Klormequat är enväxttillväxtregulatorvars användning i spannmålsgrödor ökar i Nordamerika.Toxikologiska studier har visat att exponering för klormequat kan minska fertiliteten och orsaka skada på fostret under utveckling vid doser under den tillåtna dagliga dosen som fastställts av tillsynsmyndigheter.Här rapporterar vi närvaron av klormequat i urinprover som samlats in från den amerikanska befolkningen, med upptäcktsfrekvenser på 69 %, 74 % och 90 % i prover som samlats in 2017, 2018–2022 respektive 2023.Från 2017 till 2022 upptäcktes låga koncentrationer av klormequat i prover och från 2023 ökade klormequatkoncentrationerna i prover markant.Vi märkte också att klormequat förekom oftare i havreprodukter.Dessa resultat och toxicitetsdata för klormequat väcker oro över nuvarande exponeringsnivåer och kräver mer omfattande toxicitetstester, livsmedelsövervakning och epidemiologiska studier för att bedöma effekten av klormequatexponering på människors hälsa.
Denna studie rapporterar den första upptäckten av klormequat, en jordbrukskemikalie med utvecklings- och reproduktionstoxicitet, i den amerikanska befolkningen och i den amerikanska livsmedelsförsörjningen.Medan liknande halter av kemikalien hittades i urinprover från 2017 till 2022, hittades signifikant förhöjda nivåer i 2023 års prov.Detta arbete belyser behovet av bredare övervakning av klormequat i livsmedels- och humanprover i USA, såväl som toxikologi och toxikologi.Epidemiologiska studier av klormequat, eftersom denna kemikalie är en framväxande förorening med dokumenterade negativa hälsoeffekter vid låga doser i djurstudier.
Chlormequat är en jordbrukskemikalie som först registrerades i USA 1962 som en växttillväxtregulator.Även om det för närvarande endast är tillåtet för användning på prydnadsväxter i USA, tillät ett US Environmental Protection Agency (EPA) beslut från 2018 import av livsmedelsprodukter (mest spannmål) behandlade med klormequat [1].I EU, Storbritannien och Kanada är klormequat godkänt för användning på livsmedelsgrödor, främst vete, havre och korn.Klormequat kan minska höjden på stjälken och därigenom minska sannolikheten för att grödan blir vriden, vilket gör skörden svår.I Storbritannien och EU är klormequat i allmänhet den mest påvisade bekämpningsmedelsresten i spannmål och spannmål, vilket dokumenterats i långtidsövervakningsstudier [2, 3].
Även om klormequat är godkänt för användning på grödor i delar av Europa och Nordamerika, uppvisar det toxikologiska egenskaper baserade på historiska och nyligen publicerade experimentella djurstudier.Effekterna av klormequatexponering på reproduktionstoxicitet och fertilitet beskrevs först i början av 1980-talet av danska grisuppfödare som observerade minskad reproduktionsförmåga hos grisar uppfödda på klormequatbehandlad spannmål.Dessa observationer undersöktes senare i kontrollerade laboratorieexperiment på grisar och möss, där hongrisar som utfodrats med klormequat-behandlat spannmål uppvisade störningar i brunstcykler och parning jämfört med kontrolldjur som fick en diet utan klormequat.Dessutom visade hanmöss som exponerades för klormequat genom mat eller dricksvatten under utvecklingen minskad förmåga att befrukta spermier in vitro.Nyligen genomförda reproduktionstoxicitetsstudier av klormequat har visat att exponering av råttor för klormequat under känsliga utvecklingsperioder, inklusive graviditet och tidigt liv, resulterade i försenad pubertet, minskad spermiemotilitet, minskad vikt hos manliga reproduktionsorgan och minskade testosteronnivåer.Utvecklingstoxicitetsstudier indikerar också att exponering för klormequat under graviditet kan orsaka fostertillväxt och metabola abnormiteter.Andra studier har inte funnit någon effekt av klormequat på reproduktionsfunktionen hos honmöss och hangrisar, och inga efterföljande studier har funnit en effekt av klormequat på fertiliteten hos möss av hankön som exponerats för klormequat under utveckling och postnatalt liv.Tvetydiga data om klormequat i den toxikologiska litteraturen kan bero på skillnader i testdoser och mätningar, samt val av modellorganismer och försöksdjurs kön.Därför är ytterligare utredning motiverad.
Även om nya toxikologiska studier har visat effekter av klormequat på utveckling, reproduktion och det endokrina systemet, är mekanismerna genom vilka dessa toxikologiska effekter uppstår okända.Vissa studier tyder på att klormequat kanske inte verkar genom väldefinierade mekanismer för hormonstörande kemikalier, inklusive östrogen- eller androgenreceptorer, och inte ändrar aromatasaktivitet.Andra bevis tyder på att klormequat kan orsaka biverkningar genom att förändra steroidbiosyntesen och orsaka endoplasmatisk retikulumstress.
Även om klormequat finns överallt i vanliga europeiska livsmedel, är antalet bioövervakningsstudier som bedömer mänsklig exponering för klormequat relativt litet.Klormequat har en kort halveringstid i kroppen, cirka 2–3 timmar, och i studier med frivilliga försökspersoner avlägsnades de flesta experimentella doser från kroppen inom 24 timmar.I allmänna befolkningsprover från Storbritannien och Sverige detekterades klormequat i urinen hos nästan 100 % av studiedeltagarna vid signifikant högre frekvenser och koncentrationer än andra bekämpningsmedel såsom klorpyrifos, pyretroider, tiabendazol och mankozebmetaboliter.Studier på grisar har visat att klormequat också kan hittas i serum och kan överföras till mjölk, men dessa matriser har inte studerats på människor eller andra experimentella djurmodeller, även om dess förekomst i serum och mjölk kan vara förknippad med reproduktionsskador från kemikalier..Det finns viktiga effekter av exponering under graviditet och hos spädbarn.
I april 2018 tillkännagav den amerikanska miljöskyddsmyndigheten acceptabla mattoleransnivåer för klormequat i importerad havre, vete, korn och vissa animaliska produkter, vilket gör att klormequat kan importeras till den amerikanska livsmedelsförsörjningen.Den tillåtna havrehalten ökades därefter 2020. För att karakterisera effekterna av dessa beslut på förekomsten och prevalensen av klormequat i den vuxna befolkningen i USA, mätte denna pilotstudie mängden klormequat i urinen från personer från tre geografiska regioner i USA från 2017 till 2023 och igen 2022. och klormequathalten i havre- och veteprodukter köpta i USA 2023.
Prover som samlats in i tre geografiska regioner mellan 2017 och 2023 användes för att mäta urinnivåer av klormequat hos invånare i USA.Tjugoen urinprov togs från avidentifierade gravida kvinnor som samtyckte vid tidpunkten för förlossningen enligt ett 2017 Institutional Review Board (IRB)-godkänt protokoll från Medical University of South Carolina (MUSC, Charleston, SC, USA).Prover förvarades vid 4°C i upp till 4 timmar, alikvoterades sedan och frystes vid -80°C.Tjugofem vuxna urinprover köptes från Lee Biosolutions, Inc (Maryland Heights, MO, USA) i november 2022, vilket representerar ett enda prov som samlats in från oktober 2017 till september 2022, och samlades in från frivilliga (13 män och 12 kvinnor).) på lån till Maryland Heights, Missouri-samlingen.Prover förvarades vid -20°C omedelbart efter insamling.Dessutom köptes 50 urinprov från Florida-volontärer (25 män, 25 kvinnor) i juni 2023 från BioIVT, LLC (Westbury, NY, USA).Prover förvarades vid 4°C tills alla prover hade samlats upp, alikvoterades sedan och frystes vid -20°C.Leverantörsföretaget erhöll det nödvändiga IRB-godkännandet för att behandla mänskliga prover och samtycke till provtagning.Ingen personlig information lämnades i något av de testade proverna.Alla prover skickades frysta för analys.Detaljerad exempelinformation finns i Stödinformationstabell S1.
Kvantifiering av klormequat i humana urinprover bestämdes med LC-MS/MS vid HSE Research Laboratory (Buxton, UK) enligt metoden publicerad av Lindh et al.Något modifierad 2011 .I korthet framställdes prover genom att blanda 200 μl ofiltrerad urin med 1,8 ml 0,01 M ammoniumacetat innehållande intern standard.Provet extraherades sedan med användning av en HCX-Q-kolonn, konditionerades först med metanol, sedan med 0,01 M ammoniumacetat, tvättades med 0,01 M ammoniumacetat och eluerades med 1% myrsyra i metanol.Prover laddades sedan på en C18 LC-kolonn (Synergi 4 µ Hydro-RP 150 x 2 mm; Phenomenex, UK) och separerades med användning av en isokratisk mobil fas bestående av 0,1 % myrsyra:metanol 80:20 vid flödeshastighet 0,2.ml/min.Reaktionsövergångar valda med masspektrometri beskrevs av Lindh et al.2011. Detektionsgränsen var 0,1 μg/L som rapporterats i andra studier .
Urinkoncentrationer av klormequat uttrycks som μmol klormequat/mol kreatinin och omvandlas till μg klormequat/g kreatinin som rapporterats i tidigare studier (multiplicera med 1,08).
Anresco Laboratories, LLC testade livsmedelsprover av havre (25 konventionella och 8 ekologiska) och vete (9 konventionella) för klormequat (San Francisco, CA, USA).Prover analyserades med modifieringar enligt publicerade metoder [19].LOD/LOQ för havreprov 2022 och för alla vete- och havreprov 2023 sattes till 10/100 ppb respektive 3/40 ppb.Detaljerad exempelinformation finns i Stödinformationstabell S2.
Urinklormequatkoncentrationer grupperades efter geografisk plats och år för insamling, med undantag för två prover som samlades in 2017 från Maryland Heights, Missouri, som grupperades med andra 2017 prover från Charleston, South Carolina.Prover under detektionsgränsen för klormequat behandlades som procent detektion dividerat med kvadratroten av 2. Data var inte normalfördelade, så det icke-parametriska Kruskal-Wallis-testet och Dunns multipla jämförelsetest användes för att jämföra medianerna mellan grupperna.Alla beräkningar utfördes i GraphPad Prism (Boston, MA).
Klormequat påvisades i 77 av 96 urinprov, vilket representerade 80 % av alla urinprover.Jämfört med 2017 och 2018–2022 upptäcktes 2023 prover oftare: 16 av 23 prover (eller 69 %) respektive 17 av 23 prover (eller 74 %) och 45 av 50 prover (dvs. 90 %) .(Tabell 1).Före 2023 var klormequatkoncentrationer som upptäckts i de två grupperna likvärdiga, medan klormequatkoncentrationer som upptäckts i 2023-proverna var betydligt högre än i prover från tidigare år (Figur 1A,B).De detekterbara koncentrationsintervallen för proverna 2017, 2018–2022 och 2023 var 0,22 till 5,4, 0,11 till 4,3 respektive 0,27 till 52,8 mikrogram klormequat per gram kreatinin.Medianvärdena för alla prover 2017, 2018–2022 och 2023 är 0,46, 0,30 respektive 1,4 .Dessa data tyder på att exponeringen kan fortsätta med tanke på den korta halveringstiden för klormequat i kroppen, med lägre exponeringsnivåer mellan 2017 och 2022 och högre exponeringsnivåer 2023.
Klormequatkoncentrationen för varje enskilt urinprov presenteras som en enda punkt med staplar ovanför medelvärdet och felstaplar representerar +/- standardfel.Urinkoncentrationen av klormequat uttrycks i mcg klormequat per gram kreatinin på en linjär skala och en logaritmisk skala.Icke-parametrisk Kruskal-Wallis variansanalys med Dunns multipla jämförelsetest användes för att testa statistisk signifikans.
Livsmedelsprover som köptes i USA 2022 och 2023 visade påvisbara nivåer av klormequat i alla utom två av 25 traditionella havreprodukter, med koncentrationer som sträckte sig från odetekterbara till 291 μg/kg, vilket tyder på klormequat i havre.Förekomsten av vegetarianism är hög.Prover som samlades in 2022 och 2023 hade liknande medelnivåer: 90 µg/kg respektive 114 µg/kg.Endast ett prov på åtta ekologiska havreprodukter hade en detekterbar klormequathalt på 17 µg/kg.Vi observerade också lägre koncentrationer av klormequat i två av de nio testade veteprodukterna: 3,5 respektive 12,6 μg/kg .
Detta är den första rapporten om mätning av urinklormequat hos vuxna som bor i USA och i populationer utanför Storbritannien och Sverige.Trender för bioövervakning av bekämpningsmedel bland mer än 1 000 ungdomar i Sverige registrerade en 100-procentig upptäcktsgrad för klormequat från 2000 till 2017. Den genomsnittliga koncentrationen under 2017 var 0,86 mikrogram klormequat per gram kreatinin och verkar ha minskat över tiden, med den högsta genomsnittliga nivån. var 2,77 2009 .I Storbritannien fann bioövervakning en mycket högre genomsnittlig klormequatkoncentration på 15,1 mikrogram klormequat per gram kreatinin mellan 2011 och 2012, även om dessa prover samlades in från människor som bor i jordbruksområden.det var ingen skillnad i exponering.Sprayincident[15].Vår studie av det amerikanska urvalet från 2017 till 2022 fann lägre mediannivåer jämfört med tidigare studier i Europa, medan under 2023 provets mediannivåer var jämförbara med det svenska urvalet men lägre än det brittiska urvalet.
Dessa skillnader i exponering mellan regioner och tidpunkter kan återspegla skillnader i jordbruksmetoder och regleringsstatus för klormequat, vilket i slutändan påverkar halterna av klormequat i livsmedel.Till exempel var klormequatkoncentrationerna i urinprover betydligt högre 2023 jämfört med tidigare år, vilket kan återspegla förändringar relaterade till EPA:s reglerande åtgärder relaterade till klormequat (inklusive gränsvärden för klormequat föda 2018).USA:s livsmedelsförsörjning inom en snar framtid.Höj normerna för havrekonsumtion till 2020. Dessa åtgärder tillåter import och försäljning av jordbruksprodukter behandlade med klormequat, till exempel från Kanada.Eftersläpningen mellan EPA-regleringsförändringar och de förhöjda koncentrationerna av klormequat som hittades i urinprover 2023 kan förklaras av ett antal omständigheter, såsom förseningar i antagandet av jordbruksmetoder som använder klormequat, förseningar från amerikanska företag i förhandlingarna om handelsavtal och privatpersoner.upplever förseningar i inköp av havre på grund av uttömning av gamla produktlager och/eller på grund av längre hållbarhetstid för havreprodukter.
För att avgöra om de observerade koncentrationerna i urinprover i USA återspeglar potentiell exponering för klormequat via kosten, mätte vi klormequat i havre- och veteprodukter som köptes i USA 2022 och 2023. Havreprodukter innehåller klormequat oftare än veteprodukter, och mängden klormequat i olika havreprodukter varierar, med en genomsnittlig nivå på 104 ppb, möjligen på grund av utbudet från USA och Kanada, vilket kan återspegla skillnader i användning eller avbruk.mellan produkter framställda av havre behandlad med klormequat.Däremot i brittiska livsmedelsprover är klormequat rikligare i vetebaserade produkter som bröd, med klormequat som upptäckts i 90 % av proverna som samlats in i Storbritannien mellan juli och september 2022. Den genomsnittliga koncentrationen är 60 ppb.På liknande sätt detekterades klormequat också i 82 % av havreproverna i Storbritannien vid en genomsnittlig koncentration på 1650 ppb, mer än 15 gånger högre än i amerikanska prover, vilket kan förklara de högre urinkoncentrationer som observerats i prover i Storbritannien.
Våra bioövervakningsresultat indikerar att exponering för klormequat inträffade före 2018, även om kosttolerans mot klormequat inte har fastställts.Även om klormequat inte kontrolleras i livsmedel i USA, och det inte finns några historiska data om koncentrationerna av klormequat i livsmedel som säljs i USA, med tanke på den korta halveringstiden för klormequat, misstänker vi att denna exponering kan vara diet.Dessutom bildar kolinprekursorer i veteprodukter och äggpulver naturligt klormequat vid höga temperaturer, såsom de som används vid livsmedelsbearbetning och tillverkning, vilket resulterar i klormequatkoncentrationer som sträcker sig från 5 till 40 ng/g.Våra testresultat visar att vissa prover, inklusive den ekologiska havreprodukten, innehöll klormequat i nivåer som liknar de som rapporterats i studier av naturligt förekommande klormequat, medan många andra prover innehöll högre halter av klormequat.Sålunda berodde de nivåer vi observerade i urin fram till 2023 sannolikt på exponering för klormequat i kosten under livsmedelsbearbetning och tillverkning.Observerade nivåer 2023 beror sannolikt på exponering via kosten för spontant producerat klormequat och importerade produkter behandlade med klormequat i jordbruket.Skillnader i exponering för klormequat bland våra prover kan också bero på geografisk plats, olika kostmönster eller yrkesmässig exponering för klormequat när det används i växthus och plantskolor.
Vår studie tyder på att större provstorlekar och ett mer varierat urval av klormequat-behandlade livsmedel behövs för att fullständigt utvärdera potentiella kostkällor för klormequat hos individer med låg exponering.Framtida studier inklusive analys av historiska urin- och matprover, kost- och yrkesenkäter, pågående övervakning av klormequat i konventionella och ekologiska livsmedel i USA, och bioövervakningsprover kommer att hjälpa till att klargöra vanliga faktorer för klormequatexponering i den amerikanska befolkningen.
Sannolikheten för ökade nivåer av klormequat i urin- och matprover i USA under de kommande åren återstår att fastställa.I USA är klormequat för närvarande endast tillåtet i importerade havre- och veteprodukter, men Environmental Protection Agency överväger för närvarande dess jordbruksanvändning i inhemska icke-ekologiska grödor.Om sådan inhemsk användning godkänns i samband med den utbredda jordbrukspraxisen med klormequat utomlands och inhemskt, kan halterna av klormequat i havre, vete och andra spannmålsprodukter fortsätta att stiga, vilket leder till högre nivåer av klormequatexponering.USA:s totala befolkning.
Aktuella urinkoncentrationer av klormequat i denna och andra studier indikerar att enskilda provgivare exponerades för klormequat i nivåer som båda låg under den publicerade amerikanska miljöskyddsmyndighetens referensdos (RfD) (0,05 mg/kg kroppsvikt per dag), så de är acceptabla .Det dagliga intaget är flera storleksordningar lägre än det intagsvärde som publicerats av European Food Safety Authority (ADI) (0,04 mg/kg kroppsvikt/dag).Vi noterar dock att publicerade toxikologiska studier av klormequat tyder på att en omvärdering av dessa säkerhetströsklar kan vara nödvändig.Till exempel visade möss och grisar som exponerades för doser under nuvarande RfD och ADI (0,024 respektive 0,0023 mg/kg kroppsvikt/dag) minskad fertilitet.I en annan toxikologisk studie resulterade exponering under graviditet för doser motsvarande en no-observed adverse effect level (NOAEL) på 5 mg/kg (används för att beräkna referensdosen för US Environmental Protection Agency) i förändringar i fostrets tillväxt och metabolism, liksom som förändringar i kroppssammansättningen.Neonatal möss.Dessutom tar lagstadgade tröskelvärden inte hänsyn till de negativa effekterna av blandningar av kemikalier som kan påverka reproduktionssystemet, vilka har visat sig ha additiva eller synergistiska effekter vid doser som är lägre än exponering för enskilda kemikalier, vilket orsakar potentiella problem med reproduktiv hälsa.hälsa.Oro för konsekvenserna av nuvarande exponeringsnivåer, särskilt för de med högre exponeringsnivåer i den allmänna befolkningen i Europa och USA.
Denna pilotstudie av nya kemiska exponeringar i USA visar att klormequat finns i amerikanska livsmedel, främst i havreprodukter, såväl som i majoriteten av upptäckta urinprover som samlats in från nästan 100 personer i USA, vilket indikerar pågående exponering för klormequat.Dessutom tyder trender i dessa data på att exponeringsnivåerna har ökat och kan fortsätta att öka i framtiden.Med tanke på de toxikologiska farhågor som är förknippade med klormequatexponering i djurstudier och den utbredda exponeringen av den allmänna befolkningen för klormequat i europeiska länder (och nu sannolikt i USA), tillsammans med epidemiologiska studier och djurstudier, finns det ett akut behov av att övervaka klormequat i mat och människor Klormequat.Det är viktigt att förstå de potentiella hälsoriskerna med denna jordbrukskemikalie vid miljömässigt betydande exponeringsnivåer, särskilt under graviditet.
Posttid: 2024-04-04