El clormequat es un regulador del crecimiento vegetal cuyo uso en cultivos de cereales está aumentando en América del Norte. Los estudios de toxicología 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 de EE. UU., 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 notamos que el clormequat se encontraba con mayor frecuencia en los productos de avena. Estos resultados y los datos de toxicidad del clormequat plantean preocupaciones sobre los niveles de exposición actuales y exigen pruebas de toxicidad, vigilancia alimentaria y estudios epidemiológicos más exhaustivos para evaluar el impacto de la exposición al clormequat en la salud humana.
Este estudio informa la primera detección de clormequat, un agroquímico con toxicidad para el desarrollo y la reproducción, en la población de EE. UU. y en el suministro de alimentos de EE. UU. Si bien se encontraron niveles similares de la sustancia química en muestras de orina de 2017 a 2022, se encontraron niveles significativamente elevados en la muestra de 2023. Este trabajo destaca la necesidad de un seguimiento más amplio del clormecuat en muestras humanas y de alimentos en los Estados Unidos, así como de la toxicología y la toxicología. Estudios epidemiológicos del clormequat, ya que esta sustancia química es un contaminante emergente con efectos adversos para la salud documentados en dosis bajas en estudios con animales.
El clormequat es un químico agrícola registrado por primera vez en los Estados Unidos en 1962 como regulador del crecimiento de las plantas. Aunque actualmente solo se permite su uso en plantas ornamentales en los Estados Unidos, una decisión de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) de 2018 permitió la importación de productos alimenticios (principalmente cereales) tratados con clormecuat. 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, reduciendo así la probabilidad de que el cultivo se tuerza, dificultando 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 seguimiento a largo plazo.
Aunque el clormequat está aprobado para su uso en cultivos en partes de Europa y América del Norte, exhibe propiedades toxicológicas basadas en estudios experimentales en animales históricos y recientemente publicados. Los efectos de la exposición al clormequat sobre la toxicidad reproductiva y la fertilidad fueron descritos por primera vez a principios de la década de 1980 por criadores de cerdos daneses que observaron una disminución del rendimiento reproductivo en cerdos criados con cereales tratados con clormequat. Estas observaciones fueron examinadas posteriormente en experimentos de laboratorio controlados en cerdos y ratones, en los que las cerdas alimentadas con cereales tratados con clormequat mostraron alteraciones en los ciclos estrales y el apareamiento en comparación con los animales de control alimentados con una dieta sin clormequat. Además, los ratones macho expuestos al clormequat a través de los alimentos o del agua potable durante el desarrollo mostraron una menor capacidad para fertilizar el esperma in vitro. Estudios recientes de toxicidad reproductiva del clormecuat han demostrado que la exposición de ratas al clormecuat durante períodos sensibles del desarrollo, incluido el embarazo y los primeros años de vida, provocó un retraso en la pubertad, una disminución de la motilidad del esperma, 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 clormequat durante el embarazo puede causar crecimiento fetal y anomalías metabólicas. Otros estudios no han encontrado ningún efecto del clormequat sobre la función reproductiva en ratones hembra y cerdos macho, y ningún estudio posterior ha encontrado un efecto del clormequat sobre la fertilidad de ratones macho expuestos al clormequat durante el desarrollo y la vida posnatal. Los datos equívocos sobre el clormequat en la literatura toxicológica pueden deberse a diferencias en las dosis y mediciones de prueba, 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 los efectos del clormequat en 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 puede no actuar a través de mecanismos bien definidos de sustancias químicas disruptoras endocrinas, incluidos los receptores de estrógeno o andrógeno, y no altera la actividad de la aromatasa. Otra evidencia sugiere que el clormequat puede causar efectos secundarios al alterar la biosíntesis de esteroides y causar estrés en el retículo endoplásmico.
Aunque el clormequat está presente de manera ubicua en los alimentos comunes europeos, 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 en 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 el suero y transferirse a la leche, pero estas matrices no se han estudiado en humanos ni en otros modelos animales experimentales, aunque puede haber trazas de clormequat en el suero y la leche asociados con daños reproductivos. material. Hay efectos importantes de la exposición durante el embarazo y en los bebés.
En abril de 2018, la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. anunció niveles aceptables de tolerancia alimentaria para el clormecuat en avena, trigo, cebada y ciertos productos animales importados, lo que permitió que el clormecuat se importara al suministro de alimentos de EE. UU. El contenido de avena permitido se incrementó posteriormente en 2020. Para caracterizar el impacto de estas decisiones en la aparición y prevalencia de clormequat en la población adulta de EE. UU., este estudio piloto midió la cantidad de clormequat en la orina de personas de tres regiones geográficas de EE. UU. a partir de 2017. hasta 2023 y nuevamente en 2022. y contenido de clormequat de productos de avena y trigo comprados en los Estados Unidos en 2023.
Se utilizaron muestras recolectadas en tres regiones geográficas entre 2017 y 2023 para medir los niveles urinarios de clormequat en residentes de EE. UU. Se recolectaron veintiuna muestras de orina de mujeres embarazadas no identificadas que dieron su consentimiento en el 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, Carolina del Sur, EE. UU.). Las muestras se almacenaron a 4°C durante hasta 4 horas, luego se dividieron en alícuotas y se congelaron a -80°C. Se compraron veinticinco muestras de orina de adultos de Lee Biosolutions, Inc (Maryland Heights, MO, EE. UU.) en noviembre de 2022, lo que representa una única muestra recolectada entre octubre de 2017 y septiembre de 2022, y se recolectaron de voluntarios (13 hombres y 12 mujeres). ) en préstamo a la colección de Maryland Heights, Missouri. Las muestras se almacenaron a -20°C inmediatamente después de su recolección. Además, se compraron 50 muestras de orina recolectadas de voluntarios de Florida (25 hombres, 25 mujeres) en junio de 2023 en BioIVT, LLC (Westbury, NY, EE. UU.). Las muestras se almacenaron a 4 °C hasta que se recogieron todas las muestras y luego se dividieron en alícuotas y se congelaron a -20 °C. La empresa proveedora obtuvo la aprobación del IRB necesaria para procesar muestras humanas y dar consentimiento para la recolección de muestras. No se proporcionó información personal en ninguna de las muestras analizadas. Todas las muestras se enviaron congeladas para su análisis. Puede encontrar información de muestra detallada en la Tabla de información de respaldo S1.
La cuantificación de clormequat en muestras de orina humana se determinó mediante LC-MS/MS en el HSE Research Laboratory (Buxton, Reino Unido) según 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 un estándar interno. Luego se extrajo la muestra 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 un caudal de 0,2. ml/min. Lindh et al. describieron las transiciones de reacción seleccionadas mediante espectrometría de masas. 2011. El límite de detección fue de 0,1 μg/L como se informó en otros estudios.
Las concentraciones urinarias de clormequat se expresan como μmol de clormequat/mol de creatinina y se convierten a μg de clormequat/g de creatinina como se informó en estudios anteriores (multiplicar por 1,08).
Anresco Laboratories, LLC analizó muestras de alimentos de avena (25 convencionales y 8 orgánicas) y trigo (9 convencionales) para detectar clormecuat (San Francisco, CA, EE. UU.). Las muestras se analizaron con modificaciones según los métodos publicados. El LOD/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 de muestra detallada en la Tabla de información de respaldo S2.
Las concentraciones de clormequat en orina se agruparon por ubicación geográfica y año de recolección, con la excepción de dos muestras recolectadas en 2017 de Maryland Heights, Missouri, que se agruparon con otras muestras de 2017 de Charleston, Carolina del Sur. Las muestras por debajo del límite de detección de clormequat se trataron como porcentaje de detección dividido por la raíz cuadrada de 2. Los datos no se distribuyeron normalmente, por lo que se utilizaron la prueba no paramétrica de Kruskal-Wallis y la prueba de comparación múltiple 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 % de todas las muestras de orina. En comparación con 2017 y 2018-2022, se detectaron con mayor frecuencia 2023 muestras: 16 de 23 muestras (o 69 %) y 17 de 23 muestras (o 74 %), respectivamente, y 45 de 50 muestras (es decir, 90 %) . ) fueron probados. Antes de 2023, las concentraciones de clormequat detectadas en los dos grupos eran equivalentes, mientras que las concentraciones de clormequat detectadas en las muestras de 2023 fueron significativamente más altas 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 clormequat 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 puede continuar dada la corta vida media del clormequat en el cuerpo, con niveles de exposición más bajos entre 2017 y 2022 y niveles de exposición más altos en 2023.
La concentración de clormequat para cada muestra de orina individual se presenta como un punto único con barras encima de la media y barras de error que representan +/- 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 el análisis de varianza no paramétrico de Kruskal-Wallis con la prueba de comparación múltiple de Dunn para probar la significación estadística.
Las muestras de alimentos compradas en los 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 oscilaron entre indetectables y 291 μg/kg, lo que indica clormecuat en la avena. La prevalencia del vegetarianismo es alta. Las muestras recolectadas en 2022 y 2023 tuvieron niveles promedio similares: 90 µg/kg y 114 µg/kg, respectivamente. Sólo una muestra de ocho productos de avena orgánicos tenía 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 sobre la medición de clormequat en orina 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 de clormequat del 100 % entre 2000 y 2017. La concentración promedio en 2017 fue de 0,86 microgramos de clormequat por gramo de creatinina y parece haber disminuido con el tiempo, con el nivel promedio más alto. siendo 2,77 en 2009 [16]. En el Reino Unido, el biomonitoreo encontró una concentración promedio de clormequat mucho más alta, 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 diferencias 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 anteriores en Europa, mientras que en la muestra de 2023 los niveles medianos fueron comparables a los de la muestra sueca pero más bajos que los de la muestra del Reino Unido (Tabla 1).
Estas diferencias en la exposición entre regiones y momentos 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 alimentarios de clormequat en 2018). Suministros de alimentos estadounidenses en un futuro próximo. Elevar los estándares de consumo de avena para 2020. Estas acciones permiten la importación y venta de productos agrícolas tratados con clormequat, por ejemplo, desde Canadá. El desfase entre los cambios regulatorios de la EPA y las elevadas concentraciones de clormequat encontradas en muestras de orina en 2023 puede explicarse por una serie de circunstancias, como retrasos en la adopción de prácticas agrícolas que utilizan clormequat, retrasos de las empresas estadounidenses en la celebración de acuerdos comerciales, y también experimentar retrasos en las compras de avena debido al agotamiento de los inventarios de productos antiguos y/o una mayor vida útil de los productos de avena.
Para determinar si las concentraciones observadas en las muestras de orina de EE. UU. reflejan una posible exposición dietética al clormecuat, medimos el clormecuat en productos de avena y trigo comprados en los 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 Los diferentes productos de avena varían, 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 los productos elaborados a partir de avena tratada con clormecuat. Por el contrario, en las muestras de alimentos del Reino Unido, el clormequat es más abundante en productos a base de trigo como el pan; se detectó clormequat 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 en una concentración promedio de 1650 ppb, más de 15 veces mayor que en las muestras de EE. UU., lo que puede explicar las concentraciones urinarias más altas observadas en las muestras del Reino Unido.
Nuestros resultados de biomonitoreo indican que la exposición al clormequat ocurrió antes de 2018, aunque no se ha establecido la tolerancia dietética al clormequat. Aunque el clormequat no está controlado en los alimentos en los Estados Unidos y no hay datos históricos sobre las concentraciones de clormequat en los alimentos vendidos en los Estados Unidos, dada la corta vida media del clormequat, sospechamos que esta exposición puede ser dietética. Además, los precursores de colina en los productos de trigo y los huevos en polvo forman clormequat de forma natural a altas temperaturas, como las que se utilizan en el procesamiento y la fabricación de alimentos, lo que da como resultado concentraciones de clormequat que oscilan entre 5 y 40 ng/g. Los resultados de nuestras pruebas de alimentos indican que algunas muestras, incluidas El producto de avena orgánica contenía clormequat en niveles similares a los informados en estudios de clormequat natural, mientras que muchas otras muestras contenían niveles más altos de clormequat. Por lo tanto, los niveles que observamos en la orina hasta 2023 probablemente se debieron a la exposición dietética al clormequat generado durante el procesamiento y la fabricación de alimentos. Es probable que los niveles observados en 2023 se deban a la exposición dietética al clormequat producido espontáneamente y a productos importados tratados con clormequat en la agricultura. Las diferencias en la exposición al clormequat entre nuestras muestras también pueden deberse a la ubicación geográfica, diferentes patrones dietéticos o exposición ocupacional al clormequat cuando se usa en invernaderos y viveros.
Nuestro estudio sugiere que se necesitan muestras más grandes y una muestra más diversa de alimentos tratados con clormequat para evaluar completamente las posibles fuentes dietéticas de clormequat en personas con baja exposición. Los estudios futuros que incluyan análisis de muestras históricas de orina y alimentos, cuestionarios dietéticos y ocupacionales, monitoreo continuo del clormequat en alimentos convencionales y orgánicos en los Estados Unidos y muestras de biomonitoreo ayudarán a dilucidar los factores comunes de la exposición al clormequat en la población estadounidense.
Queda por determinar la probabilidad de que en los próximos años aumenten los niveles de clormequat en la orina y en las muestras de alimentos en los Estados Unidos. En los Estados Unidos, el clormequat actualmente sólo está permitido en productos importados de avena y trigo, pero la Agencia de Protección Ambiental está considerando su uso agrícola en cultivos nacionales no orgánicos. Si se aprueba dicho uso interno junto con la práctica agrícola generalizada de clormequat en el extranjero y en el país, los niveles de clormequat en la avena, el trigo y otros productos de cereales podrían seguir aumentando, lo que llevaría a niveles más altos de exposición al clormequat. Población total de EE. UU.
Las concentraciones urinarias actuales de clormequat en este y otros estudios indican que los donantes de muestras individuales estuvieron expuestos a clormequat a niveles que estaban por debajo de la dosis de referencia publicada por la Agencia de Protección Ambiental (RfD) 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 inferior al valor de ingesta publicado por la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (ADI) (0,04 mg/kg de peso corporal/día). Sin embargo, observamos que los estudios toxicológicos publicados sobre clormequat sugieren que puede ser necesaria una reevaluación de estos umbrales de seguridad. Por ejemplo, los ratones y cerdos expuestos a dosis inferiores a la RfD y la IDA actuales (0,024 y 0,0023 mg/kg de peso corporal/día, respectivamente) mostraron una fertilidad disminuida. En otro estudio de toxicología, la exposición durante el embarazo a dosis equivalentes a un nivel de efectos adversos no observados (NOAEL) de 5 mg/kg (utilizado para calcular la dosis de referencia de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU.) provocó cambios en el crecimiento y el metabolismo fetal, así como como cambios en la composición corporal. Ratones neonatales. Además, los umbrales regulatorios no tienen en cuenta los efectos adversos de las mezclas de sustancias químicas que pueden afectar el sistema reproductivo, que se ha demostrado que tienen efectos aditivos o sinérgicos en dosis inferiores a la exposición a sustancias químicas individuales, causando posibles problemas de salud. Preocupaciones sobre 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 Estados Unidos.
Este estudio piloto de nuevas exposiciones químicas en los Estados Unidos muestra que el clormequat está presente en los alimentos estadounidenses, principalmente en los productos de avena, así como en la mayoría de las muestras de orina detectadas recolectadas de casi 100 personas en los EE. UU., lo que indica una exposición continua al clormecuat. Además, las tendencias en estos datos sugieren que los niveles de exposición han aumentado y pueden seguir aumentando en el futuro. Dadas las preocupaciones toxicológicas asociadas con la exposición al clormequat en estudios con animales, y la exposición generalizada de la población general al clormequat en los países europeos (y ahora probablemente en los Estados Unidos), junto con los estudios epidemiológicos y en animales, existe una necesidad urgente de monitorear el clormequat en alimentos y humanos Clormecuat. Es importante comprender los riesgos potenciales para la salud de este químico agrícola en niveles de exposición ambientalmente significativos, especialmente durante el embarazo.
Hora de publicación: 29 de mayo de 2024