El clormequat és un regulador del creixement de les plantes l'ús del qual en els cultius de cereals està augmentant a Amèrica del Nord. Estudis toxicològics han demostrat que l'exposició al clormequat pot reduir la fertilitat i causar danys al fetus en desenvolupament a dosis inferiors a la dosi diària permesa establerta per les autoritats reguladores. Aquí, informem de la presència de clormequat en mostres d'orina recollides de la població dels EUA, amb taxes de detecció del 69%, 74% i 90% en mostres recollides el 2017, 2018-2022 i 2023, respectivament. Del 2017 al 2022, es van detectar baixes concentracions de clormequat en mostres, i a partir del 2023, les concentracions de clormequat en mostres van augmentar significativament. També vam observar que el clormequat es va trobar amb més freqüència en productes de civada. Aquests resultats i les dades de toxicitat del clormequat susciten preocupació sobre els nivells d'exposició actuals i requereixen proves de toxicitat, vigilància alimentària i estudis epidemiològics més extensos per avaluar l'impacte de l'exposició al clormequat en la salut humana.
Aquest estudi informa de la primera detecció de clormequat, un agroquímic amb toxicitat per al desenvolupament i la reproducció, a la població dels EUA i al subministrament d'aliments dels EUA. Si bé es van trobar nivells similars de la substància química en mostres d'orina del 2017 al 2022, es van trobar nivells significativament elevats a la mostra del 2023. Aquest treball destaca la necessitat d'un seguiment més ampli del clormequat en mostres d'aliments i humans als Estats Units, així com de toxicologia. Estudis epidemiològics del clormequat, ja que aquesta substància química és un contaminant emergent amb efectes adversos per a la salut documentats a dosis baixes en estudis amb animals.
El clormequat és un producte químic agrícola registrat per primera vegada als Estats Units el 1962 com a regulador del creixement de les plantes. Tot i que actualment només està permès per al seu ús en plantes ornamentals als Estats Units, una decisió de l'Agència de Protecció Ambiental dels Estats Units (EPA) del 2018 va permetre la importació de productes alimentaris (principalment grans) tractats amb clormequat. A la UE, el Regne Unit i el Canadà, el clormequat està aprovat per al seu ús en cultius alimentaris, principalment blat, civada i ordi. El clormequat pot reduir l'alçada de la tija, reduint així la probabilitat que el cultiu es torci, cosa que dificulta la collita. Al Regne Unit i a la UE, el clormequat és generalment el residu de pesticides més detectat en cereals i cereals, tal com es documenta en estudis de seguiment a llarg termini.
Tot i que el clormequat està aprovat per al seu ús en cultius en algunes parts d'Europa i Amèrica del Nord, presenta propietats toxicològiques basades en estudis experimentals amb animals, tant històrics com publicats recentment. Els efectes de l'exposició al clormequat sobre la toxicitat reproductiva i la fertilitat van ser descrits per primera vegada a principis de la dècada de 1980 per grangers de porcs danesos que van observar una disminució del rendiment reproductiu en porcs criats amb gra tractat amb clormequat. Aquestes observacions es van examinar posteriorment en experiments de laboratori controlats en porcs i ratolins, en què les porques alimentades amb gra tractat amb clormequat van mostrar alteracions en els cicles estrals i l'aparellament en comparació amb els animals de control alimentats amb una dieta sense clormequat. A més, els ratolins mascles exposats al clormequat a través dels aliments o l'aigua potable durant el desenvolupament van mostrar una disminució de la capacitat de fertilitzar els espermatozoides in vitro. Estudis recents de toxicitat reproductiva del clormequat han demostrat que l'exposició de rates al clormequat durant períodes sensibles del desenvolupament, incloent l'embaràs i les primeres etapes de la vida, va provocar un retard en la pubertat, una disminució de la motilitat dels espermatozoides, una disminució del pes dels òrgans reproductors masculins i una disminució dels nivells de testosterona. Els estudis de toxicitat per al desenvolupament també indiquen que l'exposició al clormequat durant l'embaràs pot causar creixement fetal i anomalies metabòliques. Altres estudis no han trobat cap efecte del clormequat sobre la funció reproductiva en ratolins femelles i porcs mascles, i cap estudi posterior ha trobat un efecte del clormequat sobre la fertilitat de ratolins mascles exposats al clormequat durant el desenvolupament i la vida postnatal. Les dades equívoques sobre el clormequat a la literatura toxicològica poden ser degudes a diferències en les dosis i mesures de prova, així com a l'elecció dels organismes model i el sexe dels animals d'experimentació. Per tant, calen més investigacions.
Tot i que estudis toxicològics recents han demostrat efectes del clormequat sobre el desenvolupament, la reproducció i l'endocrin, els mecanismes pels quals es produeixen aquests efectes toxicològics no estan clars. Alguns estudis suggereixen que el clormequat pot no actuar a través de mecanismes ben definits de productes químics que alteren el sistema endocrin, inclosos els receptors d'estrògens o andrògens, i no altera l'activitat de l'aromatasa. Altres proves suggereixen que el clormequat pot causar efectes secundaris alterant la biosíntesi d'esteroides i causant estrès al reticle endoplasmàtic.
Tot i que el clormequat és omnipresent en els aliments europeus comuns, el nombre d'estudis de biomonitorització que avaluen l'exposició humana al clormequat és relativament petit. El clormequat té una vida mitjana curta a l'organisme, aproximadament de 2 a 3 hores, i en estudis amb voluntaris humans, la majoria de les dosis experimentals es van eliminar del cos en 24 hores [14]. En mostres de població general del Regne Unit i Suècia, es va detectar clormequat a l'orina de gairebé el 100% dels participants de l'estudi a freqüències i concentracions significativament més altes que altres pesticides com ara clorpirifòs, piretroides, tiabendazol i metabòlits del mancozeb. Els estudis en porcs han demostrat que el clormequat també es pot detectar en el sèrum i transferir-se a la llet, però aquestes matrius no s'han estudiat en humans ni en altres models animals experimentals, tot i que hi pot haver traces de clormequat en el sèrum i la llet associades amb danys reproductius. Hi ha efectes importants de l'exposició durant l'embaràs i en els lactants.
L'abril de 2018, l'Agència de Protecció Ambiental dels Estats Units va anunciar nivells de tolerància alimentària acceptables per al clormequat en la civada, el blat, l'ordi i certs productes animals importats, permetent la importació de clormequat al subministrament d'aliments dels Estats Units. El contingut permès de civada es va augmentar posteriorment el 2020. Per caracteritzar l'impacte d'aquestes decisions sobre l'ocurrència i la prevalença del clormequat en la població adulta dels Estats Units, aquest estudi pilot va mesurar la quantitat de clormequat a l'orina de persones de tres regions geogràfiques dels Estats Units del 2017 al 2023 i de nou el 2022, i el contingut de clormequat en productes de civada i blat comprats als Estats Units el 2023.
Es van utilitzar mostres recollides en tres regions geogràfiques entre el 2017 i el 2023 per mesurar els nivells urinaris de clormequat en residents dels EUA. Es van recollir vint-i-una mostres d'orina de dones embarassades no identificades que van donar el seu consentiment en el moment del part segons un protocol aprovat pel Consell de Revisió Institucional (IRB) del 2017 de la Universitat Mèdica de Carolina del Sud (MUSC, Charleston, SC, EUA). Les mostres es van emmagatzemar a 4 °C durant un màxim de 4 hores, després es van dividir en alíquotes i es van congelar a -80 °C. El novembre de 2022 es van comprar vint-i-cinc mostres d'orina d'adults a Lee Biosolutions, Inc (Maryland Heights, MO, EUA), que representen una única mostra recollida d'octubre de 2017 a setembre de 2022, i es van recollir de voluntaris (13 homes i 12 dones) en préstec a la col·lecció de Maryland Heights, Missouri. Les mostres es van emmagatzemar a -20 °C immediatament després de la recollida. A més, es van comprar a BioIVT, LLC (Westbury, NY, EUA) 50 mostres d'orina recollides de voluntaris de Florida (25 homes, 25 dones) el juny de 2023. Les mostres es van emmagatzemar a 4 °C fins que es van recollir totes les mostres i després es van alíquotar i es van congelar a -20 °C. L'empresa proveïdora va obtenir l'aprovació IRB necessària per processar mostres humanes i el consentiment per a la recollida de mostres. No es va proporcionar informació personal en cap de les mostres analitzades. Totes les mostres es van enviar congelades per a la seva anàlisi. Podeu trobar informació detallada de la mostra a la Taula S1 d'informació complementària.
La quantificació de clormequat en mostres d'orina humana es va determinar mitjançant LC-MS/MS al Laboratori de Recerca HSE (Buxton, Regne Unit) segons el mètode publicat per Lindh et al. Lleugerament modificat el 2011. Breument, les mostres es van preparar barrejant 200 μl d'orina sense filtrar amb 1,8 ml d'acetat d'amoni 0,01 M que contenia estàndard intern. A continuació, la mostra es va extreure mitjançant una columna HCX-Q, es va condicionar primer amb metanol, després amb acetat d'amoni 0,01 M, es va rentar amb acetat d'amoni 0,01 M i es va eluir amb 1% d'àcid fòrmic en metanol. A continuació, les mostres es van carregar en una columna LC C18 (Synergi 4 µ Hydro-RP 150 × 2 mm; Phenomenex, Regne Unit) i es van separar mitjançant una fase mòbil isocràtica que consistia en un 0,1% d'àcid fòrmic:metanol 80:20 a un cabal de 0,2 ml/min. Les transicions de reacció seleccionades per espectrometria de masses van ser descrites per Lindh et al. 2011. El límit de detecció era de 0,1 μg/L, tal com s'ha informat en altres estudis.
Les concentracions urinàries de clormequat s'expressen com a μmol de clormequat/mol de creatinina i es converteixen a μg de clormequat/g de creatinina, tal com s'ha informat en estudis anteriors (multipliqueu per 1,08).
Anresco Laboratories, LLC va analitzar mostres d'aliments de civada (25 convencionals i 8 orgàniques) i blat (9 convencionals) per detectar clormequat (San Francisco, CA, EUA). Les mostres es van analitzar amb modificacions segons els mètodes publicats. Els límits de detecció/qualitat (LOD/LOQ) per a les mostres de civada el 2022 i per a totes les mostres de blat i civada el 2023 es van establir en 10/100 ppb i 3/40 ppb, respectivament. Podeu trobar informació detallada sobre la mostra a la taula S2 d'informació complementària.
Les concentracions de clormequat urinari es van agrupar per ubicació geogràfica i any de recollida, amb l'excepció de dues mostres recollides el 2017 a Maryland Heights, Missouri, que es van agrupar amb altres mostres del 2017 de Charleston, Carolina del Sud. Les mostres per sota del límit de detecció de clormequat es van tractar com a percentatge de detecció dividit per l'arrel quadrada de 2. Les dades no tenien una distribució normal, per la qual cosa es van utilitzar la prova no paramètrica de Kruskal-Wallis i la prova de comparació múltiple de Dunn per comparar les medianes entre grups. Tots els càlculs es van realitzar a GraphPad Prism (Boston, MA).
Es va detectar clormequat en 77 de les 96 mostres d'orina, cosa que representa el 80% de totes les mostres d'orina. En comparació amb el 2017 i el 2018-2022, es van detectar amb més freqüència mostres del 2023: es van analitzar 16 de les 23 mostres (o el 69%) i 17 de les 23 mostres (o el 74%), respectivament, i 45 de les 50 mostres (és a dir, el 90%). Abans del 2023, les concentracions de clormequat detectades en els dos grups eren equivalents, mentre que les concentracions de clormequat detectades en les mostres del 2023 eren significativament més altes que en les mostres d'anys anteriors (Figura 1A, B). Els rangs de concentració detectables per a les mostres del 2017, 2018-2022 i 2023 van ser de 0,22 a 5,4, de 0,11 a 4,3 i de 0,27 a 52,8 micrograms de clormequat per gram de creatinina, respectivament. Els valors mitjans per a totes les mostres del 2017, 2018-2022 i 2023 són de 0,46, 0,30 i 1,4, respectivament. Aquestes dades suggereixen que l'exposició pot continuar, atesa la curta vida mitjana del clormequat al cos, amb nivells d'exposició més baixos entre el 2017 i el 2022 i nivells d'exposició més alts el 2023.
La concentració de clormequat per a cada mostra d'orina individual es presenta com un únic punt amb barres per sobre de la mitjana i barres d'error que representen +/- l'error estàndard. Les concentracions de clormequat urinari s'expressen en mcg de clormequat per gram de creatinina en una escala lineal (A) i una escala logarítmica (B). Es va utilitzar l'anàlisi de la variància no paramètrica de Kruskal-Wallis amb la prova de comparació múltiple de Dunn per provar la significació estadística.
Les mostres d'aliments comprades als Estats Units el 2022 i el 2023 van mostrar nivells detectables de clormequat en tots els 25 productes tradicionals de civada excepte dos, amb concentracions que van des d'indetectables fins a 291 μg/kg, cosa que indica clormequat a la civada. La prevalença del vegetarianisme és alta. Les mostres recollides el 2022 i el 2023 tenien nivells mitjans similars: 90 µg/kg i 114 µg/kg, respectivament. Només una mostra de vuit productes orgànics de civada tenia un contingut detectable de clormequat de 17 µg/kg. També vam observar concentracions més baixes de clormequat en dos dels nou productes de blat analitzats: 3,5 i 12,6 μg/kg, respectivament (Taula 2).
Aquest és el primer informe sobre la mesura del clormequat urinari en adults que viuen als Estats Units i en poblacions fora del Regne Unit i Suècia. Les tendències de biomonitorització de pesticides entre més de 1.000 adolescents a Suècia van registrar una taxa de detecció del 100% per al clormequat del 2000 al 2017. La concentració mitjana el 2017 va ser de 0,86 micrograms de clormequat per gram de creatinina i sembla que ha disminuït amb el temps, amb el nivell mitjà més alt de 2,77 el 2009 [16]. Al Regne Unit, la biomonitorització va trobar una concentració mitjana de clormequat molt més alta de 15,1 micrograms de clormequat per gram de creatinina entre el 2011 i el 2012, tot i que aquestes mostres es van recollir de persones que vivien en zones agrícoles. No hi va haver cap diferència en l'exposició. Incident de polvorització [15]. El nostre estudi de la mostra dels EUA del 2017 al 2022 va trobar nivells mitjans més baixos en comparació amb estudis anteriors a Europa, mentre que a la mostra del 2023 els nivells mitjans eren comparables als de la mostra sueca però inferiors als de la mostra del Regne Unit (Taula 1).
Aquestes diferències d'exposició entre regions i punts temporals poden reflectir diferències en les pràctiques agrícoles i l'estatus regulador del clormequat, que en última instància influeixen en els nivells de clormequat en els productes alimentaris. Per exemple, les concentracions de clormequat en mostres d'orina van ser significativament més altes el 2023 en comparació amb anys anteriors, cosa que pot reflectir canvis relacionats amb les accions reguladores de l'EPA relacionades amb el clormequat (inclosos els límits alimentaris del clormequat el 2018). Subministrament d'aliments dels EUA en un futur proper. Augmentar els estàndards de consum de civada per al 2020. Aquestes accions permeten la importació i venda de productes agrícoles tractats amb clormequat, per exemple, des del Canadà. El retard entre els canvis reguladors de l'EPA i les concentracions elevades de clormequat trobades en mostres d'orina el 2023 es pot explicar per diverses circumstàncies, com ara retards en l'adopció de pràctiques agrícoles que utilitzen clormequat, retards per part de les empreses nord-americanes en la conclusió d'acords comercials i també retards en les compres de civada a causa de l'esgotament dels inventaris de productes antics i/o una vida útil més llarga dels productes de civada.
Per determinar si les concentracions observades en mostres d'orina dels EUA reflecteixen una possible exposició dietètica al clormequat, vam mesurar el clormequat en productes de civada i blat comprats als EUA el 2022 i el 2023. Els productes de civada contenen clormequat més sovint que els productes de blat, i la quantitat de clormequat en els diferents productes de civada varia, amb un nivell mitjà de 104 ppb, possiblement a causa del subministrament dels Estats Units i el Canadà, cosa que pot reflectir diferències en l'ús o desús entre els productes produïts a partir de civada tractada amb clormequat. En canvi, en mostres d'aliments del Regne Unit, el clormequat és més abundant en productes a base de blat com el pa, amb clormequat detectat en el 90% de les mostres recollides al Regne Unit entre juliol i setembre de 2022. La concentració mitjana és de 60 ppb. De la mateixa manera, també es va detectar clormequat en el 82% de les mostres de civada del Regne Unit a una concentració mitjana de 1650 ppb, més de 15 vegades més alta que en mostres dels EUA, cosa que pot explicar les concentracions urinàries més altes observades en mostres del Regne Unit.
Els nostres resultats de biomonitorització indiquen que l'exposició al clormequat es va produir abans del 2018, tot i que no s'ha establert la tolerància dietètica al clormequat. Tot i que el clormequat no està controlat en els aliments als Estats Units, i no hi ha dades històriques sobre les concentracions de clormequat en els aliments venuts als Estats Units, atesa la curta vida mitjana del clormequat, sospitem que aquesta exposició pot ser dietètica. A més, els precursors de colina en productes de blat i pols d'ou formen clormequat naturalment a altes temperatures, com les que s'utilitzen en el processament i la fabricació d'aliments, donant lloc a concentracions de clormequat que oscil·len entre els 5 i els 40 ng/g. Els resultats de les nostres proves d'aliments indiquen que algunes mostres, inclòs el producte de civada orgànica, contenien clormequat a nivells similars als reportats en estudis de clormequat natural, mentre que moltes altres mostres contenien nivells més alts de clormequat. Per tant, els nivells que vam observar a l'orina fins al 2023 probablement es van deure a l'exposició dietètica al clormequat generat durant el processament i la fabricació d'aliments. Els nivells observats el 2023 probablement es deuen a l'exposició dietètica al clormequat produït espontàniament i als productes importats tractats amb clormequat en l'agricultura. Les diferències en l'exposició al clormequat entre les nostres mostres també poden ser degudes a la ubicació geogràfica, a diferents patrons dietètics o a l'exposició ocupacional al clormequat quan s'utilitza en hivernacles i vivers.
El nostre estudi suggereix que calen mostres més grans i una mostra més diversa d'aliments tractats amb clormequat per avaluar completament les possibles fonts dietètiques de clormequat en individus amb baixa exposició. Estudis futurs que incloguin l'anàlisi de mostres històriques d'orina i aliments, qüestionaris dietètics i ocupacionals, el seguiment continu del clormequat en aliments convencionals i orgànics als Estats Units i mostres de biomonitorització ajudaran a elucidar els factors comuns d'exposició al clormequat en la població dels EUA.
La probabilitat que els nivells de clormequat en mostres d'orina i aliments als Estats Units en els propers anys encara no s'ha determinat. Als Estats Units, actualment el clormequat només està permès en productes de civada i blat importats, però l'Agència de Protecció Ambiental està considerant el seu ús agrícola en cultius nacionals no orgànics. Si aquest ús nacional s'aprova juntament amb la pràctica agrícola generalitzada del clormequat a l'estranger i al país, els nivells de clormequat en la civada, el blat i altres productes de cereals podrien continuar augmentant, cosa que provocaria nivells més alts d'exposició al clormequat. Població total dels EUA.
Les concentracions urinàries actuals de clormequat en aquest i altres estudis indiquen que els donants de mostres individuals van ser exposats al clormequat a nivells que estaven per sota de la dosi de referència (RfD) publicada per l'Agència de Protecció Ambiental dels Estats Units (0,05 mg/kg de pes corporal al dia), per la qual cosa són acceptables. La ingesta diària és diversos ordres de magnitud inferior al valor d'ingesta publicat per l'Autoritat Europea de Seguretat Alimentària (IDA) (0,04 mg/kg de pes corporal/dia). Tanmateix, observem que els estudis toxicològics publicats sobre el clormequat suggereixen que pot ser necessària una reavaluació d'aquests llindars de seguretat. Per exemple, els ratolins i els porcs exposats a dosis inferiors a la RfD i l'IDA actuals (0,024 i 0,0023 mg/kg de pes corporal/dia, respectivament) van mostrar una disminució de la fertilitat. En un altre estudi toxicològic, l'exposició durant l'embaràs a dosis equivalents a un nivell sense efectes adversos observats (NOAEL) de 5 mg/kg (utilitzat per calcular la dosi de referència de l'Agència de Protecció Ambiental dels Estats Units) va provocar canvis en el creixement i el metabolisme fetal, així com canvis en la composició corporal. Ratolins neonatals. A més, els llindars reglamentaris no tenen en compte els efectes adversos de les mescles de productes químics que poden afectar el sistema reproductor, que s'ha demostrat que tenen efectes additius o sinèrgics a dosis inferiors a l'exposició a productes químics individuals, causant possibles problemes de salut. Preocupacions sobre les conseqüències associades als nivells d'exposició actuals, especialment per a aquells amb nivells d'exposició més alts en la població general a Europa i els EUA.
Aquest estudi pilot sobre noves exposicions químiques als Estats Units mostra que el clormequat és present en els aliments dels EUA, principalment en productes de civada, així com en la majoria de mostres d'orina detectades recollides de gairebé 100 persones als EUA, cosa que indica una exposició contínua al clormequat. A més, les tendències d'aquestes dades suggereixen que els nivells d'exposició han augmentat i poden continuar augmentant en el futur. Ateses les preocupacions toxicològiques associades a l'exposició al clormequat en estudis amb animals i l'exposició generalitzada de la població general al clormequat als països europeus (i ara probablement als Estats Units), juntament amb estudis epidemiològics i amb animals, hi ha una necessitat urgent de controlar el clormequat en aliments i humans. És important comprendre els possibles riscos per a la salut d'aquest producte químic agrícola a nivells d'exposició significatius per al medi ambient, especialment durant l'embaràs.
Data de publicació: 29 de maig de 2024