Clormequat é umregulador de crescimento vegetalcujo uso em culturas de cereais está aumentando na América do Norte. Estudos toxicológicos mostraram 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. Aqui, 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, baixas concentrações de clormequat foram detectadas em amostras e, a partir de 2023, as concentrações de clormequat nas amostras aumentaram significativamente. Também notamos que o clormequat foi encontrado com mais frequência em produtos de aveia. Esses resultados e os dados de toxicidade para o clormequat levantam preocupações sobre os níveis de exposição atuais e exigem testes de toxicidade mais abrangentes, vigilância de alimentos e estudos epidemiológicos para avaliar o impacto da exposição ao clormequat na saúde humana.
Este estudo relata a primeira detecção de clormequate, um agroquímico com toxicidade reprodutiva e de desenvolvimento, na população e no suprimento alimentar dos EUA. Embora níveis semelhantes do produto químico 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 amplo do clormequate em amostras de alimentos e humanos nos Estados Unidos, bem como de estudos toxicológicos e toxicológicos. Estudos epidemiológicos do clormequate, visto que este produto químico 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 seja permitido apenas para uso em plantas ornamentais nos Estados Unidos, uma decisão de 2018 da Agência de Proteção Ambiental dos EUA (EPA) permitiu a importação de produtos alimentícios (principalmente grãos) tratados com clormequat [1]. Na UE, Reino Unido e Canadá, o clormequat é aprovado para uso em culturas alimentares, principalmente trigo, aveia e cevada. O clormequat pode reduzir a altura do caule, reduzindo assim a probabilidade de a cultura se enrolar, dificultando a colheita. No Reino Unido e na UE, o clormequat é geralmente o resíduo de pesticida mais detectado em cereais e 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 América do Norte, ele exibe propriedades toxicológicas baseadas em estudos experimentais em animais históricos e recentemente publicados. Os efeitos da exposição ao clormequat na toxicidade reprodutiva e fertilidade foram descritos pela primeira vez no início da década de 1980 por criadores de porcos dinamarqueses que observaram diminuição do desempenho reprodutivo em porcos criados com grãos tratados com clormequat. Essas observações foram posteriormente examinadas em experimentos controlados de laboratório em porcos e camundongos, nos quais porcas alimentadas com grãos tratados com clormequat exibiram distúrbios nos ciclos estrais e no acasalamento em comparação com animais controle alimentados com uma dieta sem clormequat. Além disso, camundongos machos expostos ao clormequat por meio de alimentos ou água potável durante o desenvolvimento mostraram diminuição da capacidade de fertilizar espermatozoides in vitro. Estudos recentes de toxicidade reprodutiva do clormequat mostraram que a exposição de ratos ao clormequat durante períodos sensíveis do desenvolvimento, incluindo gravidez e início da vida, resultou em puberdade tardia, diminuição da motilidade dos espermatozoides, diminuição do peso do órgão reprodutor masculino e diminuição dos níveis de testosterona. Estudos de toxicidade no desenvolvimento também indicam que a exposição ao clormequate durante a gravidez pode causar crescimento fetal e anormalidades metabólicas. Outros estudos não encontraram efeito do clormequate na função reprodutiva em camundongos fêmeas e suínos machos, e nenhum estudo subsequente encontrou efeito do clormequate na fertilidade de camundongos machos expostos ao clormequate durante o desenvolvimento e a vida pós-natal. Dados ambíguos sobre o clormequate na literatura toxicológica podem ser devidos a diferenças nas doses e medições dos testes, bem como à escolha dos organismos modelo e ao sexo dos animais experimentais. Portanto, investigações adicionais são necessárias.
Embora estudos toxicológicos recentes tenham demonstrado efeitos do clormequate no desenvolvimento, na reprodução e no sistema endócrino, os mecanismos pelos quais esses efeitos toxicológicos ocorrem são desconhecidos. Alguns estudos sugerem que o clormequate pode não atuar por meio de mecanismos bem definidos de substâncias químicas desreguladoras endócrinas, incluindo receptores de estrogênio ou androgênio, e não altera a atividade da aromatase. Outras evidências sugerem que o clormequate pode causar efeitos colaterais, alterando a biossíntese de esteroides e causando estresse no retículo endoplasmático.
Embora o clormequat esteja onipresentemente presente em alimentos europeus comuns, o número de estudos de biomonitoramento que avaliam a exposição humana ao clormequat é relativamente pequeno. O clormequat tem uma meia-vida curta no corpo, aproximadamente 2–3 horas, e em estudos envolvendo 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 em frequências e concentrações significativamente maiores do que outros pesticidas, como clorpirifós, piretróides, tiabendazol e metabólitos de mancozeb. Estudos em porcos mostraram que o clormequat também pode ser encontrado no soro 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 pelos produtos químicos. Existem 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 clormequate em aveia, trigo, cevada e certos produtos de origem animal importados, permitindo a importação de clormequate para o suprimento alimentar dos EUA. O teor permitido de aveia foi posteriormente aumentado em 2020. Para caracterizar o impacto dessas decisões na ocorrência e prevalência de clormequate na população adulta dos EUA, este estudo piloto mediu a quantidade de clormequate na urina de pessoas de três regiões geográficas dos EUA de 2017 a 2023 e novamente em 2022, e o teor de clormequate em produtos de aveia e trigo adquiridos nos Estados Unidos em 2023.
Amostras coletadas em três regiões geográficas entre 2017 e 2023 foram usadas para medir os níveis urinários de clormequate em residentes dos EUA. Vinte e uma amostras de urina foram coletadas de mulheres grávidas não identificadas que consentiram no momento do parto, de acordo com um protocolo aprovado pelo Conselho de Revisão Institucional (IRB) de 2017 da Universidade Médica da Carolina do Sul (MUSC, Charleston, SC, EUA). As amostras foram armazenadas a 4 °C por até 4 horas, depois 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 de outubro de 2017 a setembro de 2022, e foram coletadas de voluntários (13 homens e 12 mulheres). ) emprestados 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 as amostras fossem coletadas, depois aliquotadas e congeladas a -20°C. A empresa fornecedora obteve a aprovação necessária do IRB para processar amostras humanas e consentiu com a coleta. Nenhuma informação pessoal foi fornecida em nenhuma das amostras testadas. Todas as amostras foram enviadas congeladas para análise. Informações detalhadas sobre as amostras podem ser encontradas na Tabela S1 de Informações Complementares.
A quantificação de 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. Ligeiramente modificado em 2011. Resumidamente, as amostras foram preparadas misturando 200 μl de urina não filtrada com 1,8 ml de acetato de amônio 0,01 M contendo padrão interno. A amostra foi então extraída usando uma coluna HCX-Q, condicionada primeiro com metanol, depois com acetato de amônio 0,01 M, lavada com acetato de amônio 0,01 M e eluída com 1% de ácido fórmico em metanol. As amostras foram então carregadas em uma coluna C18 LC (Synergi 4 µ Hydro-RP 150 × 2 mm; Phenomenex, Reino Unido) e separadas usando uma fase móvel isocrática consistindo de 0,1% de ácido fórmico: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 como μmol clormequat/mol creatinina e convertidas em μg clormequat/g creatinina, conforme relatado em estudos anteriores (multiplicar por 1,08).
A Anresco Laboratories, LLC testou amostras de alimentos de aveia (25 convencionais e 8 orgânicas) e trigo (9 convencionais) para clormequate (São Francisco, CA, EUA). As amostras foram analisadas com modificações de acordo com métodos publicados [19]. Os valores de LOD/LOQ para 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 de Informações Complementares.
As concentrações urinárias de clormequate 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 em Charleston, Carolina do Sul. Amostras abaixo do limite de detecção de clormequate 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 de 96 amostras de urina, representando 80% de todas as amostras de urina. Em comparação com 2017 e 2018-2022, as amostras de 2023 foram detectadas com mais frequência: 16 de 23 amostras (ou 69%) e 17 de 23 amostras (ou 74%), respectivamente, e 45 de 50 amostras (ou seja, 90%). ) foram testadas (Tabela 1). Antes de 2023, as concentrações de clormequat detectadas nos dois grupos eram equivalentes, enquanto as concentrações de clormequat detectadas nas amostras de 2023 foram significativamente maiores do que nas amostras de anos anteriores (Figura 1A, B). As faixas de concentração detectáveis para as amostras de 2017, 2018-2022 e 2023 foram de 0,22 a 5,4, 0,11 a 4,3 e 0,27 a 52,8 microgramas de clormequate 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 clormequate no organismo, com níveis de exposição mais baixos entre 2017 e 2022 e níveis de exposição mais altos em 2023.
A concentração de clormequate para cada amostra individual de urina é apresentada como um único ponto, com barras acima da média e barras de erro representando +/- erro padrão. As concentrações urinárias de clormequate são expressas em mcg de clormequate por grama de creatinina em escala linear e logarítmica. A análise de variância não paramétrica de Kruskal-Wallis com teste de comparações múltiplas de Dunn foi utilizada para testar a significância estatística.
Amostras de alimentos compradas nos Estados Unidos em 2022 e 2023 apresentaram níveis detectáveis de clormequat em todos, exceto dois dos 25 produtos tradicionais de aveia, com concentrações variando de indetectáveis a 291 μg/kg, indicando clormequat na aveia. A prevalência do vegetarianismo é alta. 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 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 que vivem nos Estados Unidos e em populações fora do Reino Unido e da Suécia. As tendências de biomonitoramento de pesticidas entre 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 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 a estudos anteriores na Europa, enquanto na amostra de 2023 os níveis medianos foram comparáveis à amostra sueca, mas mais baixos do que à amostra do Reino Unido.
Essas diferenças na exposição entre regiões e pontos no tempo 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 relacionadas ao clormequat (incluindo limites alimentares de clormequat em 2018). Abastecimento de alimentos dos EUA em um futuro próximo. Elevar os padrões de consumo de aveia até 2020. Essas ações permitem a importação e a venda de produtos agrícolas tratados com clormequat, por exemplo, do Canadá. O atraso entre as mudanças regulatórias da EPA e as concentrações elevadas de clormequat encontradas em amostras de urina em 2023 pode ser explicado por uma série de circunstâncias, como atrasos na adoção de práticas agrícolas que usam clormequat, atrasos de empresas americanas na negociação de acordos comerciais e de indivíduos privados. estão enfrentando atrasos na compra de aveia devido ao esgotamento de estoques de produtos antigos e/ou devido à maior vida útil dos produtos de aveia.
Para determinar se as concentrações observadas em amostras de urina dos EUA refletem a potencial exposição alimentar ao clormequat, medimos o clormequat em produtos de aveia e trigo adquiridos nos EUA em 2022 e 2023. Produtos de aveia contêm clormequat com mais frequência do que produtos de trigo, e a quantidade de clormequat em diferentes produtos de aveia varia, com um nível médio de 104 ppb, possivelmente devido ao fornecimento dos Estados Unidos e Canadá, o que pode refletir diferenças no uso ou desuso entre produtos produzidos a partir de 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, com clormequat 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 em uma concentração média de 1650 ppb, mais de 15 vezes maior do que nas amostras dos EUA, o que pode explicar as maiores concentrações urinárias 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. Embora o clormequat não seja controlado em alimentos nos Estados Unidos e não haja dados históricos sobre as concentrações de clormequat em alimentos vendidos nos Estados Unidos, dada a curta meia-vida do clormequat, suspeitamos que essa exposição possa ser dietética. Além disso, precursores de colina em produtos de trigo e ovos em pó formam clormequat naturalmente em altas temperaturas, como as usadas no processamento e fabricação de alimentos, resultando em concentrações de clormequat variando de 5 a 40 ng/g. Nossos resultados de testes de alimentos indicam que algumas amostras, incluindo o produto de aveia orgânica, continham clormequat em níveis semelhantes aos relatados em estudos de clormequat de ocorrência natural, enquanto muitas outras amostras continham níveis mais elevados de clormequat. Portanto, os níveis que observamos na urina até 2023 foram provavelmente devido 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 clormequate produzido espontaneamente e a produtos importados tratados com clormequate na agricultura. As diferenças na exposição ao clormequate entre nossas amostras também podem ser devidas à localização geográfica, diferentes padrões alimentares ou exposição ocupacional ao clormequate quando usado em estufas e viveiros.
Nosso estudo sugere que amostras maiores e uma amostra mais diversificada de alimentos tratados com clormequate são necessárias para avaliar completamente as potenciais fontes alimentares de clormequate em indivíduos com baixa exposição. Estudos futuros, incluindo análise de amostras históricas de urina e alimentos, questionários dietéticos e ocupacionais, monitoramento contínuo de clormequate em alimentos convencionais e orgânicos nos Estados Unidos e amostras de biomonitoramento, ajudarão a elucidar os fatores comuns de exposição ao clormequate na população americana.
A probabilidade de aumento dos níveis de clormequat em amostras de urina e alimentos nos Estados Unidos nos próximos anos ainda não foi 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 domésticas não orgânicas. Se esse uso doméstico for aprovado, em conjunto com a prática agrícola generalizada de clormequat no exterior e no mercado interno, os níveis de clormequat em aveia, trigo e outros produtos de grãos poderão continuar a aumentar, levando a níveis mais elevados de exposição ao clormequat. População total dos EUA.
As concentrações urinárias atuais de clormequate neste e em outros estudos indicam que doadores de amostras individuais foram expostos ao clormequate em níveis que estavam abaixo da dose de referência publicada pela Agência de Proteção Ambiental dos EUA (RfD) (0,05 mg/kg de peso corporal por dia), portanto são aceitáveis. A ingestão diária é várias ordens de magnitude menor do que o valor de ingestão publicado pela Autoridade Europeia para a Segurança Alimentar (ADI) (0,04 mg/kg de peso corporal/dia). No entanto, observamos que estudos toxicológicos publicados sobre clormequate sugerem que a reavaliação desses limites de segurança pode ser necessária. Por exemplo, camundongos e porcos expostos a doses abaixo da RfD e ADI atuais (0,024 e 0,0023 mg/kg de peso corporal/dia, respectivamente) apresentaram fertilidade reduzida. Em outro estudo toxicológico, a exposição durante a gravidez a doses equivalentes a um nível de efeito adverso não observado (NOAEL) de 5 mg/kg (usado para calcular a dose de referência da Agência de Proteção Ambiental dos EUA) resultou em alterações no crescimento e metabolismo fetal, bem como alterações na composição corporal. Camundongos neonatais. Além disso, os limites regulatórios não levam em consideração os efeitos adversos de misturas de substâncias químicas que podem afetar o sistema reprodutivo, que demonstraram ter efeitos aditivos ou sinérgicos em doses menores do que a exposição a substâncias químicas individuais, causando potenciais problemas à 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 de novas exposições químicas nos Estados Unidos mostra que o clormequat está presente em alimentos dos EUA, principalmente em produtos de aveia, bem como na maioria das amostras de urina detectadas 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. Dadas 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 nos Estados Unidos), juntamente com estudos epidemiológicos e em animais, há uma necessidade urgente de monitorar o clormequat em alimentos e humanos Clormequat. É importante entender os riscos potenciais à saúde desse produto químico agrícola em níveis de exposição ambientalmente significativos, especialmente durante a gravidez.
Horário da publicação: 04/06/2024