Хлормекват є aрегулятор росту рослинвикористання якого в зернових культурах зростає в Північній Америці. Токсикологічні дослідження показали, що вплив хлормеквату може знизити фертильність і завдати шкоди плоду, що розвивається, у дозах, нижчих від дозволеної добової дози, встановленої регуляторними органами. Тут ми повідомляємо про наявність хлормеквату в зразках сечі, зібраних у населення США, з показниками виявлення 69%, 74% і 90% у зразках, зібраних у 2017, 2018–2022 та 2023 роках відповідно. З 2017 по 2022 рік у пробах були виявлені низькі концентрації хлормеквату, а з 2023 року концентрації хлормеквату в пробах значно зросли. Ми також помітили, що хлормекват частіше зустрічається у вівсяних продуктах. Ці результати та дані про токсичність хлормеквату викликають занепокоєння щодо поточних рівнів впливу та вимагають більш широких тестів на токсичність, нагляду за харчовими продуктами та епідеміологічних досліджень для оцінки впливу впливу хлормеквату на здоров’я людини.
У цьому дослідженні повідомляється про перше виявлення хлормеквату, агрохімікату з токсичністю для розвитку та репродуктивної системи, у населення США та в продуктах харчування США. Хоча подібні рівні хімікату були виявлені в зразках сечі з 2017 по 2022 рік, у зразку 2023 року було виявлено значно підвищені рівні. Ця робота підкреслює необхідність ширшого моніторингу хлормеквату в продуктах харчування та зразках людей у Сполучених Штатах, а також токсикології та токсикології. Епідеміологічні дослідження хлормеквату, оскільки ця хімічна речовина є новим забруднювачем із задокументованими негативними наслідками для здоров’я при низьких дозах у дослідженнях на тваринах.
Хлормекват — сільськогосподарський хімікат, вперше зареєстрований у США в 1962 році як регулятор росту рослин. Незважаючи на те, що наразі дозволено використовувати лише для декоративних рослин у Сполучених Штатах, рішення Агентства з охорони навколишнього середовища США (EPA) від 2018 року дозволило імпорт харчових продуктів (переважно зерна), оброблених хлормекватом [1]. У ЄС, Великобританії та Канаді хлормекват схвалений для використання на продовольчих культурах, головним чином на пшениці, вівсі та ячмені. Хлормекват може зменшити висоту стебла, тим самим зменшуючи ймовірність скручування культури, ускладнюючи збір урожаю. У Великій Британії та ЄС хлормекват, як правило, є найбільш виявленим залишком пестицидів у зернових культурах і зернових, як підтверджено довгостроковими моніторинговими дослідженнями [2, 3].
Незважаючи на те, що хлормекват схвалений для використання на сільськогосподарських культурах у деяких частинах Європи та Північної Америки, він демонструє токсикологічні властивості, засновані на історичних і нещодавно опублікованих експериментальних дослідженнях на тваринах. Вплив впливу хлормеквату на репродуктивну токсичність і фертильність був вперше описаний на початку 1980-х років данськими свинарями, які спостерігали зниження репродуктивної здатності свиней, вирощених на зерні, обробленому хлормекватом. Пізніше ці спостереження були досліджені в контрольованих лабораторних експериментах на свинях і мишах, під час яких у самок свиней, яких годували зерном, обробленим хлормекватом, спостерігалися порушення естрального циклу та спаровування порівняно з контрольними тваринами, які отримували дієту без хлормеквату. Крім того, миші-самці, які отримували хлормекват через їжу або питну воду під час розвитку, показали зниження здатності запліднювати сперму in vitro. Нещодавні дослідження репродуктивної токсичності хлормеквату показали, що вплив хлормеквату на щурів у чутливі періоди розвитку, включаючи вагітність і ранній період життя, призводив до затримки статевого дозрівання, зниження рухливості сперматозоїдів, зменшення маси чоловічих репродуктивних органів і зниження рівня тестостерону. Дослідження токсичності для розвитку також показують, що вплив хлормеквату під час вагітності може спричинити розвиток плода та метаболічні аномалії. Інші дослідження не виявили впливу хлормеквату на репродуктивну функцію у самок мишей і самців свиней, і жодні подальші дослідження не виявили впливу хлормеквату на фертильність самців мишей, які піддавалися впливу хлормеквату під час розвитку та постнатального життя. Двозначні дані про хлормекват у токсикологічній літературі можуть бути пов’язані з відмінностями в тестових дозах і вимірюваннях, а також у виборі модельних організмів і статі піддослідних тварин. Тому необхідне додаткове розслідування.
Хоча останні токсикологічні дослідження показали вплив хлормеквату на розвиток, репродукцію та ендокринну систему, механізми, за допомогою яких виникають ці токсикологічні ефекти, невідомі. Деякі дослідження показують, що хлормекват може не діяти через чітко визначені механізми хімічних речовин, що порушують роботу ендокринної системи, включаючи рецептори естрогену або андрогену, і не змінює активність ароматази. Інші дані свідчать про те, що хлормекват може викликати побічні ефекти, змінюючи біосинтез стероїдів і викликаючи стрес ендоплазматичного ретикулуму.
Хоча хлормекват повсюдно присутній у звичайних європейських харчових продуктах, кількість досліджень біомоніторингу, що оцінюють вплив хлормеквату на людину, відносно невелика. Хлормекват має короткий період напіврозпаду в організмі, приблизно 2-3 години, і в дослідженнях за участю людей-добровольців більшість експериментальних доз виводилися з організму протягом 24 годин. У загальних зразках населення Великобританії та Швеції хлормекват був виявлений у сечі майже 100% учасників дослідження у значно вищих частотах і концентраціях, ніж інші пестициди, такі як хлорпірифос, піретроїди, тіабендазол і метаболіти манкоцебу. Дослідження на свинях показали, що хлормекват також можна знайти в сироватці крові та переходити в молоко, але ці матриці не досліджували на людях чи інших експериментальних тваринах, хоча його присутність у сироватці крові та молоці може бути пов’язана з репродуктивною шкодою від хімічні речовини. . Існують важливі наслідки впливу під час вагітності та у немовлят.
У квітні 2018 року Агентство з охорони навколишнього середовища США оголосило про прийнятні рівні переносимості харчових продуктів для хлормеквату в імпортованому вівсі, пшениці, ячмені та деяких продуктах тваринного походження, що дозволило імпортувати хлормекват у харчові продукти США. Дозволений вміст вівса згодом було збільшено у 2020 році. Щоб охарактеризувати вплив цих рішень на появу та поширеність хлормеквату серед дорослого населення США, це пілотне дослідження вимірювало кількість хлормеквату в сечі людей із трьох географічних регіонів США з 2017 року. до 2023 р. і знову в 2022 р. та вміст хлормеквату в продуктах із вівса та пшениці, придбаних у Сполучених Штатах у 2023 рік.
Зразки, зібрані в трьох географічних регіонах між 2017 і 2023 роками, були використані для вимірювання рівня хлормеквату в сечі жителів США. Двадцять один зразок сечі було зібрано у деідентифікованих вагітних жінок, які дали згоду під час пологів відповідно до протоколу, схваленого Інституційною ревізійною радою (IRB) у 2017 році Медичного університету Південної Кароліни (MUSC, Чарльстон, Южная Кароліна, США). Зразки зберігали при 4°C протягом 4 годин, потім аликвотували та заморожували при -80°C. Двадцять п’ять зразків сечі дорослих було придбано у компанії Lee Biosolutions, Inc (Меріленд-Хайтс, Міссурі, США) у листопаді 2022 року, що представляє один зразок, зібраний з жовтня 2017 року по вересень 2022 року, і був зібраний у волонтерів (13 чоловіків і 12 жінок). ) позичено колекції Меріленд-Гайтс, Міссурі. Зразки зберігали при -20°C одразу після збору. Крім того, 50 зразків сечі, зібраних у волонтерів із Флориди (25 чоловіків, 25 жінок) у червні 2023 року, були придбані в BioIVT, LLC (Вестбері, Нью-Йорк, США). Зразки зберігали при 4°C, доки не було зібрано всі зразки, потім розділяли аліквоти та заморожували при -20°C. Компанія-постачальник отримала необхідний дозвіл IRB на обробку зразків людини та згоду на збір зразків. Жодна особиста інформація не була надана в жодному з протестованих зразків. Усі зразки були відправлені на аналіз у замороженому вигляді. Детальну інформацію про зразок можна знайти в таблиці допоміжної інформації S1.
Кількісне визначення хлормеквату у зразках сечі людини визначали методом LC-MS/MS у дослідницькій лабораторії HSE (Бакстон, Великобританія) відповідно до методу, опублікованого Lindh et al. Трохи модифікований у 2011 році. Коротко, зразки готували шляхом змішування 200 мкл нефільтрованої сечі з 1,8 мл 0,01 М ацетату амонію, що містить внутрішній стандарт. Потім зразок екстрагували за допомогою колонки HCX-Q, кондиціонували спочатку метанолом, потім 0,01 М ацетатом амонію, промивали 0,01 М ацетатом амонію та елюювали 1% мурашиною кислотою в метанолі. Потім зразки завантажували на колонку C18 LC (Synergi 4 µ Hydro-RP 150 × 2 мм; Phenomenex, Великобританія) і розділяли за допомогою ізократичної рухомої фази, що складається з 0,1% мурашиної кислоти:метанолу 80:20 при швидкості потоку 0,2. мл/хв. Реакційні переходи, виділені за допомогою мас-спектрометрії, були описані Lindh et al. 2011. Як повідомлялося в інших дослідженнях, межа виявлення становила 0,1 мкг/л.
Концентрація хлормеквату в сечі виражається як мкмоль хлормеквату/моль креатиніну та перетворюється на мкг хлормеквату/г креатиніну, як повідомлялося в попередніх дослідженнях (помножити на 1,08).
Anresco Laboratories, LLC перевірила зразки харчових продуктів вівса (25 звичайних і 8 органічних) і пшениці (9 звичайних) на хлормекват (Сан-Франциско, Каліфорнія, США). Зразки аналізували з модифікаціями згідно з опублікованими методами [19]. LOD/LOQ для зразків вівса у 2022 році та для всіх зразків пшениці та вівса у 2023 році були встановлені на 10/100 ppb та 3/40 ppb відповідно. Детальну інформацію про зразок можна знайти в таблиці допоміжної інформації S2.
Концентрації хлормеквату в сечі були згруповані за географічним розташуванням і роком збору, за винятком двох зразків, зібраних у 2017 році в Меріленд-Хайтс, Міссурі, які були згруповані з іншими зразками 2017 року в Чарльстоні, Південна Кароліна. Зразки, які були нижче межі виявлення хлормеквату, розглядалися як відсоток виявлення, поділений на квадратний корінь з 2. Дані не розподілялися нормально, тому для порівняння медіан між групами використовували непараметричний тест Краскела-Уолліса та тест множинного порівняння Данна. Усі розрахунки були виконані в GraphPad Prism (Бостон, Массачусетс).
Хлормекват був виявлений у 77 із 96 зразків сечі, що становить 80% усіх зразків сечі. Порівняно з 2017 та 2018–2022 роками частіше виявлено 2023 проби: 16 із 23 проб (або 69%) та 17 із 23 проб (або 74%) відповідно та 45 із 50 проб (тобто 90%). . ) були перевірені (табл. 1). До 2023 року концентрації хлормеквату, виявлені в двох групах, були еквівалентними, тоді як концентрації хлормеквату, виявлені в зразках 2023 року, були значно вищими, ніж у зразках попередніх років (рис. 1A, B). Виявлені діапазони концентрацій для зразків 2017, 2018–2022 та 2023 років становили від 0,22 до 5,4, від 0,11 до 4,3 та від 0,27 до 52,8 мікрограмів хлормеквату на грам креатиніну відповідно. Медіанні значення для всіх вибірок у 2017, 2018–2022 та 2023 роках становлять 0,46, 0,30 та 1,4 відповідно. Ці дані свідчать про те, що вплив може тривати, враховуючи короткий період напіврозпаду хлормеквату в організмі, з нижчими рівнями впливу між 2017 і 2022 роками та вищими рівнями впливу в 2023 році.
Концентрація хлормеквату для кожного окремого зразка сечі представлена у вигляді однієї точки зі смужками над середнім значенням і смугами похибок, що представляють +/- стандартну похибку. Концентрації хлормеквату в сечі виражаються в мкг хлормеквату на грам креатиніну за лінійною та логарифмічною шкалами. Для перевірки статистичної значущості використовувався непараметричний дисперсійний аналіз Крускала-Уолліса з тестом множинного порівняння Данна.
Зразки харчових продуктів, придбаних у Сполучених Штатах у 2022 та 2023 роках, показали помітні рівні хлормеквату у всіх, крім двох із 25 традиційних вівсяних продуктів, з концентраціями від невизначених до 291 мкг/кг, що вказує на наявність хлормеквату у вівсі. Висока поширеність вегетаріанства. Зразки, зібрані у 2022 та 2023 роках, мали однакові середні рівні: 90 мкг/кг та 114 мкг/кг відповідно. Лише один зразок із восьми органічних вівсяних продуктів мав виявлений вміст хлормеквату 17 мкг/кг. Ми також спостерігали нижчі концентрації хлормеквату в двох із дев’яти протестованих пшеничних продуктів: 3,5 і 12,6 мкг/кг відповідно.
Це перший звіт про вимірювання хлормеквату в сечі у дорослих, які проживають у Сполучених Штатах, а також у популяціях за межами Сполученого Королівства та Швеції. Тенденції біомоніторингу пестицидів серед понад 1000 підлітків у Швеції зафіксували 100% рівень виявлення хлормеквату з 2000 по 2017 рік. Середня концентрація в 2017 році становила 0,86 мікрограмів хлормеквату на грам креатиніну і, схоже, з часом знизилася, з найвищим середнім рівнем. будучи 2,77 дюйма 2009 рік. У Великобританії біомоніторинг виявив набагато вищу середню концентрацію хлормеквату 15,1 мікрограмів хлормеквату на грам креатиніну між 2011 і 2012 роками, хоча ці зразки були зібрані у людей, які проживають у сільськогосподарських районах. різниці в експозиції не було. Інцидент із розпиленням[15]. Наше дослідження вибірки США з 2017 по 2022 рік виявило нижчі середні рівні порівняно з попередніми дослідженнями в Європі, тоді як у вибірці 2023 року середні рівні були порівнянними з шведською вибіркою, але нижчими, ніж у Великобританії.
Ці відмінності у впливі між регіонами та часовими точками можуть відображати відмінності в сільськогосподарській практиці та нормативному статусі хлормеквату, що в кінцевому підсумку впливає на рівні хлормеквату в продуктах харчування. Наприклад, концентрація хлормеквату в зразках сечі була значно вищою в 2023 році порівняно з попередніми роками, що може відображати зміни, пов’язані з регуляторними діями EPA, пов’язаними з хлормекватом (включаючи ліміти хлормеквату в харчових продуктах у 2018 році). Продовольчі постачання США найближчим часом. Підвищити норми споживання вівса до 2020 року. Ці дії дозволяють імпортувати та продавати сільськогосподарську продукцію, оброблену хлормекватом, наприклад, з Канади. Відставання між нормативними змінами EPA та підвищеними концентраціями хлормеквату, виявленими у зразках сечі у 2023 році, можна пояснити низкою обставин, таких як затримки у впровадженні сільськогосподарських методів, які використовують хлормекват, затримки американських компаній у переговорах про торговельні угоди та приватні особи. відчувають затримки із закупівлею вівса через виснаження старих запасів продукту та/або через довший термін зберігання вівсяних продуктів.
Щоб визначити, чи концентрації, що спостерігаються у зразках сечі США, відображають потенційний вплив хлормеквату в їжі, ми виміряли хлормекват у вівсяних і пшеничних продуктах, придбаних у США в 2022 і 2023 роках. Вівсяні продукти містять хлормекват частіше, ніж пшеничні продукти, і кількість хлормеквату в різні вівсяні продукти відрізняються із середнім рівнем 104 ppb, можливо, через постачання зі Сполучених Штатів і Канади, що може відображати відмінності у використанні або невикористанні. між продуктами, виготовленими з вівса, обробленого хлормекватом. Навпаки, у зразках харчових продуктів Великобританії хлормекват більше міститься в продуктах на основі пшениці, таких як хліб, причому хлормекват виявлено в 90% зразків, зібраних у Великобританії в період з липня по вересень 2022 року. Середня концентрація становить 60 ppb. Подібним чином, хлормекват також був виявлений у 82% зразків вівса у Великобританії в середній концентрації 1650 ppb, що більш ніж у 15 разів вище, ніж у зразках США, що може пояснити вищі концентрації в сечі, що спостерігаються у зразках Великобританії.
Наші результати біомоніторингу вказують на те, що вплив хлормеквату відбувався до 2018 року, хоча харчова толерантність до хлормеквату не була встановлена. Хоча хлормекват не контролюється в харчових продуктах у Сполучених Штатах, і немає історичних даних про концентрації хлормеквату в харчових продуктах, що продаються в Сполучених Штатах, враховуючи короткий період напіврозпаду хлормеквату, ми підозрюємо, що цей вплив може бути дієтичним. Крім того, попередники холіну в пшеничних продуктах і яєчному порошку природним чином утворюють хлормекват при високих температурах, таких як ті, які використовуються в харчовій промисловості та виробництві, що призводить до концентрації хлормеквата в діапазоні від 5 до 40 нг/г. Наші результати тестування харчових продуктів показують, що деякі зразки, включно з органічним вівсяним продуктом, містили хлормекват у рівнях, подібних до тих, про які повідомлялося в дослідженнях природного хлормеквату, тоді як багато інших зразків містили вищі рівні хлормеквату. Таким чином, рівні, які ми спостерігали в сечі до 2023 року, ймовірно, були пов’язані з дією хлормеквату, що утворюється під час обробки та виробництва їжі. Спостережувані рівні у 2023 році, ймовірно, пов’язані з дією спонтанно виробленого хлормеквату та імпортованих продуктів, оброблених хлормекватом у сільському господарстві. Різниця в експозиції хлормеквату серед наших зразків також може бути пов’язана з географічним положенням, різними режимами харчування або професійним впливом хлормеквату при використанні в теплицях і розплідниках.
Наше дослідження показує, що для повної оцінки потенційних харчових джерел хлормеквату в осіб із низьким рівнем впливу необхідні більші розміри вибірки та більш різноманітна вибірка продуктів, оброблених хлормекватом. Майбутні дослідження, включаючи аналіз історичних зразків сечі та харчових продуктів, дієтичні та професійні опитувальники, постійний моніторинг хлормеквату в звичайних і органічних харчових продуктах у Сполучених Штатах, а також зразки біомоніторингу допоможуть з’ясувати загальні фактори впливу хлормеквату на населення США.
Імовірність підвищення рівня хлормеквату в сечі та зразках їжі в Сполучених Штатах у найближчі роки ще належить визначити. У Сполучених Штатах хлормекват наразі дозволений лише в імпортованих продуктах з вівса та пшениці, але Агентство з охорони навколишнього середовища наразі розглядає можливість його використання в сільському господарстві в домашніх неорганічних культурах. Якщо таке використання всередині країни буде схвалено разом із широко поширеною сільськогосподарською практикою хлормеквату за кордоном і всередині країни, рівні хлормеквату у вівсі, пшениці та інших зернових продуктах можуть продовжувати зростати, що призведе до підвищення рівня впливу хлормеквату. Загальна кількість населення США.
Поточні концентрації хлормеквату в сечі в цьому та інших дослідженнях вказують на те, що окремі донори піддавалися впливу хлормеквату на рівнях, які були нижчими за опубліковану контрольну дозу Агентства з охорони навколишнього середовища США (RfD) (0,05 мг/кг маси тіла на день), тому є прийнятними. . Добова норма споживання на кілька порядків нижча за величину споживання, опубліковану Європейським агентством з безпеки харчових продуктів (ADI) (0,04 мг/кг маси тіла/день). Проте ми зазначаємо, що опубліковані токсикологічні дослідження хлормеквату свідчать про необхідність повторної оцінки цих порогів безпеки. Наприклад, миші та свині, які отримували опромінення в дозах, нижчих за поточні RfD і ADI (0,024 і 0,0023 мг/кг маси тіла/день відповідно), продемонстрували зниження фертильності. В іншому токсикологічному дослідженні вплив під час вагітності доз, еквівалентних рівню неспостережуваних побічних ефектів (NOAEL) 5 мг/кг (використовується для розрахунку контрольної дози Агентства з охорони навколишнього середовища США), також призвело до змін у рості та метаболізмі плоду, а також як зміни складу тіла. Новонароджені миші. Крім того, нормативні пороги не враховують несприятливий вплив сумішей хімічних речовин, які можуть вплинути на репродуктивну систему, які, як було показано, мають адитивний або синергетичний ефект у дозах, нижчих за вплив окремих хімічних речовин, що спричиняє потенційні проблеми з репродуктивним здоров’ям. здоров'я. Занепокоєння щодо наслідків, пов’язаних із поточними рівнями опромінення, особливо для тих, хто має вищий рівень опромінення серед населення в Європі та США.
Це пілотне дослідження нових хімічних впливів у Сполучених Штатах показує, що хлормекват присутній у харчових продуктах США, насамперед у вівсяних продуктах, а також у більшості виявлених зразків сечі, зібраних у майже 100 людей у США, що вказує на постійний вплив хлормеквату. Крім того, тенденції в цих даних свідчать про те, що рівень впливу зріс і може продовжувати збільшуватися в майбутньому. Враховуючи токсикологічні проблеми, пов’язані з впливом хлормеквату в дослідженнях на тваринах, і широке поширення хлормеквату на населення в європейських країнах (а тепер, ймовірно, і в Сполучених Штатах), у поєднанні з епідеміологічними дослідженнями та дослідженнями на тваринах, існує нагальна потреба в моніторингу хлормеквату в їжа і люди Хлормекват. Важливо розуміти потенційну небезпеку для здоров’я цієї сільськогосподарської хімікати при екологічно значущих рівнях впливу, особливо під час вагітності.
Час публікації: 04 червня 2024 р