Хлормекватът е регулатор на растежа на растенията, чиято употреба в зърнените култури се увеличава в Северна Америка.Токсикологичните проучвания показват, че излагането на хлормекват може да намали плодовитостта и да причини увреждане на развиващия се плод при дози под разрешената дневна доза, установена от регулаторните органи.Тук отчитаме наличието на хлормекват в проби от урина, събрани от населението на САЩ, с нива на откриване от 69%, 74% и 90% в проби, събрани съответно през 2017 г., 2018–2022 г. и 2023 г.От 2017 г. до 2022 г. в пробите са открити ниски концентрации на хлормекват, а от 2023 г. концентрациите на хлормекват в пробите са се увеличили значително.Забелязахме също, че хлормекват се открива по-често в овесени продукти.Тези резултати и данните за токсичността на хлормекват пораждат опасения относно настоящите нива на експозиция и изискват по-задълбочени тестове за токсичност, наблюдение на храните и епидемиологични проучвания за оценка на въздействието на експозицията на хлормекват върху човешкото здраве.
Това проучване съобщава за първото откриване на хлормекват, агрохимикал с токсичност за развитието и репродуктивността, в населението на САЩ и в доставките на храни в САЩ.Докато подобни нива на химикала бяха открити в пробите от урина от 2017 до 2022 г., значително повишени нива бяха открити в пробата от 2023 г.Тази работа подчертава необходимостта от по-широк мониторинг на хлормекват в хранителни и човешки проби в Съединените щати, както и токсикология и токсикология.Епидемиологични проучвания на хлормекват, тъй като този химикал е нововъзникващ замърсител с документирани неблагоприятни ефекти върху здравето при ниски дози при проучвания върху животни.
Хлормекватът е селскостопански химикал, регистриран за първи път в Съединените щати през 1962 г. като регулатор на растежа на растенията.Въпреки че понастоящем е разрешено само за употреба върху декоративни растения в Съединените щати, решение на Агенцията за опазване на околната среда на САЩ (EPA) от 2018 г. разреши вноса на хранителни продукти (предимно зърнени), третирани с хлормекват.В ЕС, Обединеното кралство и Канада хлормекватът е одобрен за употреба върху хранителни култури, главно пшеница, овес и ечемик.Хлормекватът може да намали височината на стъблото, като по този начин намалява вероятността реколтата да се усуква, което затруднява прибирането на реколтата.В Обединеното кралство и ЕС хлормекватът обикновено е най-откриваният остатък от пестицид в зърнени култури и зърнени култури, както е документирано в дългосрочни мониторингови проучвания.
Въпреки че хлормекватът е одобрен за употреба върху култури в части от Европа и Северна Америка, той проявява токсикологични свойства въз основа на исторически и наскоро публикувани експериментални изследвания върху животни.Ефектите от експозицията на хлормекват върху репродуктивната токсичност и плодовитостта са описани за първи път в началото на 1980 г. от датски свиневъди, които наблюдават намалена репродуктивна способност при прасета, отглеждани на зърно, третирано с хлормекват.Тези наблюдения по-късно бяха изследвани в контролирани лабораторни експерименти при прасета и мишки, при които женските прасета, хранени с третирано с хлормекват зърно, показват смущения в естралните цикли и чифтосването в сравнение с контролните животни, хранени с диета без хлормекват.Освен това, мъжки мишки, изложени на хлормекват чрез храна или питейна вода по време на развитие, показват намалена способност за оплождане на сперма in vitro.Скорошни проучвания за репродуктивна токсичност на хлормекват показват, че излагането на плъхове на хлормекват по време на чувствителни периоди на развитие, включително бременност и ранен живот, води до забавен пубертет, намалена подвижност на сперматозоидите, намалено тегло на мъжките репродуктивни органи и понижени нива на тестостерон.Проучванията за токсичност за развитието също показват, че излагането на хлормекват по време на бременност може да причини растеж на плода и метаболитни аномалии.Други проучвания не са открили ефект на хлормекват върху репродуктивната функция при женски мишки и мъжки прасета и никакви последващи проучвания не са открили ефект на хлормекват върху фертилитета на мъжки мишки, изложени на хлормекват по време на развитието и постнаталния живот.Двусмислените данни за хлормекват в токсикологичната литература може да се дължат на разлики в тестовите дози и измерванията, както и на избора на моделни организми и пола на експерименталните животни.Поради това е необходимо допълнително разследване.
Въпреки че скорошни токсикологични проучвания показват ефектите на хлормекват върху развитието, репродуктивността и ендокринната система, механизмите, по които възникват тези токсикологични ефекти, са неясни.Някои проучвания предполагат, че хлормекватът може да не действа чрез добре дефинирани механизми на ендокринно разрушаващи химикали, включително естрогенни или андрогенни рецептори, и не променя ароматазната активност.Други доказателства сочат, че хлормекват може да причини странични ефекти чрез промяна на биосинтезата на стероиди и причиняване на стрес на ендоплазмения ретикулум.
Въпреки че хлормекватът присъства повсеместно в обичайните европейски храни, броят на проучванията за биомониторинг, оценяващи излагането на хора на хлормекват, е относително малък.Chlormequat има кратък полуживот в тялото, приблизително 2-3 часа, и в проучвания, включващи хора доброволци, повечето експериментални дози са изчистени от тялото в рамките на 24 часа [14].В общи популационни проби от Обединеното кралство и Швеция, хлормекват е открит в урината на почти 100% от участниците в проучването при значително по-високи честоти и концентрации в сравнение с други пестициди като хлорпирифос, пиретроиди, тиабендазол и метаболити на манкоцеб.Проучвания при прасета показват, че хлормекват може също да бъде открит в серума и да премине в млякото, но тези матрици не са изследвани при хора или други експериментални животински модели, въпреки че може да има следи от хлормекват в серума и млякото, свързани с репродуктивни увреждания.материал.Има важни ефекти от експозицията по време на бременност и при кърмачета.
През април 2018 г. Агенцията за опазване на околната среда на САЩ обяви приемливи нива на хранителна поносимост за хлормекват във вносните овесени ядки, пшеница, ечемик и някои животински продукти, което позволява внасянето на хлормекват в хранителните доставки на САЩ.Допустимото съдържание на овес впоследствие беше увеличено през 2020 г. За да се характеризира въздействието на тези решения върху появата и разпространението на хлормекват сред възрастното население на САЩ, това пилотно проучване измерва количеството хлормекват в урината на хора от три географски региона на САЩ от 2017 г. до 2023 г. и отново през 2022 г. и съдържанието на хлормекват в овесени и пшенични продукти, закупени в Съединените щати през 2023 г.
Проби, събрани в три географски региона между 2017 г. и 2023 г., бяха използвани за измерване на нивата на хлормекват в урината при жители на САЩ.Бяха събрани двадесет и една проби от урина от деидентифицирани бременни жени, които са дали съгласието си по време на раждането съгласно одобрен от 2017 г. протокол на Институционалния съвет за преглед (IRB) от Медицинския университет на Южна Каролина (MUSC, Чарлстън, Южна Каролина, САЩ).Пробите се съхраняват при 4°C до 4 часа, след това се разделят на аликвоти и се замразяват при -80°C.Двадесет и пет проби от урина на възрастни бяха закупени от Lee Biosolutions, Inc (Мериленд Хайтс, Мисури, САЩ) през ноември 2022 г., представляващи една проба, събрана от октомври 2017 г. до септември 2022 г., и бяха събрани от доброволци (13 мъже и 12 жени).) назаем за колекцията Мериленд Хайтс, Мисури.Пробите се съхраняват при -20°C веднага след събирането.В допълнение, 50 проби от урина, събрани от доброволци от Флорида (25 мъже, 25 жени) през юни 2023 г., бяха закупени от BioIVT, LLC (Уестбъри, Ню Йорк, САЩ).Пробите се съхраняват при 4°C, докато всички проби бъдат събрани и след това се разделят на аликвотни части и се замразяват при -20°C.Компанията доставчик получи необходимото одобрение от IRB за обработка на човешки проби и съгласие за вземане на проби.В нито една от тестваните проби не е предоставена лична информация.Всички проби са изпратени замразени за анализ.Подробна примерна информация може да бъде намерена в Таблица за поддържаща информация S1.
Количественото определяне на хлормекват в проби от човешка урина се определя чрез LC-MS/MS в изследователската лаборатория HSE (Buxton, UK) съгласно метода, публикуван от Lindh et al.Леко модифициран през 2011 г. Накратко, пробите бяха приготвени чрез смесване на 200 μl нефилтрирана урина с 1,8 ml 0,01 М амониев ацетат, съдържащ вътрешен стандарт.След това пробата се екстрахира с помощта на HCX-Q колона, кондиционирана първо с метанол, след това с 0.01 М амониев ацетат, промита с 0.01 М амониев ацетат и елуирана с 1% мравчена киселина в метанол.След това пробите се зареждат в C18 LC колона (Synergi 4 µ Hydro-RP 150 × 2 mm; Phenomenex, UK) и се разделят с помощта на изократна подвижна фаза, състояща се от 0.1% мравчена киселина:метанол 80:20 при скорост на потока 0.2.мл/мин.Реакционните преходи, избрани чрез масспектрометрия, са описани от Lindh et al.2011 г. Границата на откриване е 0,1 μg/L, както се съобщава в други проучвания.
Концентрациите на хлормекват в урината се изразяват като μmol хлормекват/mol креатинин и се превръщат в μg хлормекват/g креатинин, както е докладвано в предишни проучвания (умножено по 1,08).
Anresco Laboratories, LLC тества хранителни проби от овес (25 конвенционални и 8 органични) и пшеница (9 конвенционални) за хлормекват (Сан Франциско, Калифорния, САЩ).Пробите са анализирани с модификации съгласно публикуваните методи.LOD/LOQ за проби от овес през 2022 г. и за всички проби от пшеница и овес през 2023 г. бяха зададени съответно на 10/100 ppb и 3/40 ppb.Подробна примерна информация може да бъде намерена в Таблица за поддържаща информация S2.
Концентрациите на хлормекват в урината бяха групирани по географско местоположение и година на събиране, с изключение на две проби, събрани през 2017 г. от Мериленд Хайтс, Мисури, които бяха групирани с други проби от 2017 г. от Чарлстън, Южна Каролина.Проби под границата на откриване на хлормекват бяха третирани като процент на откриване, разделен на корен квадратен от 2. Данните не бяха нормално разпределени, така че непараметричният тест на Kruskal-Wallis и тестът на Dunn за множествено сравнение бяха използвани за сравняване на медианите между групите.Всички изчисления бяха извършени в GraphPad Prism (Бостън, Масачузетс).
Хлормекват е открит в 77 от 96 проби от урина, което представлява 80% от всички проби от урина.В сравнение с 2017 г. и 2018–2022 г., 2023 проби са открити по-често: съответно 16 от 23 проби (или 69%) и 17 от 23 проби (или 74%) и 45 от 50 проби (т.е. 90%) .) бяха тествани.Преди 2023 г. концентрациите на хлормекват, открити в двете групи, бяха еквивалентни, докато концентрациите на хлормекват, открити в пробите от 2023 г., бяха значително по-високи, отколкото в пробите от предишни години (Фигура 1A, B).Диапазоните на откриваемите концентрации за пробите от 2017 г., 2018–2022 г. и 2023 г. са съответно 0,22 до 5,4, 0,11 до 4,3 и 0,27 до 52,8 микрограма хлормекват на грам креатинин.Средните стойности за всички проби през 2017 г., 2018–2022 г. и 2023 г. са съответно 0,46, 0,30 и 1,4.Тези данни предполагат, че експозицията може да продължи предвид краткия полуживот на хлормекват в тялото, с по-ниски нива на експозиция между 2017 г. и 2022 г. и по-високи нива на експозиция през 2023 г.
Концентрацията на хлормекват за всяка отделна проба от урина е представена като една точка с ленти над средната стойност и ленти за грешки, представляващи +/- стандартна грешка.Концентрациите на хлормекват в урината се изразяват в mcg хлормекват на грам креатинин по линейна скала (A) и логаритмична скала (B).За тестване на статистическата значимост беше използван непараметричен дисперсионен анализ на Kruskal-Wallis с теста за множествено сравнение на Dunn.
Хранителните проби, закупени в Съединените щати през 2022 г. и 2023 г., показват откриваеми нива на хлормекват във всички с изключение на два от 25 традиционни овесени продукта, като концентрациите варират от неоткриваеми до 291 μg/kg, което показва наличието на хлормекват в овеса.Разпространението на вегетарианството е високо.Пробите, събрани през 2022 г. и 2023 г., са с подобни средни нива: съответно 90 µg/kg и 114 µg/kg.Само една проба от осем органични овесени продукта има откриваемо съдържание на хлормекват от 17 µg/kg.Ние също така наблюдавахме по-ниски концентрации на хлормекват в два от деветте тествани пшенични продукта: съответно 3,5 и 12,6 μg/kg (Таблица 2).
Това е първият доклад за измерване на хлормекват в урината при възрастни, живеещи в Съединените щати и в популации извън Обединеното кралство и Швеция.Тенденциите за биомониторинг на пестициди сред повече от 1000 юноши в Швеция регистрират 100% степен на откриване на хлормекват от 2000 г. до 2017 г. Средната концентрация през 2017 г. е 0,86 микрограма хлормекват на грам креатинин и изглежда, че е намаляла с времето, с най-високото средно ниво като през 2009 г. е 2,77 [16].В Обединеното кралство биомониторингът установи много по-висока средна концентрация на хлормекват от 15,1 микрограма хлормекват на грам креатинин между 2011 г. и 2012 г., въпреки че тези проби са събрани от хора, живеещи в земеделски райони.нямаше разлика в експозицията.Инцидент със спрей[15].Нашето проучване на извадката от САЩ от 2017 г. до 2022 г. установи по-ниски средни нива в сравнение с предишни проучвания в Европа, докато в извадката от 2023 г. средните нива бяха сравними с извадката от Швеция, но по-ниски от извадката от Обединеното кралство (Таблица 1).
Тези разлики в експозицията между региони и времеви точки може да отразяват разликите в земеделските практики и регулаторния статус на хлормекват, които в крайна сметка влияят на нивата на хлормекват в хранителните продукти.Например, концентрациите на хлормекват в пробите от урина бяха значително по-високи през 2023 г. в сравнение с предходни години, което може да отразява промени, свързани с регулаторните действия на EPA, свързани с хлормекват (включително ограниченията за храни с хлормекват през 2018 г.).Хранителни доставки в САЩ в близко бъдеще.Повишете стандартите за консумация на овесени ядки до 2020 г. Тези действия позволяват вноса и продажбата на селскостопански продукти, третирани с хлормекват, например от Канада.Изоставането между регулаторните промени на EPA и повишените концентрации на хлормекват, открити в пробите от урина през 2023 г., може да се обясни с редица обстоятелства, като забавяне на приемането на селскостопански практики, които използват хлормекват, забавяне на американски компании при сключването на търговски споразумения, и също така изпитвате забавяне на покупките на овесени ядки поради изчерпване на старите запаси от продукти и/или по-дълъг срок на годност на овесените продукти.
За да определим дали концентрациите, наблюдавани в проби от урина в САЩ, отразяват потенциалната диетична експозиция на хлормекват, ние измерихме хлормекват в овесени и пшенични продукти, закупени в САЩ през 2022 и 2023 г. Овесените продукти съдържат хлормекват по-често от пшеничните продукти и количеството хлормекват в различни овесени продукти варира със средно ниво от 104 ppb, вероятно поради доставка от Съединените щати и Канада, което може да отразява разликите в употребата или неупотребата.между продукти, произведени от овес, третиран с хлормекват.Обратно, в проби от храни в Обединеното кралство хлормекватът е по-изобилен в продукти на основата на пшеница като хляб, като хлормекват е открит в 90% от пробите, събрани в Обединеното кралство между юли и септември 2022 г. Средната концентрация е 60 ppb.По подобен начин хлормекват е открит и в 82% от пробите от овесени ядки в Обединеното кралство при средна концентрация от 1650 ppb, повече от 15 пъти по-висока, отколкото в пробите от САЩ, което може да обясни по-високите концентрации в урината, наблюдавани в пробите от Обединеното кралство.
Нашите резултати от биомониторинг показват, че експозицията на хлормекват е настъпила преди 2018 г., въпреки че не е установена толерантност към храната към хлормекват.Въпреки че хлормекватът не се контролира в храните в Съединените щати и няма исторически данни за концентрациите на хлормекват в храните, продавани в Съединените щати, предвид краткия полуживот на хлормекват, ние подозираме, че това излагане може да е диетично.Освен това прекурсорите на холин в пшеничните продукти и яйчния прах естествено образуват хлормекват при високи температури, като тези, използвани в преработката и производството на храни, което води до концентрации на хлормекват, вариращи от 5 до 40 ng/g. Нашите резултати от тестване на храни показват, че някои проби, включително органичният овесен продукт съдържа хлормекват в нива, подобни на докладваните в проучвания на естествено срещащ се хлормекват, докато много други проби съдържат по-високи нива на хлормекват.По този начин нивата, които наблюдавахме в урината до 2023 г., вероятно се дължат на излагането на хлормекват в храната, генериран по време на преработката и производството на храни.Наблюдаваните нива през 2023 г. вероятно се дължат на излагане с храната на спонтанно произведен хлормекват и вносни продукти, третирани с хлормекват в селското стопанство.Разликите в експозицията на хлормекват сред нашите проби може също да се дължат на географско местоположение, различни диетични модели или професионална експозиция на хлормекват, когато се използва в оранжерии и разсадници.
Нашето проучване предполага, че са необходими по-големи размери на пробите и по-разнообразна извадка от храни, третирани с хлормекват, за да се оценят напълно потенциалните хранителни източници на хлормекват при лица с ниска експозиция.Бъдещи проучвания, включващи анализ на исторически проби от урина и храна, диетични и професионални въпросници, текущ мониторинг на хлормекват в конвенционалните и органични храни в Съединените щати и проби за биомониторинг ще помогнат за изясняване на често срещаните фактори за излагане на хлормекват в населението на САЩ.
Вероятността от повишени нива на хлормекват в урината и хранителните проби в Съединените щати през следващите години остава да се определи.В Съединените щати хлормекватът понастоящем е разрешен само във вносни овесени и пшенични продукти, но Агенцията за опазване на околната среда в момента обмисля използването му в селското стопанство в домашни неорганични култури.Ако такава домашна употреба бъде одобрена във връзка с широко разпространената селскостопанска практика на хлормекват в чужбина и в страната, нивата на хлормекват в овеса, пшеницата и други зърнени продукти могат да продължат да нарастват, което води до по-високи нива на експозиция на хлормекват.Общо население на САЩ.
Настоящите концентрации на хлормекват в урината в това и други проучвания показват, че индивидуалните донори на проби са били изложени на хлормекват на нива, които са били под публикуваната референтна доза на Агенцията за опазване на околната среда на САЩ (RfD) (0,05 mg/kg телесно тегло на ден), така че са приемливи .Дневният прием е с няколко порядъка по-нисък от стойността на приема, публикувана от Европейския орган за безопасност на храните (ADI) (0,04 mg/kg телесно тегло/ден).Отбелязваме обаче, че публикуваните токсикологични проучвания на хлормекват предполагат, че може да е необходима преоценка на тези прагове на безопасност.Например, мишки и прасета, изложени на дози под текущите RfD и ADI (съответно 0,024 и 0,0023 mg/kg телесно тегло/ден), показват намалена плодовитост.В друго токсикологично проучване излагането по време на бременност на дози, еквивалентни на ниво без наблюдавани неблагоприятни ефекти (NOAEL) от 5 mg/kg (използвано за изчисляване на референтната доза на Агенцията за опазване на околната среда на САЩ), също е довело до промени в растежа и метаболизма на плода, както и като промени в състава на тялото.Неонатални мишки.В допълнение, регулаторните прагове не отчитат неблагоприятните ефекти на смеси от химикали, които могат да повлияят на репродуктивната система, за които е доказано, че имат адитивен или синергичен ефект при дози, по-ниски от експозицията на отделни химикали, причинявайки потенциални здравословни проблеми.Загриженост относно последствията, свързани с настоящите нива на експозиция, особено за тези с по-високи нива на експозиция в общото население в Европа и САЩ.
Това пилотно проучване на нови химически експозиции в Съединените щати показва, че хлормекват присъства в американските храни, предимно в овесени продукти, както и в по-голямата част от откритите проби от урина, събрани от близо 100 души в САЩ, което показва продължаващо излагане на хлормекват.Освен това тенденциите в тези данни предполагат, че нивата на експозиция са се увеличили и може да продължат да се увеличават в бъдеще.Като се имат предвид токсикологичните опасения, свързани с експозицията на хлормекват при проучвания върху животни, и широко разпространеното излагане на общото население на хлормекват в европейските страни (а сега вероятно и в Съединените щати), съчетано с епидемиологични проучвания и проучвания върху животни, има спешна нужда от мониторинг на хлормекват в храна и хора Chlormequat.Важно е да се разберат потенциалните опасности за здравето от този селскостопански химикал при значими за околната среда нива на експозиция, особено по време на бременност.
Време на публикуване: 29 май 2024 г