El clormequat es un regulador del crecimiento vegetal cuyo uso en cultivos de cereales está aumentando en América del Norte. Estudios toxicológicos han demostrado que la exposición al clormequat puede reducir la fertilidad y causar daño al feto en desarrollo en dosis inferiores a la dosis diaria permitida establecida por las autoridades reguladoras. Aquí, informamos la presencia de clormequat en muestras de orina recolectadas de la población estadounidense, con tasas de detección del 69%, 74% y 90% en muestras recolectadas en 2017, 2018-2022 y 2023, respectivamente. De 2017 a 2022, se detectaron bajas concentraciones de clormequat en las muestras, y a partir de 2023, las concentraciones de clormequat en las muestras aumentaron significativamente. También observamos que el clormequat se encontró con mayor frecuencia en productos de avena. Estos resultados y los datos de toxicidad para el clormequat plantean inquietudes sobre los niveles actuales de exposición y requieren pruebas de toxicidad más exhaustivas, vigilancia alimentaria y estudios epidemiológicos para evaluar el impacto de la exposición al clormequat en la salud humana.
Este estudio informa de la primera detección de clormecuat, un agroquímico con toxicidad para el desarrollo y la reproducción, en la población estadounidense y en la cadena alimentaria de Estados Unidos. Si bien se encontraron niveles similares de la sustancia química en muestras de orina entre 2017 y 2022, se detectaron niveles significativamente elevados en la muestra de 2023. Este trabajo subraya la necesidad de un monitoreo más exhaustivo del clormecuat en muestras de alimentos y humanas en Estados Unidos, así como de estudios toxicológicos y epidemiológicos. Se requieren estudios epidemiológicos sobre el clormecuat, ya que esta sustancia química es un contaminante emergente con efectos adversos para la salud documentados a bajas dosis en estudios con animales.
El clormequat es un producto químico agrícola registrado por primera vez en Estados Unidos en 1962 como regulador del crecimiento vegetal. Aunque actualmente solo se permite su uso en plantas ornamentales en Estados Unidos, una decisión de 2018 de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) permitió la importación de productos alimenticios (principalmente granos) tratados con clormequat. En la UE, el Reino Unido y Canadá, el clormequat está aprobado para su uso en cultivos alimentarios, principalmente trigo, avena y cebada. El clormequat puede reducir la altura del tallo, lo que reduce la probabilidad de que el cultivo se tuerza, lo que dificulta la cosecha. En el Reino Unido y la UE, el clormequat es generalmente el residuo de pesticida más detectado en cereales y cereales, como se documenta en estudios de monitoreo a largo plazo.
Aunque el clormecuat está aprobado para su uso en cultivos en algunas partes de Europa y América del Norte, presenta propiedades toxicológicas según estudios experimentales en animales, tanto históricos como publicados recientemente. Los efectos de la exposición al clormecuat sobre la toxicidad reproductiva y la fertilidad fueron descritos por primera vez a principios de la década de 1980 por granjeros porcinos daneses que observaron una disminución en el rendimiento reproductivo de los cerdos criados con grano tratado con clormecuat. Estas observaciones fueron examinadas posteriormente en experimentos de laboratorio controlados con cerdos y ratones, en los que las cerdas alimentadas con grano tratado con clormecuat mostraron alteraciones en los ciclos estrales y el apareamiento en comparación con los animales de control alimentados con una dieta sin clormecuat. Además, los ratones macho expuestos al clormecuat a través de la comida o el agua potable durante su desarrollo mostraron una menor capacidad para fertilizar espermatozoides in vitro. Estudios recientes sobre la toxicidad reproductiva del clormecuat han demostrado que la exposición de ratas al clormecuat durante períodos sensibles del desarrollo, incluyendo el embarazo y la primera infancia, resultó en un retraso de la pubertad, una disminución de la motilidad de los espermatozoides, una disminución del peso de los órganos reproductores masculinos y una disminución de los niveles de testosterona. Los estudios de toxicidad para el desarrollo también indican que la exposición al clormecuat durante el embarazo puede causar anomalías en el crecimiento y el metabolismo fetal. Otros estudios no han encontrado efectos del clormecuat en la función reproductiva de ratones hembra y cerdos macho, y ningún estudio posterior ha encontrado efectos del clormecuat en la fertilidad de ratones macho expuestos a esta sustancia durante el desarrollo y la vida posnatal. Los datos contradictorios sobre el clormecuat en la literatura toxicológica pueden deberse a diferencias en las dosis y mediciones de las pruebas, así como a la elección de los organismos modelo y el sexo de los animales de experimentación. Por lo tanto, se justifica una mayor investigación.
Aunque estudios toxicológicos recientes han demostrado efectos del clormequat sobre el desarrollo, la reproducción y el sistema endocrino, los mecanismos por los cuales se producen estos efectos toxicológicos no están claros. Algunos estudios sugieren que el clormequat podría no actuar mediante mecanismos bien definidos de sustancias químicas disruptoras endocrinas, como los receptores de estrógeno o andrógeno, y no altera la actividad de la aromatasa. Otra evidencia sugiere que el clormequat podría causar efectos secundarios al alterar la biosíntesis de esteroides y causar estrés del retículo endoplasmático.
Aunque el clormequat está presente de forma ubicua en alimentos europeos comunes, el número de estudios de biomonitoreo que evalúan la exposición humana al clormequat es relativamente pequeño. El clormequat tiene una vida media corta en el cuerpo, aproximadamente de 2 a 3 horas, y en estudios con voluntarios humanos, la mayoría de las dosis experimentales se eliminaron del cuerpo en 24 horas [14]. En muestras de población general del Reino Unido y Suecia, se detectó clormequat en la orina de casi el 100% de los participantes del estudio a frecuencias y concentraciones significativamente más altas que otros pesticidas como clorpirifos, piretroides, tiabendazol y metabolitos de mancozeb. Los estudios en cerdos han demostrado que el clormequat también puede detectarse en suero y transferirse a la leche, pero estas matrices no se han estudiado en humanos u otros modelos animales experimentales, aunque puede haber trazas de clormequat en suero y leche asociadas con daño reproductivo. material. Hay efectos importantes de la exposición durante el embarazo y en los lactantes.
En abril de 2018, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) anunció niveles aceptables de tolerancia alimentaria para el clormecuat en avena, trigo, cebada y ciertos productos de origen animal importados, lo que permitió su importación al suministro de alimentos de los Estados Unidos. El contenido permitido de clormecuat en la avena se incrementó posteriormente en 2020. Para caracterizar el impacto de estas decisiones en la presencia y prevalencia del clormecuat en la población adulta de los Estados Unidos, este estudio piloto midió la cantidad de clormecuat en la orina de personas de tres regiones geográficas de los Estados Unidos entre 2017 y 2023, y nuevamente en 2022, así como el contenido de clormecuat en productos de avena y trigo adquiridos en los Estados Unidos en 2023.
Se utilizaron muestras recolectadas en tres regiones geográficas entre 2017 y 2023 para medir los niveles urinarios de clormecuat en residentes de EE. UU. Se recolectaron veintiuna muestras de orina de mujeres embarazadas no identificadas que dieron su consentimiento al momento del parto de acuerdo con un protocolo aprobado por la Junta de Revisión Institucional (IRB) de 2017 de la Universidad Médica de Carolina del Sur (MUSC, Charleston, SC, EE. UU.). Las muestras se almacenaron a 4 °C durante un máximo de 4 horas, luego se alicuotaron y se congelaron a -80 °C. Veinticinco muestras de orina de adultos se compraron a Lee Biosolutions, Inc. (Maryland Heights, MO, EE. UU.) en noviembre de 2022, que representan una sola muestra recolectada de octubre de 2017 a septiembre de 2022, y fueron recolectadas de voluntarios (13 hombres y 12 mujeres). ) en préstamo para la colección de Maryland Heights, Missouri. Las muestras se almacenaron a -20 °C inmediatamente después de la recolección. Además, se adquirieron 50 muestras de orina de voluntarios de Florida (25 hombres y 25 mujeres) en junio de 2023 a BioIVT, LLC (Westbury, NY, EE. UU.). Las muestras se almacenaron a 4 °C hasta su recolección completa, momento en el que se dividieron en alícuotas y se congelaron a -20 °C. La empresa proveedora obtuvo la aprobación del Comité de Ética de la Investigación (IRB) para el procesamiento de muestras humanas y el consentimiento para su recolección. No se proporcionó información personal en ninguna de las muestras analizadas. Todas las muestras se enviaron congeladas para su análisis. En la Tabla S1 de la Información Complementaria se puede encontrar información detallada sobre las muestras.
La cuantificación de clormequat en muestras de orina humana se determinó por LC-MS/MS en el HSE Research Laboratory (Buxton, Reino Unido) de acuerdo con el método publicado por Lindh et al. Ligeramente modificado en 2011. Brevemente, las muestras se prepararon mezclando 200 μl de orina sin filtrar con 1,8 ml de acetato de amonio 0,01 M que contenía estándar interno. Luego, la muestra se extrajo usando una columna HCX-Q, se acondicionó primero con metanol, luego con acetato de amonio 0,01 M, se lavó con acetato de amonio 0,01 M y se eluyó con ácido fórmico al 1% en metanol. Luego, las muestras se cargaron en una columna LC C18 (Synergi 4 µ Hydro-RP 150 × 2 mm; Phenomenex, Reino Unido) y se separaron usando una fase móvil isocrática que consistía en ácido fórmico al 0,1%:metanol 80:20 a una velocidad de flujo de 0,2. ml/min. Las transiciones de reacción seleccionadas mediante espectrometría de masas fueron descritas por Lindh et al. 2011. El límite de detección fue de 0,1 μg/L, como se informó en otros estudios.
Las concentraciones urinarias de clormecuat se expresan en μmol de clormecuat/mol de creatinina y se convierten a μg de clormecuat/g de creatinina según lo informado en estudios previos (multiplicar por 1,08).
Anresco Laboratories, LLC analizó muestras de avena (25 convencionales y 8 orgánicas) y trigo (9 convencionales) para detectar clormequat (San Francisco, CA, EE. UU.). Las muestras se analizaron con modificaciones según los métodos publicados. El límite de detección (LOD) y el límite de cuantificación (LOQ) para las muestras de avena en 2022 y para todas las muestras de trigo y avena en 2023 se establecieron en 10/100 ppb y 3/40 ppb, respectivamente. Puede encontrar información detallada sobre las muestras en la Tabla de información complementaria S2.
Las concentraciones de clormecuat en orina se agruparon por ubicación geográfica y año de recolección, con la excepción de dos muestras recolectadas en 2017 en Maryland Heights, Missouri, que se agruparon con otras muestras de 2017 de Charleston, Carolina del Sur. Las muestras con concentraciones inferiores al límite de detección de clormecuat se trataron como porcentaje de detección dividido por la raíz cuadrada de 2. Los datos no presentaban una distribución normal, por lo que se utilizaron la prueba no paramétrica de Kruskal-Wallis y la prueba de comparaciones múltiples de Dunn para comparar las medianas entre los grupos. Todos los cálculos se realizaron en GraphPad Prism (Boston, MA).
Se detectó clormequat en 77 de 96 muestras de orina, lo que representa el 80 % del total. En comparación con 2017 y 2018-2022, se detectaron 2023 muestras con mayor frecuencia: se analizaron 16 de 23 muestras (o el 69 %) y 17 de 23 muestras (o el 74 %), respectivamente, y 45 de 50 muestras (es decir, el 90 %). Antes de 2023, las concentraciones de clormequat detectadas en ambos grupos eran equivalentes, mientras que las concentraciones de clormequat detectadas en las 2023 muestras fueron significativamente mayores que en las muestras de años anteriores (Figura 1A, B). Los rangos de concentración detectables para las muestras de 2017, 2018-2022 y 2023 fueron de 0,22 a 5,4, de 0,11 a 4,3 y de 0,27 a 52,8 microgramos de clormecuat por gramo de creatinina, respectivamente. Los valores medianos para todas las muestras en 2017, 2018-2022 y 2023 son 0,46, 0,30 y 1,4, respectivamente. Estos datos sugieren que la exposición podría continuar debido a la corta vida media del clormecuat en el organismo, con niveles de exposición más bajos entre 2017 y 2022 y niveles de exposición más altos en 2023.
La concentración de clormequat en cada muestra de orina se presenta como un punto único con barras sobre la media y barras de error que representan +/- el error estándar. Las concentraciones urinarias de clormequat se expresan en mcg de clormequat por gramo de creatinina en una escala lineal (A) y una escala logarítmica (B). Se utilizó un análisis de varianza no paramétrico de Kruskal-Wallis con la prueba de comparaciones múltiples de Dunn para evaluar la significancia estadística.
Las muestras de alimentos adquiridas en Estados Unidos en 2022 y 2023 mostraron niveles detectables de clormequat en todos menos dos de los 25 productos de avena tradicionales, con concentraciones que oscilaban entre indetectables y 291 μg/kg, lo que indica la presencia de clormequat en la avena. La prevalencia del vegetarianismo es alta. Las muestras recolectadas en 2022 y 2023 presentaron niveles promedio similares: 90 µg/kg y 114 µg/kg, respectivamente. Solo una muestra de ocho productos de avena orgánica presentó un contenido detectable de clormequat de 17 µg/kg. También observamos concentraciones más bajas de clormequat en dos de los nueve productos de trigo analizados: 3,5 y 12,6 μg/kg, respectivamente (Tabla 2).
Este es el primer informe de la medición de clormequat urinario en adultos que viven en los Estados Unidos y en poblaciones fuera del Reino Unido y Suecia. Las tendencias de biomonitoreo de pesticidas entre más de 1000 adolescentes en Suecia registraron una tasa de detección del 100 % para clormequat de 2000 a 2017. La concentración promedio en 2017 fue de 0,86 microgramos de clormequat por gramo de creatinina y parece haber disminuido con el tiempo, siendo el nivel promedio más alto de 2,77 en 2009 [16]. En el Reino Unido, el biomonitoreo encontró una concentración promedio de clormequat mucho más alta de 15,1 microgramos de clormequat por gramo de creatinina entre 2011 y 2012, aunque estas muestras se recolectaron de personas que vivían en áreas agrícolas. no hubo diferencia en la exposición. Incidente de pulverización [15]. Nuestro estudio de la muestra de EE. UU. de 2017 a 2022 encontró niveles medianos más bajos en comparación con estudios previos en Europa, mientras que en la muestra de 2023 los niveles medianos fueron comparables a la muestra sueca pero más bajos que la muestra del Reino Unido (Tabla 1).
Estas diferencias en la exposición entre regiones y puntos temporales pueden reflejar diferencias en las prácticas agrícolas y el estado regulatorio del clormequat, que en última instancia influyen en los niveles de clormequat en los productos alimenticios. Por ejemplo, las concentraciones de clormequat en muestras de orina fueron significativamente más altas en 2023 en comparación con años anteriores, lo que puede reflejar cambios relacionados con las acciones regulatorias de la EPA relacionadas con el clormequat (incluidos los límites de alimentos de clormequat en 2018). Suministros de alimentos de EE. UU. en un futuro cercano. Aumentar los estándares de consumo de avena para 2020. Estas acciones permiten la importación y venta de productos agrícolas tratados con clormequat, por ejemplo, de Canadá. El desfase entre los cambios regulatorios de la EPA y las concentraciones elevadas de clormequat encontradas en muestras de orina en 2023 puede explicarse por una serie de circunstancias, como los retrasos en la adopción de prácticas agrícolas que utilizan clormequat, los retrasos de las empresas estadounidenses en la conclusión de acuerdos comerciales y también los retrasos en la compra de avena debido al agotamiento de los inventarios de productos antiguos y/o una vida útil más larga de los productos de avena.
Para determinar si las concentraciones observadas en muestras de orina de EE. UU. reflejan una posible exposición dietética al clormecuat, medimos el clormecuat en productos de avena y trigo comprados en EE. UU. en 2022 y 2023. Los productos de avena contienen clormecuat con más frecuencia que los productos de trigo, y la cantidad de clormecuat en diferentes productos de avena varía, con un nivel promedio de 104 ppb, posiblemente debido al suministro de Estados Unidos y Canadá, lo que puede reflejar diferencias en el uso o desuso entre productos elaborados a partir de avena tratada con clormecuat. En contraste, en muestras de alimentos del Reino Unido, el clormecuat es más abundante en productos a base de trigo como el pan, con clormecuat detectado en el 90 % de las muestras recolectadas en el Reino Unido entre julio y septiembre de 2022. La concentración promedio es de 60 ppb. De manera similar, también se detectó clormecuat en el 82% de las muestras de avena del Reino Unido a una concentración media de 1650 ppb, más de 15 veces superior a la de las muestras de EE. UU., lo que puede explicar las mayores concentraciones urinarias observadas en las muestras del Reino Unido.
Nuestros resultados de biomonitoreo indican que la exposición al clormecuat ocurrió antes de 2018, aunque no se ha establecido la tolerancia dietética al clormecuat. Si bien el clormecuat no está controlado en los alimentos en los Estados Unidos, y no existen datos históricos sobre las concentraciones de clormecuat en los alimentos vendidos en los Estados Unidos, dada la corta vida media del clormecuat, sospechamos que esta exposición puede ser de origen dietético. Además, los precursores de colina en los productos de trigo y los huevos en polvo forman clormecuat de forma natural a altas temperaturas, como las utilizadas en el procesamiento y la fabricación de alimentos, lo que resulta en concentraciones de clormecuat que oscilan entre 5 y 40 ng/g. Nuestros resultados de análisis de alimentos indican que algunas muestras, incluido el producto de avena orgánica, contenían clormecuat en niveles similares a los reportados en estudios sobre clormecuat de origen natural, mientras que muchas otras muestras contenían niveles más altos de clormecuat. Por lo tanto, los niveles que observamos en la orina hasta 2023 probablemente se debieron a la exposición dietética al clormecuat generado durante el procesamiento y la fabricación de alimentos. Los niveles observados en 2023 probablemente se deban a la exposición dietética al clormecuat producido espontáneamente y a productos importados tratados con clormecuat en la agricultura. Las diferencias en la exposición al clormecuat entre nuestras muestras también pueden deberse a la ubicación geográfica, a diferentes patrones dietéticos o a la exposición ocupacional al clormecuat cuando se utiliza en invernaderos y viveros.
Nuestro estudio sugiere que se necesitan muestras de mayor tamaño y una muestra más diversa de alimentos tratados con clormecuat para evaluar completamente las posibles fuentes dietéticas de clormecuat en individuos con baja exposición. Futuros estudios que incluyan el análisis de muestras históricas de orina y alimentos, cuestionarios dietéticos y ocupacionales, el monitoreo continuo de clormecuat en alimentos convencionales y orgánicos en los Estados Unidos, y muestras de biomonitoreo ayudarán a dilucidar los factores comunes de exposición al clormecuat en la población estadounidense.
Aún no se ha determinado la probabilidad de que aumenten los niveles de clormecuat en muestras de orina y alimentos en Estados Unidos en los próximos años. En Estados Unidos, el clormecuat actualmente solo está permitido en productos de avena y trigo importados, pero la Agencia de Protección Ambiental está considerando su uso agrícola en cultivos nacionales no orgánicos. Si se aprueba dicho uso nacional junto con la práctica agrícola generalizada del clormecuat en el extranjero y en Estados Unidos, los niveles de clormecuat en la avena, el trigo y otros productos de grano podrían seguir aumentando, lo que conllevaría mayores niveles de exposición al clormecuat. Población total de EE. UU.
Las concentraciones urinarias actuales de clormecuat en este y otros estudios indican que los donantes de muestras individuales estuvieron expuestos a clormecuat en niveles que estaban por debajo de la dosis de referencia (Dr) publicada por la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (0,05 mg/kg de peso corporal por día), por lo que son aceptables. La ingesta diaria es varios órdenes de magnitud menor que el valor de ingesta publicado por la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (IDA) (0,04 mg/kg de peso corporal/día). Sin embargo, observamos que los estudios toxicológicos publicados sobre clormecuat sugieren que podría ser necesaria una reevaluación de estos umbrales de seguridad. Por ejemplo, ratones y cerdos expuestos a dosis por debajo de la Dr y la IDA actuales (0,024 y 0,0023 mg/kg de peso corporal/día, respectivamente) mostraron una disminución de la fertilidad. En otro estudio toxicológico, la exposición durante el embarazo a dosis equivalentes a un nivel sin efecto adverso observado (NOAEL) de 5 mg/kg (utilizado para calcular la dosis de referencia de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU.) resultó en cambios en el crecimiento y el metabolismo fetal, así como cambios en la composición corporal. Ratones neonatos. Además, los umbrales regulatorios no tienen en cuenta los efectos adversos de las mezclas de sustancias químicas que pueden afectar el sistema reproductivo, las cuales han demostrado tener efectos aditivos o sinérgicos a dosis inferiores a la exposición a sustancias químicas individuales, causando posibles problemas de salud. Preocupación por las consecuencias asociadas con los niveles de exposición actuales, particularmente para aquellos con niveles de exposición más altos en la población general de Europa y EE. UU.
Este estudio piloto sobre nuevas exposiciones químicas en Estados Unidos muestra que el clormecuat está presente en alimentos estadounidenses, principalmente en productos de avena, así como en la mayoría de las muestras de orina detectadas recolectadas de casi 100 personas en Estados Unidos, lo que indica una exposición continua al clormecuat. Además, las tendencias en estos datos sugieren que los niveles de exposición han aumentado y podrían seguir aumentando en el futuro. Dadas las preocupaciones toxicológicas asociadas con la exposición al clormecuat en estudios con animales, y la exposición generalizada de la población general al clormecuat en países europeos (y ahora probablemente en Estados Unidos), junto con estudios epidemiológicos y en animales, existe una necesidad urgente de monitorear el clormecuat en alimentos y en humanos. Es importante comprender los riesgos potenciales para la salud de este agroquímico a niveles de exposición ambientalmente significativos, especialmente durante el embarazo.
Fecha de publicación: 29 de mayo de 2024