på 5 mg/kg (brugt til at beregne referencedosis for US Environmental Protection Agency) i ændringer i fostervækst og metabolisme, samt som ændringer i kropssammensætning.Neonatale mus.Derudover tager regulatoriske tærskler ikke højde for de negative virkninger af blandinger af kemikalier, der kan påvirke det reproduktive system, som har vist sig at have additive eller synergistiske virkninger ved doser, der er lavere end eksponering for individuelle kemikalier, hvilket forårsager potentielle problemer med reproduktiv sundhed.sundhed.Bekymringer om konsekvenserne forbundet med nuværende eksponeringsniveauer, især for dem med højere eksponeringsniveauer i den generelle befolkning i Europa og USA.
Denne pilotundersøgelse af nye kemiske eksponeringer i USA viser, at chlormequat er til stede i amerikanske fødevarer, primært i havreprodukter, såvel som i størstedelen af påviste urinprøver indsamlet fra næsten 100 mennesker i USA, hvilket indikerer vedvarende eksponering for chlormequat.Desuden tyder tendenser i disse data på, at eksponeringsniveauerne er steget og kan fortsætte med at stige i fremtiden.I betragtning af de toksikologiske bekymringer forbundet med eksponering for chlormequat i dyreforsøg og den udbredte eksponering af den generelle befolkning for chlormequat i europæiske lande (og nu sandsynligvis i USA), kombineret med epidemiologiske undersøgelser og dyreforsøg, er der et presserende behov for overvågning af chlormequat i fødevarer og mennesker Chlormequat.Det er vigtigt at forstå de potentielle sundhedsfarer ved dette landbrugskemikalie ved miljømæssigt signifikante eksponeringsniveauer, især under graviditet.
Indlægstid: Jun-04-2024