Хлормекват јерегулатор раста биљакачија је употреба у житарицама у порасту у Северној Америци. Токсиколошке студије су показале да изложеност хлормеквату може смањити плодност и проузроковати штету код фетуса у развоју у дозама испод дозвољене дневне дозе коју су утврдили регулаторни органи. Овде извештавамо о присуству хлормеквата у узорцима урина прикупљеним од становништва САД, са стопама детекције од 69%, 74% и 90% у узорцима прикупљеним 2017, 2018–2022. и 2023. године, респективно. Од 2017. до 2022. године, ниске концентрације хлормеквата су откривене у узорцима, а од 2023. године, концентрације хлормеквата у узорцима су значајно порасле. Такође смо приметили да се хлормекват чешће налази у производима од овса. Ови резултати и подаци о токсичности хлормеквата изазивају забринутост због тренутних нивоа изложености и захтевају опсежнија испитивања токсичности, надзор хране и епидемиолошке студије како би се проценио утицај изложености хлормеквату на људско здравље.
Ова студија извештава о првом откривању хлормеквата, агрохемикалије са развојном и репродуктивном токсичношћу, у становништву САД и у америчким залихама хране. Док су слични нивои хемикалије пронађени у узорцима урина од 2017. до 2022. године, значајно повишени нивои су пронађени у узорку из 2023. године. Овај рад истиче потребу за ширим праћењем хлормеквата у храни и узорцима људи у Сједињеним Државама, као и токсикологијом и токсиколошким епидемиолошким студијама хлормеквата, јер је ова хемикалија нови загађивач са документованим штетним ефектима по здравље при ниским дозама у студијама на животињама.
Хлормекват је пољопривредна хемикалија први пут регистрована у Сједињеним Државама 1962. године као регулатор раста биљака. Иако је тренутно дозвољена само за употребу на украсним биљкама у Сједињеним Државама, одлука Америчке агенције за заштиту животне средине (EPA) из 2018. године дозволила је увоз прехрамбених производа (углавном житарица) третираних хлормекватом [1]. У ЕУ, Великој Британији и Канади, хлормекват је одобрен за употребу на прехрамбеним усевима, углавном пшеници, овсу и јечму. Хлормекват може смањити висину стабљике, чиме се смањује вероватноћа да се усев увије, што отежава жетву. У Великој Британији и ЕУ, хлормекват је генерално најчешће детектовани остатак пестицида у житарицама, што је документовано у дугорочним студијама праћења [2, 3].
Иако је хлормекват одобрен за употребу на усевима у деловима Европе и Северне Америке, он показује токсиколошка својства на основу историјских и недавно објављених експерименталних студија на животињама. Ефекти изложености хлормеквату на репродуктивну токсичност и плодност први пут су описани почетком 1980-их од стране данских узгајивача свиња који су приметили смањене репродуктивне перформансе код свиња узгајаних на житарицама третираним хлормекватом. Ова запажања су касније испитана у контролисаним лабораторијским експериментима на свињама и мишевима, у којима су женке свиња храњене житарицама третираним хлормекватом показале поремећаје у еструсним циклусима и парењу у поређењу са контролним животињама храњеним исхраном без хлормеквата. Поред тога, мужјаци мишева изложени хлормеквату путем хране или воде за пиће током развоја показали су смањену способност оплодње сперматозоида in vitro. Недавне студије репродуктивне токсичности хлормеквата показале су да је излагање пацова хлормеквату током осетљивих периода развоја, укључујући трудноћу и рани живот, довело до одложеног пубертета, смањене покретљивости сперматозоида, смањене тежине мушких репродуктивних органа и смањеног нивоа тестостерона. Студије развојне токсичности такође указују да излагање хлормеквату током трудноће може изазвати абнормалности раста фетуса и метаболизма. Друге студије нису пронашле ефекат хлормеквата на репродуктивну функцију код женки мишева и мужјака свиња, а ниједна накнадна студија није пронашла ефекат хлормеквата на плодност мужјака мишева изложених хлормеквату током развоја и постнаталног живота. Двосмислени подаци о хлормеквату у токсиколошкој литератури могу бити последица разлика у тест дозама и мерењима, као и избора модел организама и пола експерименталних животиња. Стога су потребна даља истраживања.
Иако су недавне токсиколошке студије показале ефекте хлормеквата на развој, репродукцију и ендокрини систем, механизми којима се ови токсиколошки ефекти јављају нису познати. Неке студије сугеришу да хлормекват можда не делује путем добро дефинисаних механизама хемикалија које ометају ендокрини систем, укључујући рецепторе естрогена или андрогена, и да не мења активност ароматазе. Други докази сугеришу да хлормекват може изазвати нежељене ефекте мењањем биосинтезе стероида и изазивањем стреса ендоплазматског ретикулума.
Иако је хлормекват свеприсутан у уобичајеној европској храни, број биомониторинг студија које процењују изложеност људи хлормеквату је релативно мали. Хлормекват има кратко време полураспада у организму, приближно 2-3 сата, а у студијама које су укључивале добровољце, већина експерименталних доза је избачена из организма у року од 24 сата. У узорцима опште популације из Велике Британије и Шведске, хлормекват је детектован у урину скоро 100% учесника студије у знатно вишим фреквенцијама и концентрацијама него други пестициди као што су хлорпирифос, пиретроиди, тиабендазол и метаболити манкозеба. Студије на свињама су показале да се хлормекват може наћи и у серуму и да се може пренети у млеко, али ове матрице нису проучаване код људи или других експерименталних животињских модела, иако његово присуство у серуму и млеку може бити повезано са репродуктивном штетом од хемикалија. Постоје важни ефекти изложености током трудноће и код одојчади.
У априлу 2018. године, Агенција за заштиту животне средине САД објавила је прихватљиве нивое толеранције на хлормекват у увезеном овсу, пшеници, јечму и одређеним животињским производима, што је омогућило увоз хлормеквата у америчку залиху хране. Дозвољени садржај овса је потом повећан 2020. године. Да би се окарактерисао утицај ових одлука на појаву и преваленцију хлормеквата код одрасле популације САД, ова пилот студија је мерила количину хлормеквата у урину људи из три географска региона САД од 2017. до 2023. године и поново 2022. године, као и садржај хлормеквата у производима од овса и пшенице купљеним у Сједињеним Државама 2023. године.
Узорци прикупљени у три географска региона између 2017. и 2023. године коришћени су за мерење нивоа хлормеквата у урину код становника САД. Двадесет један узорак урина прикупљен је од анонимизованих трудница које су дале пристанак у време порођаја, у складу са протоколом који је 2017. године одобрио Одбор за институционалну ревизију (IRB) са Медицинског универзитета Јужне Каролине (MUSC, Чарлстон, Јужна Каролина, САД). Узорци су чувани на 4°C до 4 сата, затим аликвотирани и замрзнути на -80°C. Двадесет пет узорака урина одраслих купљено је од Lee Biosolutions, Inc (Мериленд Хајтс, Мисури, САД) у новембру 2022. године, што представља један узорак прикупљен од октобра 2017. до септембра 2022. године, а прикупљени су од добровољаца (13 мушкараца и 12 жена) позајмљених колекцији Мериленд Хајтс, Мисури. Узорци су чувани на -20°C одмах након прикупљања. Поред тога, 50 узорака урина прикупљених од добровољаца из Флориде (25 мушкараца, 25 жена) у јуну 2023. године купљено је од компаније BioIVT, LLC (Вестбери, Њујорк, САД). Узорци су чувани на 4°C док сви узорци нису прикупљени, а затим су аликвотирани и замрзнути на -20°C. Компанија добављач је добила неопходно одобрење IRB-а за обраду људских узорака и сагласност за прикупљање узорака. Нису дати лични подаци ни у једном од тестираних узорака. Сви узорци су послати замрзнути на анализу. Детаљне информације о узорцима могу се наћи у Табели додатних информација S1.
Квантификација хлормеквата у узорцима људског урина одређена је LC-MS/MS методом у HSE истраживачкој лабораторији (Бакстон, Велика Британија) према методи коју су објавили Линд и др., благо измењеној 2011. године. Укратко, узорци су припремљени мешањем 200 μl нефилтрираног урина са 1,8 ml 0,01 M амонијум ацетата који садржи интерни стандард. Узорак је затим екстрахован помоћу HCX-Q колоне, прво кондициониран метанолом, затим са 0,01 M амонијум ацетата, испран са 0,01 M амонијум ацетата и елуиран са 1% мрављом киселином у метанолу. Узорци су затим напуњени на C18 LC колону (Synergi 4 µ Hydro-RP 150 × 2 mm; Phenomenex, Велика Британија) и раздвојени коришћењем изократске мобилне фазе која се састоји од 0,1% мравље киселине:метанола 80:20 при брзини протока 0,2 ml/min. Реакционе прелазе одабране масеном спектрометријом описали су Линд и др. 2011. Граница детекције била је 0,1 μг/Л, као што је објављено у другим студијама.
Концентрације хлормеквата у урину изражене су као μmol хлормеквата/mol креатинина и претворене у μg хлормеквата/g креатинина као што је објављено у претходним студијама (помножено са 1,08).
Анреско Лабораторије, ЛЛЦ су тестирале узорке хране од овса (25 конвенционалних и 8 органских) и пшенице (9 конвенционалних) на хлормекват (Сан Франциско, Калифорнија, САД). Узорци су анализирани са модификацијама према објављеним методама [19]. LOD/LOQ за узорке овса у 2022. години и за све узорке пшенице и овса у 2023. години постављени су на 10/100 ppb и 3/40 ppb, респективно. Детаљне информације о узорцима могу се наћи у Додатној табели S2.
Концентрације хлормеквата у урину су груписане према географској локацији и години сакупљања, са изузетком два узорка прикупљена 2017. године из Мериленд Хајтса, Мисури, који су груписани са другим узорцима из 2017. године из Чарлстона, Јужна Каролина. Узорци испод границе детекције хлормеквата третирани су као проценат детекције подељен квадратним кореном из 2. Подаци нису били нормално распоређени, па су непараметријски Крускал-Волисов тест и Данов тест вишеструког поређења коришћени за поређење медијана између група. Сви прорачуни су извршени у програму GraphPad Prism (Бостон, Масачусетс).
Хлормекват је детектован у 77 од 96 узорака урина, што представља 80% свих узорака урина. У поређењу са 2017. и 2018–2022. годином, узорци из 2023. године су детектовани чешће: 16 од 23 узорка (или 69%) и 17 од 23 узорка (или 74%), респективно, и 45 од 50 узорака (тј. 90%). ) су тестирани (Табела 1). Пре 2023. године, концентрације хлормеквата откривене у две групе биле су еквивалентне, док су концентрације хлормеквата откривене у узорцима из 2023. године биле значајно веће него у узорцима из претходних година (Слика 1А,Б). Детабилни опсези концентрације за узорке из 2017, 2018–2022. и 2023. године били су 0,22 до 5,4, 0,11 до 4,3 и 0,27 до 52,8 микрограма хлормеквата по граму креатинина, респективно. Средње вредности за све узорке у 2017, 2018–2022. и 2023. години су 0,46, 0,30 и 1,4, респективно. Ови подаци указују на то да би изложеност могла да се настави с обзиром на кратко време полураспада хлормеквата у телу, са нижим нивоима изложености између 2017. и 2022. године и вишим нивоима изложености у 2023. години.
Концентрација хлормеквата за сваки појединачни узорак урина представљена је као једна тачка са стубићима изнад средње вредности и стубићима грешке које представљају +/- стандардну грешку. Концентрације хлормеквата у урину изражене су у мцг хлормеквата по граму креатинина на линеарној и логаритамској скали. За тестирање статистичке значајности коришћена је непараметријска Крускал-Волисова анализа варијансе са Дановим тестом вишеструког поређења.
Узорци хране купљени у Сједињеним Државама 2022. и 2023. године показали су детектабилне нивое хлормеквата у свим, осим у два, од 25 традиционалних производа од овса, са концентрацијама у распону од недетектабилних до 291 μг/кг, што указује на хлормекват у овсу. Преваленција вегетаријанства је висока. Узорци прикупљени 2022. и 2023. године имали су сличне просечне нивое: 90 µг/кг и 114 µг/кг, респективно. Само један узорак од осам органских производа од овса имао је детектабилни садржај хлормеквата од 17 µг/кг. Такође смо приметили ниже концентрације хлормеквата у два од девет тестираних производа од пшенице: 3,5 и 12,6 μг/кг, респективно.
Ово је први извештај о мерењу хлормеквата у урину код одраслих који живе у Сједињеним Државама и у популацијама ван Уједињеног Краљевства и Шведске. Трендови биомониторинга пестицида међу више од 1.000 адолесцената у Шведској забележили су стопу детекције хлормеквата од 100% од 2000. до 2017. године. Просечна концентрација у 2017. години била је 0,86 микрограма хлормеквата по граму креатинина и чини се да се временом смањивала, са највишим просечним нивоом од 2,77 у 2009. години. У Великој Британији, биомониторинг је пронашао много већу просечну концентрацију хлормеквата од 15,1 микрограма хлормеквата по граму креатинина између 2011. и 2012. године, иако су ови узорци прикупљени од људи који живе у пољопривредним подручјима. Није било разлике у изложености. Инцидент са прскањем [15]. Наша студија узорка из САД од 2017. до 2022. године открила је ниже медијалне нивое у поређењу са претходним студијама у Европи, док су у узорку из 2023. године медијални нивои били упоредиви са шведским узорком, али нижи од узорка из Велике Британије.
Ове разлике у изложености између региона и временских тачака могу одражавати разлике у пољопривредним праксама и регулаторном статусу хлормеквата, што на крају утиче на нивое хлормеквата у прехрамбеним производима. На пример, концентрације хлормеквата у узорцима урина биле су значајно веће 2023. године у поређењу са претходним годинама, што може одражавати промене везане за регулаторне мере EPA у вези са хлормекватом (укључујући ограничења хлормеквата у храни 2018. године). Залихе хране у САД у блиској будућности. Подићи стандарде потрошње овса до 2020. године. Ове мере омогућавају увоз и продају пољопривредних производа третираних хлормекватом, на пример, из Канаде. Кашњење између регулаторних промена EPA и повишених концентрација хлормеквата пронађених у узорцима урина 2023. године може се објаснити низом околности, као што су кашњења у усвајању пољопривредних пракси које користе хлормекват, кашњења америчких компанија у преговорима о трговинским споразумима и приватна лица која доживљавају кашњења у куповини овса због исцрпљивања старих залиха производа и/или због дужег рока трајања производа од овса.
Да бисмо утврдили да ли концентрације примећене у узорцима урина из САД одражавају потенцијалну изложеност хлормеквату путем исхране, мерили смо хлормекват у производима од овса и пшенице купљеним у САД 2022. и 2023. године. Производи од овса садрже хлормекват чешће него производи од пшенице, а количина хлормеквата у различитим производима од овса варира, са просечним нивоом од 104 ppb, вероватно због снабдевања из Сједињених Држава и Канаде, што може одражавати разлике у употреби или неупотреби између производа произведених од овса третираног хлормекватом. Насупрот томе, у узорцима хране из Велике Британије, хлормекват је заступљенији у производима на бази пшенице као што је хлеб, при чему је хлормекват откривен у 90% узорака прикупљених у Великој Британији између јула и септембра 2022. Просечна концентрација је 60 ppb. Слично томе, хлормекват је такође откривен у 82% узорака овса у Великој Британији у просечној концентрацији од 1650 ppb, што је више од 15 пута више него у узорцима из САД, што може објаснити веће концентрације у урину примећене у узорцима из Велике Британије.
Наши резултати биомониторинга указују на то да се изложеност хлормеквату догодила пре 2018. године, иако толеранција на хлормекват у исхрани није утврђена. Иако хлормекват није контролисан у храни у Сједињеним Државама и нема историјских података о концентрацијама хлормеквата у храни која се продаје у Сједињеним Државама, с обзиром на кратко време полураспада хлормеквата, сумњамо да би ова изложеност могла бити исхране. Поред тога, прекурсори холина у производима од пшенице и јајима у праху природно формирају хлормекват на високим температурама, као што су они који се користе у преради и производњи хране, што резултира концентрацијама хлормеквата у распону од 5 до 40 нг/г. Наши резултати испитивања хране указују на то да су неки узорци, укључујући органски производ од овса, садржали хлормекват у нивоима сличним онима пријављеним у студијама природно присутног хлормеквата, док су многи други узорци садржали веће нивое хлормеквата. Стога су нивои које смо приметили у урину до 2023. године вероватно последица изложености хлормеквату који настаје током прераде и производње хране у исхрани. Забележени нивои у 2023. години вероватно су последица изложености хлормеквату спонтано произведеном хлормеквату и увезеним производима третираним хлормекватом у пољопривреди путем исхране. Разлике у изложености хлормеквату међу нашим узорцима могу бити последица и географске локације, различитих образаца исхране или професионалне изложености хлормеквату када се користи у пластеницима и расадницима.
Наша студија сугерише да су потребни већи узорци и разноврснији узорак хране третиране хлормекватом како би се у потпуности проценили потенцијални извори хлормеквата у исхрани код особа са ниском изложеношћу. Будуће студије, укључујући анализу историјских узорака урина и хране, упитнике о исхрани и занимању, континуирано праћење хлормеквата у конвенционалној и органској храни у Сједињеним Државама и узорке биомониторинга, помоћи ће у разјашњавању уобичајених фактора изложености хлормеквату у популацији САД.
Вероватноћа повећања нивоа хлормеквата у урину и узорцима хране у Сједињеним Државама у наредним годинама тек треба да се утврди. У Сједињеним Државама, хлормекват је тренутно дозвољен само у увезеним производима од овса и пшенице, али Агенција за заштиту животне средине тренутно разматра његову пољопривредну употребу у домаћим неорганским усевима. Ако се таква домаћа употреба одобри заједно са широко распрострањеном пољопривредном праксом хлормеквата у иностранству и домаћем сектору, нивои хлормеквата у овсу, пшеници и другим производима од житарица могли би наставити да расту, што доводи до већег нивоа изложености хлормеквату. Укупна популација САД.
Тренутне концентрације хлормеквата у урину у овој и другим студијама указују на то да су појединачни донори узорака били изложени хлормеквату на нивоима који су били испод објављене референтне дозе (RfD) Америчке агенције за заштиту животне средине (0,05 мг/кг телесне тежине дневно), тако да су прихватљиви. Дневни унос је за неколико редова величине нижи од вредности уноса коју је објавила Европска агенција за безбедност хране (ADI) (0,04 мг/кг телесне тежине/дан). Међутим, напомињемо да објављене токсиколошке студије хлормеквата сугеришу да би поновна процена ових безбедносних прагова могла бити неопходна. На пример, мишеви и свиње изложени дозама испод тренутне RfD и ADI (0,024 и 0,0023 мг/кг телесне тежине/дан, респективно) показали су смањену плодност. У другој токсиколошкој студији, излагање током трудноће дозама еквивалентним нивоу без примећених нежељених ефеката (NOAEL) од 5 мг/кг (који се користи за израчунавање референтне дозе Америчке агенције за заштиту животне средине) резултирало је променама у расту и метаболизму фетуса, као и променама у саставу тела. Неонатални мишеви. Поред тога, регулаторни прагови не узимају у обзир штетне ефекте мешавина хемикалија које могу утицати на репродуктивни систем, за које је показано да имају адитивне или синергијске ефекте у дозама нижим од изложености појединачним хемикалијама, што узрокује потенцијалне проблеме са репродуктивним здрављем. Забринутост због последица повезаних са тренутним нивоима изложености, посебно за оне са вишим нивоима изложености у општој популацији у Европи и САД.
Ова пилот студија о изложености новим хемикалијама у Сједињеним Државама показује да је хлормекват присутан у америчкој храни, првенствено у производима од овса, као и у већини откривених узорака урина прикупљених од скоро 100 људи у САД, што указује на континуирану изложеност хлормеквату. Штавише, трендови у овим подацима сугеришу да су се нивои изложености повећали и да би могли наставити да расту у будућности. С обзиром на токсиколошке забринутости повезане са изложеношћу хлормеквату у студијама на животињама и широко распрострањену изложеност опште популације хлормеквату у европским земљама (а сада вероватно и у Сједињеним Државама), заједно са епидемиолошким и студијама на животињама, постоји хитна потреба за праћењем хлормеквата у храни и људима. Важно је разумети потенцијалне здравствене опасности ове пољопривредне хемикалије при еколошки значајним нивоима изложености, посебно током трудноће.
Време објаве: 04. јун 2024.