El clormequat es unregulador del crecimiento vegetalcuyo uso en cultivos de cereales está aumentando en América del Norte. Los 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 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 encontró con mayor frecuencia en productos de avena. Estos resultados y los datos de toxicidad para el clormequat plantean inquietudes sobre los niveles de exposición actuales y exigen 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 sobre la primera detección de clormequat, un agroquímico con toxicidad para el desarrollo y la reproducción, en la población estadounidense y en el suministro de alimentos del país. 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 destaca la necesidad de un monitoreo más amplio del clormequat en muestras de alimentos y seres humanos en Estados Unidos, así como de estudios toxicológicos y epidemiológicos sobre el 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 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 la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de EE. UU. de 2018 autorizó la importación de productos alimenticios (principalmente granos) tratados con clormequat [1]. 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 y dificulte la cosecha. En el Reino Unido y la UE, el clormequat es generalmente el residuo de pesticida más detectado en cereales, como se documenta en estudios de monitoreo a largo plazo [2, 3].
Aunque el clormequat está aprobado para su uso en cultivos en partes de Europa y América del Norte, exhibe propiedades toxicológicas basadas en estudios históricos y estudios experimentales en animales publicados recientemente. Los efectos de la exposición al clormequat en 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 grano tratado con clormequat. Estas observaciones se examinaron más tarde en experimentos de laboratorio controlados en cerdos y ratones, en los que las cerdas alimentadas con grano tratado con clormequat exhibieron 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 el agua potable durante el desarrollo mostraron una capacidad disminuida para fertilizar el esperma in vitro. Estudios recientes de toxicidad reproductiva del clormequat han demostrado que la exposición de ratas al clormequat durante períodos sensibles del desarrollo, incluido el embarazo y la vida temprana, resultó en un retraso de la pubertad, una disminución de la motilidad de los espermatozoides, una disminución del peso del órgano reproductor masculino y una disminución de los niveles de testosterona. Los estudios de toxicidad del desarrollo también indican que la exposición al clormequat durante el embarazo puede causar anomalías en el crecimiento fetal y metabólicas. Otros estudios no han encontrado ningún efecto del clormequat sobre la función reproductiva en ratones hembra ni en cerdos machos, y ningún estudio posterior ha encontrado un efecto del clormequat sobre la fertilidad de ratones machos expuestos al clormequat durante el desarrollo y la vida posnatal. La información ambigua sobre el clormequat en la literatura toxicológica podría deberse a diferencias en las dosis y mediciones de prueba, así como a la elección de los organismos modelo y al sexo de los animales de experimentación. Por lo tanto, se justifica una mayor investigación.
Aunque estudios toxicológicos recientes han demostrado efectos del clormequat en el desarrollo, la reproducción y el sistema endocrino, se desconocen los mecanismos por los cuales se producen estos efectos. Algunos estudios sugieren que el clormequat podría no actuar mediante mecanismos bien definidos de sustancias químicas disruptoras endocrinas, como los receptores de estrógenos o andrógenos, 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 en el 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. 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 con frecuencias y concentraciones significativamente más altas que otros pesticidas como clorpirifos, piretroides, tiabendazol y metabolitos de mancozeb. Estudios en cerdos han demostrado que el clormequat también se puede encontrar en el suero y puede transferirse a la leche, pero estas matrices no se han estudiado en humanos u otros modelos animales experimentales, aunque su presencia en suero y leche puede estar asociada con daño reproductivo por los productos químicos. . Existen efectos importantes de la exposición durante el embarazo y en los lactantes.
En abril de 2018, la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. anunció los niveles de tolerancia alimentaria aceptables para el clormequat en la avena, el trigo, la cebada y ciertos productos animales importados, lo que permitió su importación al suministro de alimentos estadounidense. El contenido permitido de avena se incrementó posteriormente en 2020. Para caracterizar el impacto de estas decisiones en la presencia y prevalencia del clormequat en la población adulta estadounidense, este estudio piloto midió la cantidad de clormequat en la orina de personas de tres regiones geográficas de EE. UU. entre 2017 y 2023, y nuevamente en 2022, así como el contenido de clormequat en productos de avena y trigo adquiridos en Estados Unidos en 2023.
Español Muestras recolectadas en tres regiones geográficas entre 2017 y 2023 se utilizaron para medir los niveles urinarios de clormequat en residentes de EE. UU. Veintiún muestras de orina fueron recolectadas de mujeres embarazadas anonimizadas 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, SC, EE. UU.). Las muestras se almacenaron a 4 °C durante un máximo de 4 horas, luego se dividieron en alícuotas y se congelaron a -80 °C. Veinticinco muestras de orina de adultos se adquirieron de Lee Biosolutions, Inc (Maryland Heights, MO, EE. UU.) en noviembre de 2022, lo que representa una sola muestra recolectada de octubre de 2017 a 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 la recolección. Además, en junio de 2023, se adquirieron 50 muestras de orina de voluntarios de Florida (25 hombres y 25 mujeres) de BioIVT, LLC (Westbury, NY, EE. UU.). Las muestras se almacenaron a 4 °C hasta su recolección total, y posteriormente se dividieron en alícuotas y se congelaron a -20 °C. La empresa proveedora obtuvo la aprobación del Comité de Ética de Investigación (CRI) para procesar muestras humanas y el 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. La información detallada sobre las muestras se puede encontrar en la Tabla de Información Complementaria S1.
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 por 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 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 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 [19]. 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 urinarias de clormequat se agruparon por ubicación geográfica y año de recolección, con la excepción de dos muestras recolectadas en 2017 en Maryland Heights, Misuri, 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 el porcentaje de detección dividido entre la raíz cuadrada de 2. Los datos no se distribuyeron normalmente, por lo que se utilizaron las pruebas no paramétricas de Kruskal-Wallis y 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 % del total. En comparación con 2017 y 2018-2022, se detectaron con mayor frecuencia en 2023 muestras: 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 %). (Tabla 1). 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, 0,11 a 4,3 y 0,27 a 52,8 microgramos de clormequat por gramo de creatinina, respectivamente. Las medianas de todas las muestras en 2017, 2018-2022 y 2023 fueron de 0,46, 0,30 y 1,4, respectivamente. Estos datos sugieren que la exposición podría continuar dada la corta vida media del clormequat en el organismo, con niveles de exposición más bajos entre 2017 y 2022 y 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 y una escala logarítmica. Se utilizó el 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 indicaba 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.
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. 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 medios más bajos en comparación con estudios anteriores en Europa, mientras que en la muestra de 2023 los niveles medios fueron comparables a la muestra sueca pero más bajos que la muestra del Reino Unido.
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 clormequat en alimentos en 2018). Suministros de alimentos de EE. UU. en el 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 las 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 negociación de acuerdos comerciales y los particulares. están experimentando retrasos en la compra de avena debido al agotamiento de las existencias de productos antiguos o debido a la mayor vida útil de los productos de avena.
Para determinar si las concentraciones observadas en muestras de orina de EE. UU. reflejan una posible exposición alimentaria al clormequat, medimos el clormequat en productos de avena y trigo adquiridos en EE. UU. en 2022 y 2023. Los productos de avena contienen clormequat con mayor frecuencia que los productos de trigo, y la cantidad de clormequat 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 con avena tratada con clormequat. Por el contrario, en muestras de alimentos del Reino Unido, el clormequat es más abundante en productos a base de trigo, como el pan, detectándose 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 clormequat 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.
Los resultados de nuestro biomonitoreo indican que la exposición al clormequat ocurrió antes de 2018, aunque no se ha establecido la tolerancia alimentaria al clormequat. Aunque el clormequat no está controlado en alimentos en Estados Unidos, y no hay datos históricos sobre las concentraciones de clormequat en alimentos vendidos en Estados Unidos, dada la corta vida media del clormequat, sospechamos que esta exposición puede ser alimentaria. Además, los precursores de colina en productos de trigo y polvos de huevo forman clormequat de forma natural a altas temperaturas, como las que se utilizan en el procesamiento y la fabricación de alimentos, lo que resulta en concentraciones de clormequat que oscilan entre 5 y 40 ng/g. Los resultados de nuestras pruebas de alimentos indican que algunas muestras, incluido el producto de avena orgánica, contenían clormequat en niveles similares a los informados en estudios de clormequat de origen 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 alimentaria al clormequat generado durante el procesamiento y la fabricación de alimentos. Los niveles observados en 2023 probablemente se deban a la exposición alimentaria al clormequat de producción espontánea y a productos importados tratados con clormequat en la agricultura. Las diferencias en la exposición al clormequat entre nuestras muestras también podrían deberse a la ubicación geográfica, diferentes hábitos alimentarios o la exposición ocupacional al clormequat cuando se utiliza 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 a fondo las posibles fuentes dietéticas de clormequat en individuos con baja exposición. Estudios futuros, que incluyan análisis de muestras históricas de orina y alimentos, cuestionarios dietéticos y ocupacionales, el monitoreo continuo del clormequat en alimentos convencionales y orgánicos en Estados Unidos, y muestras de biomonitoreo, ayudarán a dilucidar los factores comunes de exposición al clormequat en la población estadounidense.
La probabilidad de un aumento en los niveles de clormequat en muestras de orina y alimentos en Estados Unidos en los próximos años aún está por determinar. En Estados Unidos, el clormequat actualmente solo está permitido en productos importados de avena y trigo, pero la Agencia de Protección Ambiental (EPA) está considerando su uso agrícola en cultivos nacionales no orgánicos. Si se aprueba dicho uso doméstico, junto con la práctica agrícola generalizada del clormequat tanto en el extranjero como en el país, los niveles de clormequat en la avena, el trigo y otros productos de cereales podrían seguir aumentando, lo que conllevaría una mayor 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 de los EE. UU. (RfD) (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 de clormequat sugieren que puede ser necesaria la reevaluación de estos umbrales de seguridad. Por ejemplo, ratones y cerdos expuestos a dosis por debajo de la RfD 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 efectos adversos observados (NOAEL) de 5 mg/kg (utilizado para calcular la dosis de referencia de la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU.) resultó en cambios en el crecimiento y el metabolismo fetal, así como cambios en la composición corporal. Ratones neonatales. Además, los umbrales regulatorios no consideran los efectos adversos de las mezclas de sustancias químicas que pueden afectar el sistema reproductivo, las cuales han demostrado tener efectos aditivos o sinérgicos en dosis inferiores a la exposición a sustancias químicas individuales, lo que puede causar problemas de salud reproductiva. Existe preocupación por las consecuencias asociadas con los niveles de exposición actuales, especialmente para las personas con niveles de exposición más altos en la población general de Europa y Estados Unidos.
Este estudio piloto de nuevas exposiciones a sustancias químicas en los Estados Unidos muestra que el clormequat 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 los Estados Unidos, lo que indica una exposición continua al clormequat. 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 países europeos (y ahora probablemente en los Estados Unidos), junto con estudios epidemiológicos y con animales, existe una necesidad urgente de monitorear el clormequat en alimentos y humanos. Es importante comprender los posibles peligros para la salud de este químico agrícola en niveles de exposición ambientalmente significativos, especialmente durante el embarazo.
Hora de publicación: 04-jun-2024