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, der er fastsat af myndighederne. Her rapporterer vi tilstedeværelsen af chlormequat i urinprøver indsamlet fra den amerikanske befolkning med detektionsrater på 69 %, 74 % og 90 % i prøver indsamlet i henholdsvis 2017, 2018-2022 og 2023. Fra 2017 til 2022 blev der påvist lave koncentrationer af chlormequat i prøver, og fra 2023 steg chlormequat-koncentrationerne i prøverne betydeligt. Vi bemærkede også, at chlormequat blev fundet hyppigere i havreprodukter. Disse resultater og toksicitetsdataene for chlormequat rejser bekymring over de nuværende eksponeringsniveauer og opfordrer til 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 signifikant forhøjede niveauer i prøven fra 2023. Dette arbejde fremhæver behovet for bredere overvågning af chlormequat i fødevare- og humane prøver i USA, samt toksikologi og toksikologi. Epidemiologiske undersøgelser af chlormequat, da dette kemikalie er et fremvoksende forurenende stof med dokumenterede negative sundhedseffekter ved lave doser i dyreforsøg.
Chlormequat er et landbrugskemikalie, der først blev 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 det amerikanske miljøbeskyttelsesagentur (EPA) i 2018 import af fødevarer (primært 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 stilkens højde og dermed reducere sandsynligheden for, at afgrøden bliver vridet, hvilket gør høst vanskelig. I Storbritannien og EU er chlormequat generelt den mest fundne pesticidrest i korn og kornsorter, som dokumenteret i langtidsovervågningsstudier [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 publicerede dyreforsøg. Virkningerne af chlormequat-eksponering på reproduktionstoksicitet og fertilitet blev først beskrevet i begyndelsen af 1980'erne af danske svineavlere, der observerede nedsat reproduktionsevne hos grise opdrættet med 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 brunstcyklusser 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 sæd in vitro. Nylige reproduktionstoksicitetsstudier af chlormequat har vist, at eksponering af rotter for chlormequat i følsomme udviklingsperioder, herunder graviditet og tidligt i livet, resulterede i forsinket pubertet, nedsat sædmotilitet, nedsat vægt af de mandlige reproduktionsorganer og nedsat testosteronniveau. Udviklingstoksicitetsstudier 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 blevet udsat for chlormequat under udvikling og postnatalt liv. Tvivlefulde data om chlormequat i den toksikologiske litteratur kan skyldes forskelle i testdoser og målinger, samt valget af modelorganismer og forsøgsdyrenes køn. Yderligere undersøgelse er derfor berettiget.
Selvom nylige toksikologiske undersøgelser har vist virkninger af chlormequat på udvikling, reproduktion og det endokrine system, er de mekanismer, hvorved disse toksikologiske virkninger opstår, ukendte. Nogle undersøgelser tyder på, at chlormequat muligvis ikke virker gennem veldefinerede mekanismer for hormonforstyrrende kemikalier, herunder østrogen- eller androgenreceptorer, og ikke ændrer aromataseaktiviteten. Andre beviser tyder på, at chlormequat kan forårsage bivirkninger ved at ændre steroidbiosyntesen og forårsage stress i endoplasmatisk retikulum.
Selvom chlormequat findes allestedsnærværende i almindelige europæiske fødevarer, er antallet af biomonitoreringsstudier, der vurderer menneskers eksponering for chlormequat, relativt lille. Chlormequat har en kort halveringstid i kroppen, cirka 2-3 timer, og i studier med frivillige mennesker blev de fleste forsøgsdoser forsvundet fra kroppen inden for 24 timer. I generelle 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. Studier på svin har vist, at chlormequat også kan findes i serum og kan overføres til mælk, men disse matricer er ikke blevet undersøgt hos mennesker eller andre forsøgsdyrsmodeller, selvom dets tilstedeværelse i serum og mælk kan være forbundet med reproduktionsskader fra kemikalierne. Der er vigtige virkninger af eksponering under graviditet og hos spædbørn.
I april 2018 annoncerede det amerikanske miljøbeskyttelsesagentur (EPA) acceptable fødevaretoleranceniveauer for chlormequat i importeret havre, hvede, byg og visse animalske produkter, hvilket tillod import af chlormequat til den amerikanske fødevareforsyning. Det tilladte havreindhold blev efterfølgende forhøjet i 2020. For at karakterisere virkningen af disse beslutninger på forekomsten og prævalensen af chlormequat i den amerikanske voksne befolkning målte dette pilotstudie mængden af chlormequat i urinen hos personer fra tre amerikanske geografiske regioner fra 2017 til 2023 og igen i 2022, samt chlormequatindholdet i havre- og hvedeprodukter købt i USA i 2023.
Prøver indsamlet i tre geografiske regioner mellem 2017 og 2023 blev brugt til at måle urinniveauer af chlormequat hos amerikanske indbyggere. 21 urinprøver blev indsamlet fra afidentificerede gravide kvinder, der samtykkede ved fødslen i henhold til en protokol godkendt af Institutional Review Board (IRB) fra 2017 fra Medical University of South Carolina (MUSC, Charleston, SC, USA). Prøverne blev opbevaret ved 4 °C i op til 4 timer, derefter aliquoteret og frosset ved -80 °C. 25 urinprøver fra voksne 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. Prøverne blev opbevaret ved -20 °C umiddelbart efter indsamling. Derudover blev 50 urinprøver indsamlet fra frivillige i Florida (25 mænd, 25 kvinder) i juni 2023 købt fra BioIVT, LLC (Westbury, NY, USA). Prøverne blev opbevaret ved 4 °C, indtil alle prøver var indsamlet, derefter alikvoteret 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 frosne til analyse. Detaljerede prøveoplysninger kan findes i Supplerende Informationstabel S1.
Kvantificering af chlormequat i humane urinprøver blev bestemt ved LC-MS/MS på HSE Research Laboratory (Buxton, Storbritannien) i henhold til den metode, der er offentliggjort af Lindh et al., let modificeret i 2011. Kort fortalt blev prøverne fremstillet ved at blande 200 μl ufiltreret urin med 1,8 ml 0,01 M ammoniumacetat indeholdende intern standard. Prøven blev derefter ekstraheret ved hjælp af en HCX-Q-søjle, først konditioneret med methanol, derefter med 0,01 M ammoniumacetat, vasket med 0,01 M ammoniumacetat og elueret med 1% myresyre i methanol. Prøverne blev derefter påført en C18 LC-søjle (Synergi 4 µ Hydro-RP 150 × 2 mm; Phenomenex, Storbritannien) og separeret ved hjælp af en isokratisk mobil fase bestående af 0,1% myresyre:methanol 80:20 ved en flowhastighed på 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.
Urinkoncentrationer af chlormequat udtrykkes som μmol chlormequat/mol kreatinin og omregnet til μg chlormequat/g kreatinin som rapporteret i tidligere undersøgelser (gang 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). Prøverne blev analyseret med modifikationer i henhold til offentliggjorte metoder [19]. LOD/LOQ for havreprøver i 2022 og for alle hvede- og havreprøver i 2023 blev sat til henholdsvis 10/100 ppb og 3/40 ppb. Detaljeret prøveinformation kan findes i Supplerende Informationstabel S2.
Urinkoncentrationerne af chlormequat blev grupperet efter geografisk placering og indsamlingsår, med undtagelse af to prøver indsamlet i 2017 fra Maryland Heights, Missouri, som blev grupperet med andre prøver fra 2017 fra Charleston, South Carolina. Prøver under detektionsgrænsen for chlormequat blev behandlet som procentvis detektion divideret med kvadratroden af 2. Dataene var ikke normalfordelte, så den ikke-parametriske Kruskal-Wallis-test og Dunns multiple sammenligningstest blev brugt til at sammenligne medianer mellem grupperne. Alle beregninger blev udført i GraphPad Prism (Boston, MA).
Chlormequat blev påvist i 77 ud af 96 urinprøver, hvilket repræsenterer 80 % af alle urinprøver. Sammenlignet med 2017 og 2018-2022 blev prøverne fra 2023 påvist hyppigere: 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 de påviste chlormequatkoncentrationer i de to grupper ens, hvorimod de påviste chlormequatkoncentrationer i prøverne fra 2023 var signifikant højere end i prøver fra tidligere år (Figur 1A,B). De detekterbare koncentrationsområder for prøverne fra 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 chlormequats korte halveringstid i kroppen, med lavere eksponeringsniveauer mellem 2017 og 2022 og højere eksponeringsniveauer i 2023.
Chlormequat-koncentrationen for hver individuel urinprøve præsenteres som et enkelt punkt med søjler over middelværdien, og fejlsøjlerne repræsenterer +/- standardfejl. Urin-chlormequat-koncentrationer udtrykkes 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 indkøbt i USA i 2022 og 2023 viste påviselige niveauer af chlormequat i alle undtagen to ud af 25 traditionelle havreprodukter, med koncentrationer fra ikke-detekterbart til 291 μg/kg, hvilket indikerer chlormequat i havre. Forekomsten af vegetarisme er høj. Prøver indsamlet i 2022 og 2023 havde lignende gennemsnitlige niveauer: henholdsvis 90 µg/kg og 114 µg/kg. Kun én prøve ud af otte økologiske havreprodukter havde et påviseligt chlormequatindhold 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 chlormequat i urinen hos voksne, der bor i USA og i befolkninger uden for Storbritannien og Sverige. Tendenser for pesticidbiomonitorering blandt mere end 1.000 unge i Sverige registrerede en detektionsrate 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 gennemsnitsniveau på 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 personer, der bor i landbrugsområder. Der var ingen forskel i eksponering. Sprøjtehændelse [15]. Vores undersøgelse af den amerikanske stikprøve fra 2017 til 2022 viste lavere medianniveauer sammenlignet med tidligere undersøgelser i Europa, mens medianniveauerne i 2023-stikprøven var sammenlignelige med den svenske stikprøve, men lavere end den britiske stikprøve.
Disse forskelle i eksponering mellem regioner og tidspunkter kan afspejle forskelle i landbrugspraksis og regulatorisk status for chlormequat, hvilket i sidste ende påvirker niveauet af chlormequat i fødevarer. For eksempel var chlormequat-koncentrationerne i urinprøver betydeligt højere i 2023 sammenlignet med tidligere år, hvilket kan afspejle ændringer relateret til EPA's regulatoriske tiltag relateret til chlormequat (inklusive grænseværdier for chlormequat i fødevarer i 2018). Amerikanske fødevareforsyninger i den nærmeste fremtid. Hæve havreforbrugsstandarderne inden 2020. Disse tiltag muliggør import og salg af landbrugsprodukter behandlet med chlormequat, for eksempel fra Canada. Forsinkelsen mellem EPA's regulatoriske ændringer og de forhøjede koncentrationer af chlormequat fundet i urinprøver i 2023 kan forklares med en række omstændigheder, såsom forsinkelser i indførelsen af landbrugspraksis, der bruger chlormequat, forsinkelser fra amerikanske virksomheder i forhandlinger om handelsaftaler og privatpersoner, der oplever forsinkelser i indkøb af havre på grund af udtømning af gamle produktlagre og/eller på grund af længere holdbarhed for havreprodukter.
For at bestemme, om de koncentrationer, der observeres i amerikanske urinprøver, afspejler potentiel eksponering for chlormequat gennem kosten, målte vi chlormequat i havre- og hvedeprodukter købt i USA i 2022 og 2023. Havreprodukter indeholder chlormequat oftere end hvedeprodukter, og mængden af chlormequat i forskellige havreprodukter varierer med et gennemsnitligt niveau på 104 ppb, muligvis på grund af forsyning fra USA og Canada, hvilket kan afspejle forskelle i brug eller manglende brug mellem produkter produceret af havre behandlet med chlormequat. I modsætning hertil er chlormequat mere rigeligt forekommende i hvedebaserede produkter såsom brød i britiske fødevareprøver, hvor chlormequat blev påvist i 90 % af prøverne indsamlet i Storbritannien mellem juli og september 2022. Den gennemsnitlige koncentration er 60 ppb. Tilsvarende blev chlormequat også påvist i 82 % af britiske havreprøver i en gennemsnitlig koncentration på 1650 ppb, mere end 15 gange højere end i amerikanske prøver, hvilket kan forklare de højere urinkoncentrationer observeret i britiske prøver.
Vores biomonitoreringsresultater indikerer, at eksponering for chlormequat fandt sted før 2018, selvom der ikke er fastslået nogen diætmæssig tolerance over for chlormequat. Selvom chlormequat ikke er kontrolleret i fødevarer i USA, og der ikke findes historiske data om koncentrationerne af chlormequat i fødevarer, der sælges i USA, har vi mistanke om, at denne eksponering kan være via kosten, givet chlormequats korte halveringstid. Derudover danner cholinforløbere i hvedeprodukter og æggepulver naturligt chlormequat ved høje temperaturer, såsom dem, der anvendes i fødevareforarbejdning og -produktion, hvilket resulterer i chlormequatkoncentrationer fra 5 til 40 ng/g. Vores fødevaretestresultater indikerer, at nogle prøver, herunder det økologiske havreprodukt, indeholdt chlormequat i niveauer svarende til dem, der er rapporteret i undersøgelser af naturligt forekommende chlormequat, mens mange andre prøver indeholdt højere niveauer af chlormequat. Således skyldtes de niveauer, vi observerede i urin frem til 2023, sandsynligvis diætmæssig eksponering for chlormequat genereret under fødevareforarbejdning og -produktion. De observerede niveauer i 2023 skyldes sandsynligvis eksponering for spontant produceret chlormequat via kosten og importerede produkter behandlet med chlormequat i landbruget. Forskelle i chlormequat-eksponering blandt vores prøver kan også skyldes geografisk placering, forskellige kostmønstre eller erhvervsmæssig eksponering for chlormequat, når det anvendes i drivhuse og planteskoler.
Vores undersøgelse tyder på, at der er behov for større stikprøvestørrelser og en mere forskelligartet stikprøve af chlormequat-behandlede fødevarer for fuldt ud at evaluere potentielle kostkilder til chlormequat hos personer med lav eksponering. Fremtidige undersøgelser, herunder analyse af historiske urin- og fødevareprøver, spørgeskemaer om kost og arbejde, løbende overvågning af chlormequat i konventionelle og økologiske fødevarer i USA og biomonitoreringsprøver, vil bidrage til at belyse fælles 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 Miljøstyrelsen (Environmental Protection Agency) overvejer i øjeblikket dets landbrugsmæssige anvendelse i indenlandske ikke-økologiske afgrøder. Hvis en sådan indenlandsk anvendelse godkendes i forbindelse med den udbredte landbrugspraksis med chlormequat i udlandet og indenlandsk, kan niveauerne af chlormequat i havre, hvede og andre kornprodukter fortsætte med at stige, hvilket kan føre til højere niveauer af chlormequat-eksponering. Samlet amerikansk befolkning.
Nuværende urinkoncentrationer af chlormequat i denne og andre undersøgelser indikerer, at individuelle prøvedonorer blev udsat for chlormequat i niveauer, der begge var under den offentliggjorte referencedosis (RfD) fra det amerikanske miljøbeskyttelsesagentur (Environmental Protection Agency) (0,05 mg/kg kropsvægt pr. dag), og derfor er acceptable. Det daglige indtag er flere størrelsesordener lavere end den indtagsværdi, der er offentliggjort af Den Europæiske Fødevaresikkerhedsautoritet (ADI) (0,04 mg/kg kropsvægt/dag). Vi bemærker dog, at offentliggjorte toksikologiske undersøgelser af chlormequat tyder på, at en 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 kropsvægt/dag), nedsat fertilitet. I en anden toksikologisk undersøgelse resulterede eksponering under graviditet for doser svarende til et no-observed adverse effect level (NOAEL) på 5 mg/kg (brugt til at beregne den amerikanske miljøbeskyttelsesagenturs referencedosis) i ændringer i fosterets vækst og metabolisme samt ændringer i kropssammensætning. Nyfødte mus. Derudover tager regulatoriske tærskler ikke højde for de negative virkninger af blandinger af kemikalier, der kan påvirke reproduktionssystemet, da det har vist sig at have additive eller synergistiske virkninger ved doser lavere end eksponering for individuelle kemikalier, hvilket forårsager potentielle problemer med den reproduktive sundhed. Bekymringer om konsekvenserne forbundet med de nuværende eksponeringsniveauer, især for dem med højere eksponeringsniveauer i den generelle befolkning i Europa og USA.
Denne pilotundersøgelse af ny kemisk eksponering i USA viser, at chlormequat er til stede i amerikanske fødevarer, primært i havreprodukter, såvel som i størstedelen af de fundne urinprøver indsamlet fra næsten 100 personer i USA, hvilket indikerer fortsat 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 chlormequat-eksponering i dyreforsøg og den udbredte eksponering af den generelle befolkning for chlormequat i europæiske lande (og nu sandsynligvis i USA), kombineret med epidemiologiske og dyreforsøg, er der et presserende behov for overvågning af chlormequat i fødevarer og mennesker. Det er vigtigt at forstå de potentielle sundhedsfarer ved dette landbrugskemikalie ved miljømæssigt signifikante eksponeringsniveauer, især under graviditet.
Opslagstidspunkt: 04. juni 2024