O clormequat é umregulador de crescimento vegetalcujo uso em culturas de cereais está aumentando na América do Norte. Estudos toxicológicos demonstraram que a exposição ao clormequat pode reduzir a fertilidade e causar danos ao feto em desenvolvimento em doses abaixo da dose diária permitida estabelecida pelas autoridades regulatórias. Neste estudo, relatamos a presença de clormequat em amostras de urina coletadas da população dos EUA, com taxas de detecção de 69%, 74% e 90% em amostras coletadas em 2017, 2018–2022 e 2023, respectivamente. De 2017 a 2022, foram detectadas baixas concentrações de clormequat nas amostras e, a partir de 2023, as concentrações de clormequat nas amostras aumentaram significativamente. Também observamos que o clormequat foi encontrado com mais frequência em produtos de aveia. Esses resultados e os dados de toxicidade do clormequat levantam preocupações sobre os níveis de exposição atuais e exigem testes de toxicidade mais abrangentes, vigilância alimentar e estudos epidemiológicos para avaliar o impacto da exposição ao clormequat na saúde humana.
Este estudo relata a primeira detecção de clormequat, um agrotóxico com toxicidade para o desenvolvimento e a reprodução, na população dos EUA e no abastecimento alimentar americano. Embora níveis semelhantes da substância química tenham sido encontrados em amostras de urina de 2017 a 2022, níveis significativamente elevados foram encontrados na amostra de 2023. Este trabalho destaca a necessidade de um monitoramento mais abrangente do clormequat em alimentos e amostras humanas nos Estados Unidos, bem como de estudos toxicológicos e epidemiológicos, visto que essa substância química é um contaminante emergente com efeitos adversos à saúde documentados em baixas doses em estudos com animais.
O clormequat é um produto químico agrícola registrado pela primeira vez nos Estados Unidos em 1962 como regulador de crescimento vegetal. Embora atualmente seu uso seja permitido apenas em plantas ornamentais nos Estados Unidos, uma decisão da Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) de 2018 permitiu a importação de produtos alimentícios (principalmente grãos) tratados com clormequat [1]. Na UE, no Reino Unido e no Canadá, o clormequat é aprovado para uso em culturas alimentares, principalmente trigo, aveia e cevada. O clormequat pode reduzir a altura do caule, diminuindo assim a probabilidade de a cultura se torcer, dificultando a colheita. No Reino Unido e na UE, o clormequat é geralmente o resíduo de pesticida mais detectado em cereais, conforme documentado em estudos de monitoramento de longo prazo [2, 3].
Embora o clormequat seja aprovado para uso em plantações em partes da Europa e da América do Norte, ele apresenta propriedades toxicológicas com base em estudos históricos e recentes publicados em experimentos com animais. Os efeitos da exposição ao clormequat sobre a toxicidade reprodutiva e a fertilidade foram descritos pela primeira vez no início da década de 1980 por criadores de suínos dinamarqueses, que observaram uma diminuição no desempenho reprodutivo de suínos criados com grãos tratados com clormequat. Essas observações foram posteriormente examinadas em experimentos controlados em laboratório com suínos e camundongos, nos quais porcas alimentadas com grãos tratados com clormequat apresentaram distúrbios nos ciclos estrais e no acasalamento, em comparação com animais do grupo controle alimentados com uma dieta sem clormequat. Além disso, camundongos machos expostos ao clormequat por meio de alimentos ou água potável durante o desenvolvimento apresentaram menor capacidade de fertilizar espermatozoides in vitro. Estudos recentes sobre a toxicidade reprodutiva do clormequat mostraram que a exposição de ratos ao clormequat durante períodos sensíveis do desenvolvimento, incluindo gestação e início da vida, resultou em puberdade tardia, diminuição da motilidade espermática, redução do peso dos órgãos reprodutivos masculinos e diminuição dos níveis de testosterona. Estudos de toxicidade para o desenvolvimento também indicam que a exposição ao clormequat durante a gravidez pode causar anormalidades no crescimento fetal e no metabolismo. Outros estudos não encontraram efeito do clormequat na função reprodutiva de camundongos fêmeas e porcos machos, e nenhum estudo subsequente encontrou efeito do clormequat na fertilidade de camundongos machos expostos ao clormequat durante o desenvolvimento e a vida pós-natal. Os dados ambíguos sobre o clormequat na literatura toxicológica podem ser atribuídos a diferenças nas doses e medições utilizadas nos testes, bem como à escolha dos organismos modelo e ao sexo dos animais experimentais. Portanto, são necessárias mais investigações.
Embora estudos toxicológicos recentes tenham demonstrado os efeitos do clormequat no desenvolvimento, na reprodução e no sistema endócrino, os mecanismos pelos quais esses efeitos toxicológicos ocorrem ainda são desconhecidos. Alguns estudos sugerem que o clormequat pode não agir por meio de mecanismos bem definidos de desreguladores endócrinos, incluindo receptores de estrogênio ou androgênio, e não altera a atividade da aromatase. Outras evidências sugerem que o clormequat pode causar efeitos colaterais ao alterar a biossíntese de esteroides e causar estresse no retículo endoplasmático.
Embora o clormequat esteja presente em todos os alimentos comuns na Europa, o número de estudos de biomonitoramento que avaliam a exposição humana a essa substância é relativamente pequeno. O clormequat tem uma meia-vida curta no organismo, de aproximadamente 2 a 3 horas, e em estudos com voluntários humanos, a maioria das doses experimentais foi eliminada do corpo em 24 horas. Em amostras da população geral do Reino Unido e da Suécia, o clormequat foi detectado na urina de quase 100% dos participantes do estudo, com frequências e concentrações significativamente maiores do que outros pesticidas, como clorpirifós, piretróides, tiabendazol e metabólitos do mancozeb. Estudos em suínos mostraram que o clormequat também pode ser encontrado no soro sanguíneo e pode ser transferido para o leite, mas essas matrizes não foram estudadas em humanos ou outros modelos animais experimentais, embora sua presença no soro e no leite possa estar associada a danos reprodutivos causados por esses produtos químicos. Há efeitos importantes da exposição durante a gravidez e em bebês.
Em abril de 2018, a Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) anunciou níveis aceitáveis de tolerância alimentar para clormequat em aveia, trigo, cevada e certos produtos de origem animal importados, permitindo a importação de clormequat para o abastecimento alimentar dos EUA. O teor permitido de clormequat na aveia foi posteriormente aumentado em 2020. Para caracterizar o impacto dessas decisões na ocorrência e prevalência de clormequat na população adulta dos EUA, este estudo piloto mediu a quantidade de clormequat na urina de pessoas de três regiões geográficas dos EUA, de 2017 a 2023 e novamente em 2022, e o teor de clormequat em produtos de aveia e trigo adquiridos nos Estados Unidos em 2023.
Amostras coletadas em três regiões geográficas entre 2017 e 2023 foram utilizadas para medir os níveis urinários de clormequat em residentes dos EUA. Vinte e uma amostras de urina foram coletadas de gestantes não identificadas que consentiram no momento do parto, de acordo com um protocolo aprovado em 2017 pelo Comitê de Ética em Pesquisa (CEP) da Universidade Médica da Carolina do Sul (MUSC, Charleston, SC, EUA). As amostras foram armazenadas a 4 °C por até 4 horas, aliquotadas e congeladas a -80 °C. Vinte e cinco amostras de urina de adultos foram adquiridas da Lee Biosolutions, Inc. (Maryland Heights, MO, EUA) em novembro de 2022, representando uma única amostra coletada entre outubro de 2017 e setembro de 2022, e foram obtidas de voluntários (13 homens e 12 mulheres) cedidos à coleção de Maryland Heights, Missouri. As amostras foram armazenadas a -20 °C imediatamente após a coleta. Além disso, 50 amostras de urina coletadas de voluntários da Flórida (25 homens e 25 mulheres) em junho de 2023 foram adquiridas da BioIVT, LLC (Westbury, NY, EUA). As amostras foram armazenadas a 4 °C até que todas fossem coletadas, sendo então aliquotadas e congeladas a -20 °C. A empresa fornecedora obteve a aprovação do Comitê de Ética em Pesquisa (CEP) necessária para o processamento de amostras humanas e o consentimento para a coleta das amostras. Nenhuma informação pessoal foi fornecida em nenhuma das amostras analisadas. Todas as amostras foram enviadas congeladas para análise. Informações detalhadas sobre as amostras podem ser encontradas na Tabela S1 das Informações Suplementares.
A quantificação do clormequat em amostras de urina humana foi determinada por LC-MS/MS no Laboratório de Pesquisa HSE (Buxton, Reino Unido), de acordo com o método publicado por Lindh et al., com ligeiras modificações em 2011. Resumidamente, as amostras foram preparadas misturando-se 200 μl de urina não filtrada com 1,8 ml de acetato de amônio 0,01 M contendo o padrão interno. A amostra foi então extraída utilizando uma coluna HCX-Q, condicionada primeiro com metanol e depois com acetato de amônio 0,01 M, lavada com acetato de amônio 0,01 M e eluída com ácido fórmico 1% em metanol. As amostras foram então carregadas em uma coluna LC C18 (Synergi 4 µ Hydro-RP 150 × 2 mm; Phenomenex, Reino Unido) e separadas utilizando uma fase móvel isocrática composta por ácido fórmico 0,1%:metanol 80:20 a uma vazão de 0,2. ml/min. As transições de reação selecionadas por espectrometria de massa foram descritas por Lindh et al. 2011. O limite de detecção foi de 0,1 μg/L, conforme relatado em outros estudos.
As concentrações urinárias de clormequat são expressas em μmol de clormequat/mol de creatinina e convertidas em μg de clormequat/g de creatinina, conforme relatado em estudos anteriores (multiplicar por 1,08).
A Anresco Laboratories, LLC analisou amostras de alimentos de aveia (25 convencionais e 8 orgânicas) e trigo (9 convencionais) para clormequat (San Francisco, CA, EUA). As amostras foram analisadas com modificações de acordo com métodos publicados [19]. Os limites de detecção (LOD) e de quantificação (LOQ) para as amostras de aveia em 2022 e para todas as amostras de trigo e aveia em 2023 foram definidos em 10/100 ppb e 3/40 ppb, respectivamente. Informações detalhadas sobre as amostras podem ser encontradas na Tabela S2 das Informações Suplementares.
As concentrações urinárias de clormequat foram agrupadas por localização geográfica e ano de coleta, com exceção de duas amostras coletadas em 2017 em Maryland Heights, Missouri, que foram agrupadas com outras amostras de 2017 de Charleston, Carolina do Sul. Amostras com concentrações abaixo do limite de detecção de clormequat foram tratadas como porcentagem de detecção dividida pela raiz quadrada de 2. Os dados não apresentaram distribuição normal, portanto, o teste não paramétrico de Kruskal-Wallis e o teste de comparações múltiplas de Dunn foram utilizados para comparar as medianas entre os grupos. Todos os cálculos foram realizados no GraphPad Prism (Boston, MA).
O clormequat foi detectado em 77 das 96 amostras de urina, representando 80% do total. Comparando com os anos de 2017 e 2018–2022, as amostras de 2023 apresentaram detecção mais frequente: 16 de 23 amostras (69%) e 17 de 23 amostras (74%), respectivamente, e 45 de 50 amostras (90%). As concentrações de clormequat detectadas nos dois grupos antes de 2023 foram equivalentes, enquanto que nas amostras de 2023 foram significativamente maiores do que nas amostras dos anos anteriores (Figura 1A,B). As concentrações detectáveis nas amostras de 2017, 2018–2022 e 2023 variaram de 0,22 a 5,4, 0,11 a 4,3 e 0,27 a 52,8 microgramas de clormequat por grama de creatinina, respectivamente. Os valores medianos para todas as amostras em 2017, 2018–2022 e 2023 foram de 0,46, 0,30 e 1,4, respectivamente. Esses dados sugerem que a exposição pode continuar, dada a curta meia-vida do clormequat no organismo, com níveis de exposição mais baixos entre 2017 e 2022 e níveis de exposição mais altos em 2023.
A concentração de clormequat para cada amostra individual de urina é apresentada como um único ponto com barras acima da média e barras de erro representando o erro padrão (+/-). As concentrações urinárias de clormequat são expressas em mcg de clormequat por grama de creatinina em escala linear e logarítmica. A análise de variância não paramétrica de Kruskal-Wallis com o teste de comparações múltiplas de Dunn foi utilizada para testar a significância estatística.
Amostras de alimentos adquiridas nos Estados Unidos em 2022 e 2023 apresentaram níveis detectáveis de clormequat em todos os 25 produtos tradicionais de aveia, com exceção de dois, com concentrações variando de indetectáveis a 291 µg/kg, indicando a presença de clormequat na aveia. A prevalência do vegetarianismo é alta. As amostras coletadas em 2022 e 2023 apresentaram níveis médios semelhantes: 90 µg/kg e 114 µg/kg, respectivamente. Apenas uma amostra de oito produtos orgânicos de aveia apresentou um teor detectável de clormequat de 17 µg/kg. Também observamos concentrações mais baixas de clormequat em dois dos nove produtos de trigo testados: 3,5 e 12,6 µg/kg, respectivamente.
Este é o primeiro relato da medição de clormequat urinário em adultos residentes nos Estados Unidos e em populações fora do Reino Unido e da Suécia. As tendências de biomonitoramento de pesticidas em mais de 1.000 adolescentes na Suécia registraram uma taxa de detecção de 100% para clormequat de 2000 a 2017. A concentração média em 2017 foi de 0,86 microgramas de clormequat por grama de creatinina e parece ter diminuído ao longo do tempo, com o nível médio mais alto sendo de 2,77 em 2009. No Reino Unido, o biomonitoramento encontrou uma concentração média de clormequat muito maior, de 15,1 microgramas de clormequat por grama de creatinina entre 2011 e 2012, embora essas amostras tenham sido coletadas de pessoas que vivem em áreas agrícolas. Não houve diferença na exposição. Incidente de pulverização[15]. Nosso estudo da amostra dos EUA de 2017 a 2022 encontrou níveis medianos mais baixos em comparação com estudos anteriores na Europa, enquanto na amostra de 2023 os níveis medianos foram comparáveis aos da amostra sueca, mas inferiores aos da amostra do Reino Unido.
Essas diferenças na exposição entre regiões e períodos podem refletir diferenças nas práticas agrícolas e no status regulatório do clormequat, que, em última análise, influenciam os níveis de clormequat em produtos alimentícios. Por exemplo, as concentrações de clormequat em amostras de urina foram significativamente maiores em 2023 em comparação com anos anteriores, o que pode refletir mudanças relacionadas às ações regulatórias da EPA (Agência de Proteção Ambiental dos EUA) referentes ao clormequat (incluindo os limites de clormequat em alimentos estabelecidos em 2018). A EPA também prevê o aumento dos padrões de consumo de aveia até 2020, permitindo a importação e venda de produtos agrícolas tratados com clormequat, por exemplo, do Canadá. A defasagem entre as mudanças regulatórias da EPA e as elevadas concentrações de clormequat encontradas em amostras de urina em 2023 pode ser explicada por uma série de circunstâncias, como atrasos na adoção de práticas agrícolas que utilizam clormequat, atrasos por parte de empresas americanas na negociação de acordos comerciais e ações de indivíduos. Estão a ocorrer atrasos na compra de aveia devido ao esgotamento dos stocks antigos e/ou ao maior prazo de validade dos produtos à base de aveia.
Para determinar se as concentrações observadas em amostras de urina nos EUA refletem uma possível exposição alimentar ao clormequat, medimos a presença dessa substância em produtos de aveia e trigo adquiridos nos EUA em 2022 e 2023. Os produtos de aveia contêm clormequat com mais frequência do que os de trigo, e a quantidade presente em diferentes produtos de aveia varia, com um nível médio de 104 ppb, possivelmente devido ao fornecimento dos Estados Unidos e do Canadá, o que pode refletir diferenças no uso ou não uso entre produtos feitos com aveia tratada com clormequat. Em contraste, em amostras de alimentos do Reino Unido, o clormequat é mais abundante em produtos à base de trigo, como pão, sendo detectado em 90% das amostras coletadas no Reino Unido entre julho e setembro de 2022. A concentração média é de 60 ppb. Da mesma forma, o clormequat também foi detectado em 82% das amostras de aveia do Reino Unido, com uma concentração média de 1650 ppb, mais de 15 vezes superior à das amostras dos EUA, o que pode explicar as concentrações urinárias mais elevadas observadas nas amostras do Reino Unido.
Nossos resultados de biomonitoramento indicam que a exposição ao clormequat ocorreu antes de 2018, embora a tolerância alimentar ao clormequat não tenha sido estabelecida. Apesar de o clormequat não ser controlado em alimentos nos Estados Unidos e de não haver dados históricos sobre as concentrações de clormequat em alimentos comercializados nos Estados Unidos, dada a curta meia-vida do clormequat, suspeitamos que essa exposição possa ter ocorrido por via alimentar. Além disso, precursores de colina em produtos de trigo e ovos em pó formam naturalmente clormequat em altas temperaturas, como as utilizadas no processamento e fabricação de alimentos, resultando em concentrações de clormequat que variam de 5 a 40 ng/g. Nossos resultados de testes alimentares indicam que algumas amostras, incluindo o produto de aveia orgânica, continham clormequat em níveis semelhantes aos relatados em estudos sobre clormequat de ocorrência natural, enquanto muitas outras amostras continham níveis mais elevados de clormequat. Assim, os níveis que observamos na urina até 2023 provavelmente se devem à exposição alimentar ao clormequat gerado durante o processamento e fabricação de alimentos. Os níveis observados em 2023 provavelmente se devem à exposição alimentar ao clormequat produzido espontaneamente e a produtos importados tratados com clormequat na agricultura. As diferenças na exposição ao clormequat entre as nossas amostras também podem ser atribuídas à localização geográfica, a diferentes padrões alimentares ou à exposição ocupacional ao clormequat quando este é utilizado em estufas e viveiros.
Nosso estudo sugere que amostras maiores e mais diversificadas de alimentos tratados com clormequat são necessárias para avaliar completamente as potenciais fontes alimentares de clormequat em indivíduos com baixa exposição. Estudos futuros, incluindo análises de amostras históricas de urina e alimentos, questionários dietéticos e ocupacionais, monitoramento contínuo de clormequat em alimentos convencionais e orgânicos nos Estados Unidos e amostras de biomonitoramento, ajudarão a elucidar os fatores comuns de exposição ao clormequat na população dos EUA.
A probabilidade de aumento dos níveis de clormequat em amostras de urina e alimentos nos Estados Unidos nos próximos anos ainda precisa ser determinada. Nos Estados Unidos, o clormequat é atualmente permitido apenas em produtos importados de aveia e trigo, mas a Agência de Proteção Ambiental (EPA) está considerando seu uso agrícola em culturas não orgânicas no país. Se esse uso doméstico for aprovado, em conjunto com a prática agrícola generalizada do clormequat no exterior e no país, os níveis de clormequat em aveia, trigo e outros grãos podem continuar a aumentar, levando a níveis mais altos de exposição ao clormequat. População total dos EUA.
As concentrações urinárias atuais de clormequat neste e em outros estudos indicam que os doadores das amostras individuais foram expostos a níveis de clormequat abaixo da dose de referência (RfD) publicada pela Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) (0,05 mg/kg de peso corporal por dia), sendo, portanto, aceitáveis. A ingestão diária é várias ordens de magnitude menor que o valor de ingestão diária aceitável (IDA) publicado pela Autoridade Europeia para a Segurança dos Alimentos (EFSA) (0,04 mg/kg de peso corporal/dia). No entanto, observamos que estudos toxicológicos publicados sobre o clormequat sugerem que uma reavaliação desses limites de segurança pode ser necessária. Por exemplo, camundongos e porcos expostos a doses abaixo da RfD e da IDA atuais (0,024 e 0,0023 mg/kg de peso corporal/dia, respectivamente) apresentaram diminuição da fertilidade. Em outro estudo toxicológico, a exposição durante a gravidez a doses equivalentes a um nível sem efeito adverso observado (NOAEL) de 5 mg/kg (usado para calcular a dose de referência da EPA) resultou em alterações no crescimento e metabolismo fetal, bem como em alterações na composição corporal. Camundongos neonatos. Além disso, os limites regulamentares não levam em consideração os efeitos adversos de misturas de substâncias químicas que podem afetar o sistema reprodutivo, as quais demonstraram ter efeitos aditivos ou sinérgicos em doses inferiores à exposição a substâncias químicas individuais, causando potenciais problemas de saúde reprodutiva. Preocupações com as consequências associadas aos níveis de exposição atuais, particularmente para aqueles com níveis de exposição mais elevados na população em geral na Europa e nos EUA.
Este estudo piloto sobre novas exposições químicas nos Estados Unidos demonstra a presença de clormequat em alimentos americanos, principalmente em produtos de aveia, bem como na maioria das amostras de urina coletadas de quase 100 pessoas nos EUA, indicando exposição contínua ao clormequat. Além disso, as tendências nesses dados sugerem que os níveis de exposição aumentaram e podem continuar a aumentar no futuro. Considerando as preocupações toxicológicas associadas à exposição ao clormequat em estudos com animais e a ampla exposição da população em geral ao clormequat em países europeus (e agora provavelmente também nos Estados Unidos), juntamente com estudos epidemiológicos e em animais, há uma necessidade urgente de monitoramento do clormequat em alimentos e em humanos. É importante compreender os potenciais riscos à saúde desse agrotóxico em níveis de exposição ambientalmente significativos, especialmente durante a gravidez.
Data da publicação: 04/06/2024