Chlormequat is 'nplantgroeireguleerderwaarvan die gebruik in graangewasse in Noord-Amerika toeneem. Toksikologiese studies het getoon dat blootstelling aan chlormequat vrugbaarheid kan verminder en skade aan die ontwikkelende fetus kan veroorsaak teen dosisse onder die toegelate daaglikse dosis wat deur regulerende owerhede vasgestel is. Hier rapporteer ons die teenwoordigheid van chlormequat in urienmonsters wat van die Amerikaanse bevolking versamel is, met opsporingsyfers van 69%, 74% en 90% in monsters wat onderskeidelik in 2017, 2018–2022 en 2023 versamel is. Van 2017 tot 2022 is lae konsentrasies chlormequat in monsters opgespoor, en vanaf 2023 het chlormequat-konsentrasies in monsters aansienlik toegeneem. Ons het ook opgemerk dat chlormequat meer gereeld in hawerprodukte gevind is. Hierdie resultate en die toksisiteitsdata vir chlormequat wek kommer oor huidige blootstellingsvlakke en vra vir meer uitgebreide toksisiteitstoetsing, voedselmonitering en epidemiologiese studies om die impak van chlormequat-blootstelling op menslike gesondheid te bepaal.
Hierdie studie rapporteer die eerste opsporing van chlormequat, 'n landbouchemikalie met ontwikkelings- en reproduktiewe toksisiteit, in die VSA-bevolking en in die VSA se voedselvoorraad. Terwyl soortgelyke vlakke van die chemikalie in urienmonsters van 2017 tot 2022 gevind is, is beduidend verhoogde vlakke in die 2023-monster gevind. Hierdie werk beklemtoon die behoefte aan breër monitering van chlormequat in voedsel- en menslike monsters in die Verenigde State, sowel as toksikologie en toksikologie. Epidemiologiese studies van chlormequat, aangesien hierdie chemikalie 'n opkomende kontaminant is met gedokumenteerde nadelige gesondheidseffekte teen lae dosisse in dierestudies.
Chlormequat is 'n landbouchemikalie wat die eerste keer in 1962 in die Verenigde State as 'n plantgroeireguleerder geregistreer is. Alhoewel dit tans slegs vir gebruik op sierplante in die Verenigde State toegelaat word, het 'n besluit van die Amerikaanse Omgewingsbeskermingsagentskap (EPA) in 2018 die invoer van voedselprodukte (meestal graan) wat met chlormequat behandel is, toegelaat [1]. In die EU, VK en Kanada is chlormequat goedgekeur vir gebruik op voedselgewasse, hoofsaaklik koring, hawer en gars. Chlormequat kan die hoogte van die stam verminder, waardeur die waarskynlikheid dat die gewas verdraai word, wat oes moeilik maak, verminder word. In die VK en EU is chlormequat oor die algemeen die mees opgespoorde plaagdoderresidu in graankosse en graankosse, soos gedokumenteer in langtermynmoniteringstudies [2, 3].
Alhoewel chlormequat goedgekeur is vir gebruik op gewasse in dele van Europa en Noord-Amerika, vertoon dit toksikologiese eienskappe gebaseer op historiese en onlangs gepubliseerde eksperimentele dierstudies. Die effekte van chlormequat-blootstelling op reproduktiewe toksisiteit en vrugbaarheid is die eerste keer in die vroeë 1980's beskryf deur Deense varkboere wat verminderde reproduktiewe prestasie waargeneem het in varke wat op chlormequat-behandelde graan grootgemaak is. Hierdie waarnemings is later ondersoek in beheerde laboratoriumeksperimente in varke en muise, waarin vroulike varke wat chlormequat-behandelde graan gevoer is, steurnisse in estrus siklusse en paring getoon het in vergelyking met kontrolediere wat 'n dieet sonder chlormequat gevoer is. Daarbenewens het manlike muise wat tydens ontwikkeling aan chlormequat deur voedsel of drinkwater blootgestel is, 'n verminderde vermoë getoon om sperm in vitro te bemes. Onlangse reproduktiewe toksisiteitstudies van chlormequat het getoon dat blootstelling van rotte aan chlormequat gedurende sensitiewe periodes van ontwikkeling, insluitend swangerskap en vroeë lewe, gelei het tot vertraagde puberteit, verminderde spermmotiliteit, verminderde manlike voortplantingsorgaangewig en verlaagde testosteroonvlakke. Ontwikkelingstoksisiteitstudies dui ook daarop dat blootstelling aan chlormequat tydens swangerskap fetale groei en metaboliese abnormaliteite kan veroorsaak. Ander studies het geen effek van chlormequat op voortplantingsfunksie in vroulike muise en manlike varke gevind nie, en geen daaropvolgende studies het 'n effek van chlormequat op die vrugbaarheid van manlike muise wat tydens ontwikkeling en postnatale lewe aan chlormequat blootgestel is, gevind nie. Twyfelagtige data oor chlormequat in die toksikologiese literatuur kan te wyte wees aan verskille in toetsdosisse en metings, sowel as die keuse van modelorganismes en geslag van eksperimentele diere. Daarom is verdere ondersoek geregverdig.
Alhoewel onlangse toksikologiese studies die effekte van chlormequat op ontwikkeling, voortplanting en die endokriene stelsel getoon het, is die meganismes waardeur hierdie toksikologiese effekte voorkom onbekend. Sommige studies dui daarop dat chlormequat moontlik nie deur goed gedefinieerde meganismes van endokrien-ontwrigtende chemikalieë, insluitend estrogeen- of androgeenreseptore, optree nie en nie aromatase-aktiwiteit verander nie. Ander bewyse dui daarop dat chlormequat newe-effekte kan veroorsaak deur steroïedbiosintese te verander en endoplasmiese retikulumstres te veroorsaak.
Alhoewel chlormequat alomteenwoordig is in algemene Europese voedselsoorte, is die aantal biomoniteringstudies wat menslike blootstelling aan chlormequat beoordeel, relatief klein. Chlormequat het 'n kort halfleeftyd in die liggaam, ongeveer 2-3 uur, en in studies met menslike vrywilligers is die meeste eksperimentele dosisse binne 24 uur uit die liggaam verwyder. In algemene bevolkingsmonsters van die VK en Swede is chlormequat in die urine van byna 100% van die studiedeelnemers opgespoor teen aansienlik hoër frekwensies en konsentrasies as ander plaagdoders soos chlorpirifos, piretroïede, tiabendasool en mankosebmetaboliete. Studies in varke het getoon dat chlormequat ook in serum gevind kan word en in melk oorgedra kan word, maar hierdie matrikse is nie in mense of ander eksperimentele diermodelle bestudeer nie, hoewel die teenwoordigheid daarvan in serum en melk geassosieer kan word met reproduktiewe skade deur die chemikalieë. Daar is belangrike gevolge van blootstelling tydens swangerskap en by babas.
In April 2018 het die Amerikaanse Omgewingsbeskermingsagentskap aanvaarbare voedseltoleransievlakke vir chlormequat in ingevoerde hawer, koring, gars en sekere dierprodukte aangekondig, wat chlormequat toegelaat het om in die Amerikaanse voedselvoorraad ingevoer te word. Die toelaatbare hawerinhoud is vervolgens in 2020 verhoog. Om die impak van hierdie besluite op die voorkoms en prevalensie van chlormequat in die Amerikaanse volwasse bevolking te karakteriseer, het hierdie loodsstudie die hoeveelheid chlormequat in die urine van mense uit drie Amerikaanse geografiese streke van 2017 tot 2023 en weer in 2022 gemeet, en die chlormequatinhoud van hawer- en koringprodukte wat in 2023 in die Verenigde State aangekoop is.
Monsters wat tussen 2017 en 2023 in drie geografiese streke versamel is, is gebruik om die urienvlakke van chlormequat in inwoners van die VSA te meet. Een-en-twintig urienmonsters is versamel van gedeïdentifiseerde swanger vroue wat ten tyde van die bevalling ingestem het volgens 'n 2017-goedgekeurde protokol van die Mediese Universiteit van Suid-Carolina (MUSC, Charleston, SC, VSA). Monsters is vir tot 4 uur by 4°C gestoor, dan verdeel en by -80°C gevries. Vyf-en-twintig volwasse urienmonsters is in November 2022 van Lee Biosolutions, Inc (Maryland Heights, MO, VSA) aangekoop, wat 'n enkele monster verteenwoordig wat van Oktober 2017 tot September 2022 versamel is, en is versamel van vrywilligers (13 mans en 12 vroue) wat aan die Maryland Heights, Missouri-versameling geleen is. Monsters is onmiddellik na versameling by -20°C gestoor. Daarbenewens is 50 urienmonsters wat in Junie 2023 van vrywilligers in Florida (25 mans, 25 vroue) versamel is, aangekoop van BioIVT, LLC (Westbury, NY, VSA). Monsters is by 4°C gestoor totdat alle monsters versamel is, dan verdeel en by -20°C gevries. Die verskaffermaatskappy het die nodige IRB-goedkeuring verkry om menslike monsters te verwerk en toestemming tot monsterversameling te gee. Geen persoonlike inligting is in enige van die getoetste monsters verskaf nie. Alle monsters is gevries gestuur vir analise. Gedetailleerde monsterinligting kan gevind word in Aanvullende Inligting Tabel S1.
Kwantifisering van chlormequat in menslike urinemonsters is bepaal deur LC-MS/MS by die HSE Navorsingslaboratorium (Buxton, VK) volgens die metode gepubliseer deur Lindh et al. Liggies gewysig in 2011. Kortliks, monsters is voorberei deur 200 μl ongefiltreerde urine te meng met 1.8 ml 0.01 M ammoniumasetaat wat interne standaard bevat. Die monster is toe geëkstraheer met behulp van 'n HCX-Q-kolom, eers gekondisioneer met metanol, dan met 0.01 M ammoniumasetaat, gewas met 0.01 M ammoniumasetaat, en geëlueer met 1% mieresuur in metanol. Monsters is toe gelaai op 'n C18 LC-kolom (Synergi 4 µ Hydro-RP 150 × 2 mm; Phenomenex, VK) en geskei met behulp van 'n isokratiese mobiele fase bestaande uit 0.1% mieresuur:metanol 80:20 teen 'n vloeitempo van 0.2 ml/min. Reaksie-oorgange geselekteer deur massaspektrometrie is deur Lindh et al. beskryf. 2011. Die deteksielimiet was 0.1 μg/L soos in ander studies gerapporteer.
Urinêre chlormequat-konsentrasies word uitgedruk as μmol chlormequat/mol kreatinien en omgeskakel na μg chlormequat/g kreatinien soos gerapporteer in vorige studies (vermenigvuldig met 1.08).
Anresco Laboratories, LLC het voedselmonsters van hawer (25 konvensioneel en 8 organies) en koring (9 konvensioneel) vir chlormequat getoets (San Francisco, CA, VSA). Monsters is met wysigings volgens gepubliseerde metodes [19] geanaliseer. LOD/LOQ vir hawermonsters in 2022 en vir alle koring- en hawermonsters in 2023 is onderskeidelik op 10/100 ppb en 3/40 ppb vasgestel. Gedetailleerde monsterinligting kan in Aanvullende Inligting Tabel S2 gevind word.
Urienchlormequat-konsentrasies is gegroepeer volgens geografiese ligging en jaar van versameling, met die uitsondering van twee monsters wat in 2017 van Maryland Heights, Missouri, versamel is, wat saam met ander 2017-monsters van Charleston, Suid-Carolina, gegroepeer is. Monsters onder die deteksielimiet van chlormequat is behandel as persentasie deteksie gedeel deur die vierkantswortel van 2. Data was nie normaal versprei nie, dus is die nie-parametriese Kruskal-Wallis-toets en Dunn se meervoudige vergelykingstoets gebruik om mediane tussen groepe te vergelyk. Alle berekeninge is in GraphPad Prism (Boston, MA) uitgevoer.
Chlormequat is in 77 van 96 urienmonsters opgespoor, wat 80% van alle urienmonsters verteenwoordig. In vergelyking met 2017 en 2018–2022, is 2023-monsters meer gereeld opgespoor: 16 uit 23 monsters (of 69%) en 17 uit 23 monsters (of 74%) onderskeidelik, en 45 uit 50 monsters (d.w.s. 90%) is getoets (Tabel 1). Voor 2023 was chlormequat-konsentrasies wat in die twee groepe opgespoor is, ekwivalent, terwyl chlormequat-konsentrasies wat in die 2023-monsters opgespoor is, aansienlik hoër was as in monsters van vorige jare (Figuur 1A,B). Die waarneembare konsentrasiereekse vir die 2017-, 2018–2022- en 2023-monsters was onderskeidelik 0,22 tot 5,4, 0,11 tot 4,3, en 0,27 tot 52,8 mikrogram chlormequat per gram kreatinien. Die mediaanwaardes vir alle monsters in 2017, 2018–2022 en 2023 is onderskeidelik 0,46, 0,30 en 1,4. Hierdie data dui daarop dat blootstelling kan voortduur gegewe die kort halfleeftyd van chlormequat in die liggaam, met laer blootstellingsvlakke tussen 2017 en 2022 en hoër blootstellingsvlakke in 2023.
Die chlormequat-konsentrasie vir elke individuele urienmonster word as 'n enkele punt met stawe bo die gemiddelde en foutstawe wat +/- standaardfout verteenwoordig, aangebied. Urienchlormequat-konsentrasies word uitgedruk in mcg chlormequat per gram kreatinien op 'n lineêre skaal en 'n logaritmiese skaal. Nie-parametriese Kruskal-Wallis-variansie-analise met Dunn se meervoudige vergelykingstoets is gebruik om statistiese beduidendheid te toets.
Voedselmonsters wat in 2022 en 2023 in die Verenigde State aangekoop is, het waarneembare vlakke van chlormequat in almal behalwe twee van die 25 tradisionele hawerprodukte getoon, met konsentrasies wat wissel van onopspoorbaar tot 291 μg/kg, wat chlormequat in hawer aandui. Die voorkoms van vegetarisme is hoog. Monsters wat in 2022 en 2023 versamel is, het soortgelyke gemiddelde vlakke gehad: onderskeidelik 90 μg/kg en 114 μg/kg. Slegs een monster van agt organiese hawerprodukte het 'n waarneembare chlormequatinhoud van 17 μg/kg gehad. Ons het ook laer konsentrasies chlormequat in twee van die nege koringprodukte wat getoets is, waargeneem: onderskeidelik 3.5 en 12.6 μg/kg.
Dit is die eerste verslag van die meting van urienchlormequat by volwassenes wat in die Verenigde State en in bevolkings buite die Verenigde Koninkryk en Swede woon. Biomoniteringstendense vir plaagdoders onder meer as 1 000 adolessente in Swede het 'n 100%-opsporingskoers vir chlormequat van 2000 tot 2017 aangeteken. Die gemiddelde konsentrasie in 2017 was 0,86 mikrogram chlormequat per gram kreatinien en blyk mettertyd afgeneem te het, met die hoogste gemiddelde vlak van 2,77 in 2009. In die VK het biomonitering 'n baie hoër gemiddelde chlormequat-konsentrasie van 15,1 mikrogram chlormequat per gram kreatinien tussen 2011 en 2012 gevind, hoewel hierdie monsters versamel is van mense wat in landbougebiede woon. Daar was geen verskil in blootstelling nie. Spuitvoorval[15]. Ons studie van die VSA-steekproef van 2017 tot 2022 het laer mediaanvlakke gevind in vergelyking met vorige studies in Europa, terwyl die mediaanvlakke in die 2023-steekproef vergelykbaar was met die Sweedse steekproef, maar laer as die VK-steekproef.
Hierdie verskille in blootstelling tussen streke en tydpunte kan verskille in landboupraktyke en regulatoriese status van chlormequat weerspieël, wat uiteindelik die vlakke van chlormequat in voedselprodukte beïnvloed. Byvoorbeeld, chlormequat-konsentrasies in urienmonsters was aansienlik hoër in 2023 in vergelyking met vorige jare, wat veranderinge kan weerspieël wat verband hou met EPA-regulatoriese aksies wat verband hou met chlormequat (insluitend chlormequat-voedsellimiete in 2018). VSA-voedselvoorrade in die nabye toekoms. Verhoog hawerverbruiksstandaarde teen 2020. Hierdie aksies maak die invoer en verkoop van landbouprodukte wat met chlormequat behandel is, byvoorbeeld uit Kanada, moontlik. Die vertraging tussen EPA-regulatoriese veranderinge en die verhoogde konsentrasies van chlormequat wat in urienmonsters in 2023 gevind is, kan verklaar word deur 'n aantal omstandighede, soos vertragings in die aanvaarding van landboupraktyke wat chlormequat gebruik, vertragings deur Amerikaanse maatskappye in die onderhandeling van handelsooreenkomste, en privaat individue wat vertragings ervaar in die aankoop van hawer as gevolg van die uitputting van ou produkvoorrade en/of as gevolg van langer rakleeftyd van hawerprodukte.
Om te bepaal of die konsentrasies wat in Amerikaanse urinemonsters waargeneem is, potensiële dieetblootstelling aan chlormequat weerspieël, het ons chlormequat gemeet in hawer- en koringprodukte wat in 2022 en 2023 in die VSA aangekoop is. Hawerprodukte bevat chlormequat meer dikwels as koringprodukte, en die hoeveelheid chlormequat in verskillende hawerprodukte wissel, met 'n gemiddelde vlak van 104 ppb, moontlik as gevolg van aanbod uit die Verenigde State en Kanada, wat verskille in gebruik of onbruik tussen produkte wat geproduseer word van hawer wat met chlormequat behandel is, kan weerspieël. In teenstelling hiermee, in Britse voedselmonsters, is chlormequat meer volop in koringgebaseerde produkte soos brood, met chlormequat wat in 90% van die monsters wat tussen Julie en September 2022 in die VK versamel is, opgespoor is. Die gemiddelde konsentrasie is 60 ppb. Net so is chlormequat ook in 82% van Britse hawermonsters opgespoor teen 'n gemiddelde konsentrasie van 1650 ppb, meer as 15 keer hoër as in Amerikaanse monsters, wat die hoër urinekonsentrasies wat in Britse monsters waargeneem is, kan verklaar.
Ons biomoniteringsresultate dui daarop dat blootstelling aan chlormequat voor 2018 plaasgevind het, hoewel dieetverdraagsaamheid teenoor chlormequat nie vasgestel is nie. Alhoewel chlormequat nie in voedsel in die Verenigde State beheer word nie, en daar geen historiese data is oor die konsentrasies van chlormequat in voedsel wat in die Verenigde State verkoop word nie, vermoed ons, gegewe die kort halfleeftyd van chlormequat, dat hierdie blootstelling dieetkundig kan wees. Daarbenewens vorm cholienvoorlopers in koringprodukte en eierpoeiers natuurlik chlormequat by hoë temperature, soos dié wat in voedselverwerking en -vervaardiging gebruik word, wat lei tot chlormequatkonsentrasies wat wissel van 5 tot 40 ng/g. Ons voedseltoetsresultate dui daarop dat sommige monsters, insluitend die organiese hawerproduk, chlormequat bevat het op vlakke soortgelyk aan dié wat in studies van natuurlik voorkomende chlormequat gerapporteer is, terwyl baie ander monsters hoër vlakke van chlormequat bevat het. Dus, die vlakke wat ons in urine tot 2023 waargeneem het, was waarskynlik te wyte aan dieetblootstelling aan chlormequat wat tydens voedselverwerking en -vervaardiging gegenereer is. Waargenome vlakke in 2023 is waarskynlik te wyte aan dieetblootstelling aan spontaan geproduseerde chlormequat en ingevoerde produkte wat met chlormequat in die landbou behandel is. Verskille in chlormequat-blootstelling tussen ons monsters kan ook te wyte wees aan geografiese ligging, verskillende dieetpatrone, of beroepsblootstelling aan chlormequat wanneer dit in kweekhuise en kwekerye gebruik word.
Ons studie dui daarop dat groter steekproefgroottes en 'n meer diverse steekproef van chlormequat-behandelde voedselsoorte nodig is om potensiële dieetbronne van chlormequat in individue met lae blootstelling volledig te evalueer. Toekomstige studies, insluitend die ontleding van historiese urien- en voedselmonsters, dieet- en beroepsvraelyste, deurlopende monitering van chlormequat in konvensionele en organiese voedselsoorte in die Verenigde State, en biomoniteringsmonsters, sal help om algemene faktore van chlormequat-blootstelling in die VSA-bevolking te verduidelik.
Die waarskynlikheid van verhoogde vlakke van chlormequat in urine- en voedselmonsters in die Verenigde State in die komende jare moet nog bepaal word. In die Verenigde State word chlormequat tans slegs toegelaat in ingevoerde hawer- en koringprodukte, maar die Omgewingsbeskermingsagentskap oorweeg tans die landboukundige gebruik daarvan in plaaslike nie-organiese gewasse. Indien sulke plaaslike gebruik goedgekeur word in samewerking met die wydverspreide landboupraktyk van chlormequat in die buiteland en plaaslik, kan vlakke van chlormequat in hawer, koring en ander graanprodukte aanhou styg, wat lei tot hoër vlakke van chlormequatblootstelling. Totale VSA-bevolking.
Huidige urienkonsentrasies van chlormequat in hierdie en ander studies dui daarop dat individuele monsterskenkers aan chlormequat blootgestel is op vlakke wat beide laer as die gepubliseerde verwysingsdosis (RfD) van die Amerikaanse Omgewingsbeskermingsagentskap (0.05 mg/kg liggaamsgewig per dag) was, dus is dit aanvaarbaar. Die daaglikse inname is etlike ordes van grootte laer as die innamewaarde wat deur die Europese Voedselveiligheidsowerheid (ADI) gepubliseer is (0.04 mg/kg liggaamsgewig/dag). Ons merk egter op dat gepubliseerde toksikologiestudies van chlormequat daarop dui dat her-evaluering van hierdie veiligheidsdrempels nodig mag wees. Byvoorbeeld, muise en varke wat blootgestel is aan dosisse laer as die huidige RfD en ADI (onderskeidelik 0.024 en 0.0023 mg/kg liggaamsgewig/dag) het verminderde vrugbaarheid getoon. In 'n ander toksikologiestudie het blootstelling tydens swangerskap aan dosisse gelykstaande aan 'n geen-waargenome nadelige effekvlak (NOAEL) van 5 mg/kg (gebruik om die verwysingsdosis van die Amerikaanse Omgewingsbeskermingsagentskap te bereken) gelei tot veranderinge in fetale groei en metabolisme, sowel as veranderinge in liggaamsamestelling. Neonatale muise. Daarbenewens neem regulatoriese drempels nie rekening met die nadelige gevolge van mengsels van chemikalieë wat die voortplantingstelsel kan beïnvloed nie, wat getoon het dat hulle additiewe of sinergistiese effekte het teen dosisse laer as blootstelling aan individuele chemikalieë, wat potensiële probleme met reproduktiewe gesondheid veroorsaak. Kommer oor die gevolge wat verband hou met huidige blootstellingsvlakke, veral vir diegene met hoër blootstellingsvlakke in die algemene bevolking in Europa en die VSA.
Hierdie loodsstudie van nuwe chemiese blootstellings in die Verenigde State toon dat chlormequat teenwoordig is in Amerikaanse voedselsoorte, hoofsaaklik in hawerprodukte, sowel as in die meerderheid van die opgespoorde urienmonsters wat van byna 100 mense in die VSA versamel is, wat dui op voortdurende blootstelling aan chlormequat. Boonop dui tendense in hierdie data daarop dat blootstellingsvlakke toegeneem het en in die toekoms kan aanhou toeneem. Gegewe die toksikologiese bekommernisse wat verband hou met chlormequat-blootstelling in dierestudies, en die wydverspreide blootstelling van die algemene bevolking aan chlormequat in Europese lande (en nou waarskynlik in die Verenigde State), tesame met epidemiologiese en dierestudies, is daar 'n dringende behoefte aan die monitering van chlormequat in voedsel en mense. Dit is belangrik om die potensiële gesondheidsgevare van hierdie landbouchemikalie by omgewingsbetekenisvolle blootstellingsvlakke te verstaan, veral tydens swangerskap.
Plasingstyd: 04 Junie 2024