Хлормекват – регулятор роста растений, использование которого в зерновых культурах в Северной Америке растет.Токсикологические исследования показали, что воздействие хлормеквата может снизить фертильность и нанести вред развивающемуся плоду в дозах ниже разрешенной суточной дозы, установленной регулирующими органами.Здесь мы сообщаем о присутствии хлормеквата в образцах мочи, собранных у населения США, с уровнем обнаружения 69%, 74% и 90% в образцах, собранных в 2017, 2018–2022 и 2023 годах соответственно.С 2017 по 2022 год в пробах были обнаружены низкие концентрации хлормеквата, а с 2023 года концентрации хлормеквата в пробах значительно возросли.Мы также заметили, что хлормекват чаще встречается в овсяных продуктах.Эти результаты и данные о токсичности хлормеквата вызывают обеспокоенность по поводу текущих уровней воздействия и требуют более обширных испытаний на токсичность, надзора за пищевыми продуктами и эпидемиологических исследований для оценки воздействия воздействия хлормеквата на здоровье человека.
В этом исследовании сообщается о первом обнаружении хлормеквата, агрохимиката, токсичного для развития и репродуктивной системы, среди населения США и в пищевых продуктах США.Хотя аналогичные уровни химического вещества были обнаружены в образцах мочи с 2017 по 2022 год, значительно повышенные уровни были обнаружены в образце 2023 года.Эта работа подчеркивает необходимость более широкого мониторинга хлормеквата в пищевых продуктах и пробах человека в США, а также токсикологии и токсикологии.Эпидемиологические исследования хлормеквата, поскольку это химическое вещество является новым загрязнителем с документально подтвержденными неблагоприятными последствиями для здоровья при низких дозах в исследованиях на животных.
Хлормекват — сельскохозяйственный химикат, впервые зарегистрированный в США в 1962 году как регулятор роста растений.Хотя в настоящее время его разрешено использовать только на декоративных растениях в Соединенных Штатах, решение Агентства по охране окружающей среды США (EPA) от 2018 года разрешило импорт пищевых продуктов (в основном зерна), обработанных хлормекватом.В ЕС, Великобритании и Канаде хлормекват одобрен для использования на продовольственных культурах, главным образом на пшенице, овсе и ячмене.Хлормекват может уменьшить высоту стебля, тем самым снижая вероятность скручивания урожая, что затрудняет сбор урожая.В Великобритании и ЕС хлормекват, как правило, является наиболее обнаруживаемым остатком пестицидов в зерновых и крупах, как документально подтверждено долгосрочными мониторинговыми исследованиями.
Хотя хлормекват одобрен для использования на сельскохозяйственных культурах в некоторых частях Европы и Северной Америки, он проявляет токсикологические свойства, основанные на исторических и недавно опубликованных экспериментальных исследованиях на животных.Влияние воздействия хлормеквата на репродуктивную токсичность и фертильность было впервые описано в начале 1980-х годов датскими свиноводами, которые наблюдали снижение репродуктивных способностей у свиней, выращенных на обработанном хлормекватом зерне.Эти наблюдения были позже изучены в контролируемых лабораторных экспериментах на свиньях и мышах, в которых у самок свиней, получавших обработанное хлормекватом зерно, наблюдались нарушения эстральных циклов и спаривания по сравнению с контрольными животными, получавшими диету без хлормеквата.Кроме того, самцы мышей, подвергшиеся воздействию хлормеквата через пищу или питьевую воду во время развития, показали снижение способности оплодотворять сперму in vitro.Недавние исследования репродуктивной токсичности хлормеквата показали, что воздействие хлормеквата на крыс в чувствительные периоды развития, включая беременность и ранний период жизни, приводило к задержке полового созревания, снижению подвижности сперматозоидов, уменьшению массы мужских репродуктивных органов и снижению уровня тестостерона.Исследования токсичности для развития также показывают, что воздействие хлормеквата во время беременности может вызвать рост плода и метаболические нарушения.Другие исследования не обнаружили влияния хлормеквата на репродуктивную функцию у самок мышей и свиней-самцов, и никакие последующие исследования не обнаружили влияния хлормеквата на фертильность мышей-самцов, подвергшихся воздействию хлормеквата во время развития и послеродовой жизни.Неоднозначные данные о хлормеквате в токсикологической литературе могут быть обусловлены различиями в тестовых дозах и измерениях, а также выбором модельных организмов и пола подопытных животных.Поэтому дальнейшее расследование оправдано.
Хотя недавние токсикологические исследования продемонстрировали влияние хлормеквата на развитие, репродуктивную систему и эндокринную систему, механизмы, посредством которых происходят эти токсикологические эффекты, неясны.Некоторые исследования показывают, что хлормекват не может действовать через четко определенные механизмы химических веществ, нарушающих работу эндокринной системы, включая рецепторы эстрогена или андрогена, и не изменяет активность ароматазы.Другие данные свидетельствуют о том, что хлормекват может вызывать побочные эффекты, изменяя биосинтез стероидов и вызывая стресс эндоплазматического ретикулума.
Хотя хлормекват повсеместно присутствует в обычных европейских продуктах питания, количество исследований биомониторинга, оценивающих воздействие хлормеквата на человека, относительно невелико.Хлормекват имеет короткий период полураспада в организме, примерно 2–3 часа, и в исследованиях с участием людей-добровольцев большинство экспериментальных доз выводилось из организма в течение 24 часов [14].В общих выборках населения из Великобритании и Швеции хлормекват был обнаружен в моче почти у 100% участников исследования со значительно более высокой частотой и в концентрациях, чем другие пестициды, такие как хлорпирифос, пиретроиды, тиабендазол и метаболиты манкоцеба.Исследования на свиньях показали, что хлормекват также может быть обнаружен в сыворотке и перенесен в молоко, но эти матрицы не изучались на людях или других экспериментальных моделях животных, хотя следы хлормеквата в сыворотке и молоке могут быть связаны с репродуктивным вредом.материал.Существуют важные последствия воздействия во время беременности и у младенцев.
В апреле 2018 года Агентство по охране окружающей среды США объявило приемлемые уровни пищевой переносимости хлормеквата в импортируемом овсе, пшенице, ячмене и некоторых продуктах животного происхождения, что позволило импортировать хлормекват в продовольственные запасы США.Впоследствии в 2020 году допустимое содержание овса было увеличено. Чтобы охарактеризовать влияние этих решений на возникновение и распространенность хлормеквата среди взрослого населения США, в этом пилотном исследовании измерялось количество хлормеквата в моче людей из трех географических регионов США с 2017 года. до 2023 г. и снова в 2022 г., а также содержание хлормеквата в продуктах из овса и пшеницы, приобретенных в США в 2023 г.
Образцы, собранные в трех географических регионах в период с 2017 по 2023 год, использовались для измерения уровня хлормеквата в моче у жителей США.Двадцать один образец мочи был собран у обезличенных беременных женщин, которые дали согласие во время родов в соответствии с протоколом, одобренным Институциональным наблюдательным советом (IRB) 2017 года Медицинского университета Южной Каролины (MUSC, Чарльстон, Южная Каролина, США).Образцы хранили при температуре 4°С до 4 часов, затем разделяли на аликвоты и замораживали при -80°С.Двадцать пять образцов мочи взрослых были приобретены у Lee Biosolutions, Inc (Мэриленд-Хайтс, Миссури, США) в ноябре 2022 года, что представляет собой один образец, собранный с октября 2017 года по сентябрь 2022 года, и был собран у добровольцев (13 мужчин и 12 женщин).) предоставлен в аренду коллекции Мэриленд-Хайтс, штат Миссури.Образцы хранили при -20°С сразу после сбора.Кроме того, 50 образцов мочи, собранных у добровольцев из Флориды (25 мужчин, 25 женщин) в июне 2023 г., были приобретены у BioIVT, LLC (Вестбери, штат Нью-Йорк, США).Образцы хранили при температуре 4°C до тех пор, пока все образцы не были собраны, а затем разделяли на аликвоты и замораживали при -20°C.Компания-поставщик получила необходимое разрешение IRB на обработку проб человека и согласие на сбор проб.Ни в одном из протестированных образцов не было предоставлено никакой личной информации.Все образцы были отправлены на анализ в замороженном виде.Подробную информацию об образце можно найти в Таблице вспомогательной информации S1.
Количественное определение хлормеквата в образцах мочи человека определялось методом ЖХ-МС/МС в Научно-исследовательской лаборатории ВШЭ (Бакстон, Великобритания) в соответствии с методом, опубликованным Lindh et al.Немного изменено в 2011 году. Вкратце, образцы готовили путем смешивания 200 мкл нефильтрованной мочи с 1,8 мл 0,01 М ацетата аммония, содержащего внутренний стандарт.Затем образец экстрагировали с использованием колонки HCX-Q, кондиционированной сначала метанолом, затем 0,01 М ацетатом аммония, промывали 0,01 М ацетатом аммония и элюировали 1% муравьиной кислотой в метаноле.Затем образцы загружали на колонку C18 LC (Synergi 4 µ Hydro-RP 150 × 2 мм; Phenomenex, Великобритания) и разделяли с использованием изократической подвижной фазы, состоящей из 0,1% муравьиной кислоты:метанола 80:20 при скорости потока 0,2.мл/мин.Реакционные переходы, выбранные с помощью масс-спектрометрии, были описаны Lindh et al.2011. Предел обнаружения составил 0,1 мкг/л, как сообщалось в других исследованиях.
Концентрации хлормеквата в моче выражаются в мкмоль хлормеквата/моль креатинина и конвертируются в мкг хлормекват/г креатинина, как сообщалось в предыдущих исследованиях (умножить на 1,08).
Anresco Laboratories, LLC протестировала образцы пищевых продуктов из овса (25 обычных и 8 органических) и пшеницы (9 обычных) на хлормекват (Сан-Франциско, Калифорния, США).Образцы анализировали с модификациями в соответствии с опубликованными методами.LOD/LOQ для образцов овса в 2022 году и для всех образцов пшеницы и овса в 2023 году были установлены на уровне 10/100 частей на миллиард и 3/40 частей на миллиард соответственно.Подробную информацию об образце можно найти в Таблице вспомогательной информации S2.
Концентрации хлормеквата в моче были сгруппированы по географическому местоположению и году сбора, за исключением двух проб, собранных в 2017 году в Мэриленд-Хайтс, штат Миссури, которые были сгруппированы с другими пробами 2017 года из Чарльстона, Южная Каролина.Образцы ниже предела обнаружения хлормеквата рассматривались как процент обнаружения, деленный на квадратный корень из 2. Данные обычно не распределялись, поэтому для сравнения медиан между группами использовались непараметрический критерий Крускала-Уоллиса и критерий множественного сравнения Данна.Все расчеты проводились в GraphPad Prism (Бостон, Массачусетс).
Хлормекват был обнаружен в 77 из 96 проб мочи, что составляет 80% всех проб мочи.По сравнению с 2017 и 2018–2022 годами 2023 образца выявлялись чаще: 16 из 23 образцов (или 69%) и 17 из 23 образцов (или 74%) соответственно и 45 из 50 образцов (т.е. 90%) .) прошли испытания.До 2023 года концентрации хлормеквата, обнаруженные в двух группах, были эквивалентными, тогда как концентрации хлормеквата, обнаруженные в образцах 2023 года, были значительно выше, чем в образцах предыдущих лет (рис. 1A,B).Диапазоны обнаруживаемых концентраций для образцов 2017, 2018–2022 и 2023 годов составляли от 0,22 до 5,4, от 0,11 до 4,3 и от 0,27 до 52,8 микрограммов хлормеквата на грамм креатинина соответственно.Медианные значения для всех выборок в 2017, 2018–2022 и 2023 годах составляют 0,46, 0,30 и 1,4 соответственно.Эти данные позволяют предположить, что воздействие может продолжаться, учитывая короткий период полураспада хлормеквата в организме, с более низкими уровнями воздействия в период с 2017 по 2022 год и более высокими уровнями воздействия в 2023 году.
Концентрация хлормеквата для каждого отдельного образца мочи представлена в виде одной точки со столбиками над средним значением и столбцами ошибок, представляющими +/- стандартную ошибку.Концентрации хлормеквата в моче выражаются в мкг хлормеквата на грамм креатинина по линейной шкале (А) и логарифмической шкале (Б).Для проверки статистической значимости использовался непараметрический дисперсионный анализ Крускала-Уоллиса с критерием множественного сравнения Данна.
Образцы продуктов питания, приобретенные в США в 2022 и 2023 годах, показали обнаруживаемые уровни хлормеквата во всех, кроме двух, из 25 традиционных овсяных продуктов, при этом концентрации варьировались от необнаруживаемых до 291 мкг/кг, что указывает на наличие хлормеквата в овсе.Распространенность вегетарианства высока.Образцы, собранные в 2022 и 2023 годах, имели схожие средние уровни: 90 мкг/кг и 114 мкг/кг соответственно.Только один образец из восьми органических овсяных продуктов имел определяемое содержание хлормеквата 17 мкг/кг.Мы также наблюдали более низкие концентрации хлормеквата в двух из девяти протестированных продуктов из пшеницы: 3,5 и 12,6 мкг/кг соответственно (таблица 2).
Это первый отчет об измерении содержания хлормеквата в моче у взрослых, живущих в США, а также среди населения за пределами Великобритании и Швеции.Тенденции биомониторинга пестицидов среди более чем 1000 подростков в Швеции зафиксировали 100% уровень обнаружения хлормеквата с 2000 по 2017 год. Средняя концентрация в 2017 году составляла 0,86 микрограмма хлормеквата на грамм креатинина и, по-видимому, со временем снижалась, при этом самый высокий средний уровень в 2009 г. — 2,77 [16].В Великобритании биомониторинг выявил гораздо более высокую среднюю концентрацию хлормеквата — 15,1 микрограмма хлормеквата на грамм креатинина в период с 2011 по 2012 год, хотя эти образцы были собраны у людей, живущих в сельскохозяйственных районах.разницы в экспозиции не было.Инцидент с распылением[15].Наше исследование выборки в США с 2017 по 2022 год выявило более низкие медианные уровни по сравнению с предыдущими исследованиями в Европе, тогда как в выборке 2023 года медианные уровни были сопоставимы с выборкой из Швеции, но ниже, чем в выборке из Великобритании (таблица 1).
Эти различия в воздействии между регионами и временными точками могут отражать различия в методах ведения сельского хозяйства и нормативном статусе хлормеквата, что в конечном итоге влияет на уровни хлормеквата в пищевых продуктах.Например, концентрации хлормеквата в пробах мочи были значительно выше в 2023 году по сравнению с предыдущими годами, что может отражать изменения, связанные с регулятивными действиями Агентства по охране окружающей среды, связанными с хлормекватом (включая ограничения по хлормеквату в пищевых продуктах в 2018 году).Поставки продовольствия в США в ближайшем будущем.Повысить нормы потребления овса к 2020 году. Эти действия позволят импортировать и продавать обработанную хлормекватом сельскохозяйственную продукцию, например, из Канады.Отставание между нормативными изменениями Агентства по охране окружающей среды и повышенными концентрациями хлормеквата, обнаруженными в образцах мочи в 2023 году, можно объяснить рядом обстоятельств, таких как задержки с внедрением сельскохозяйственных практик, использующих хлормекват, задержки американскими компаниями в заключении торговых соглашений, а также испытывают задержки с закупками овса из-за истощения запасов старых продуктов и/или увеличения срока хранения овсяных продуктов.
Чтобы определить, отражают ли концентрации, наблюдаемые в образцах мочи в США, потенциальное воздействие хлормеквата с пищей, мы измерили хлормекват в продуктах из овса и пшеницы, купленных в США в 2022 и 2023 годах. Продукты из овса содержат хлормекват чаще, чем продукты из пшеницы, и количество хлормеквата в Различные овсяные продукты различаются, средний уровень составляет 104 частей на миллиард, возможно, из-за поставок из США и Канады, что может отражать различия в использовании или неиспользовании.между продуктами, произведенными из овса, обработанного хлормекватом.Напротив, в образцах пищевых продуктов Великобритании хлормекват более распространен в продуктах на основе пшеницы, таких как хлеб, при этом хлормекват обнаружен в 90% проб, собранных в Великобритании в период с июля по сентябрь 2022 года. Средняя концентрация составляет 60 частей на миллиард.Аналогичным образом, хлормекват также был обнаружен в 82% образцов овса в Великобритании при средней концентрации 1650 частей на миллиард, что более чем в 15 раз выше, чем в образцах из США, что может объяснить более высокие концентрации в моче, наблюдаемые в образцах из Великобритании.
Результаты нашего биомониторинга показывают, что воздействие хлормеквата имело место до 2018 года, хотя пищевая толерантность к хлормеквату не установлена.Хотя хлормекват не контролируется в пищевых продуктах в Соединенных Штатах, и нет никаких исторических данных о концентрациях хлормеквата в пищевых продуктах, продаваемых в Соединенных Штатах, учитывая короткий период полураспада хлормеквата, мы подозреваем, что это воздействие может быть диетическим.Кроме того, предшественники холина в пшеничных продуктах и яичных порошках естественным образом образуют хлормекват при высоких температурах, например, те, которые используются в пищевой промышленности и производстве, в результате чего концентрации хлормеквата варьируются от 5 до 40 нг/г. Результаты наших испытаний пищевых продуктов показывают, что некоторые образцы, в том числе органический овсяный продукт содержал хлормекват в количествах, аналогичных тем, которые были зарегистрированы в исследованиях хлормеквата природного происхождения, в то время как многие другие образцы содержали более высокие уровни хлормеквата.Таким образом, уровни, которые мы наблюдали в моче до 2023 года, вероятно, были связаны с воздействием хлормеквата в рационе, образующегося в процессе переработки и производства пищевых продуктов.Наблюдаемые уровни в 2023 году, вероятно, связаны с воздействием в рационе спонтанно производимого хлормеквата и импортных продуктов, обработанных хлормекватом в сельском хозяйстве.Различия в воздействии хлормеквата среди наших образцов также могут быть связаны с географическим положением, различными моделями питания или профессиональным воздействием хлормеквата при использовании в теплицах и питомниках.
Наше исследование предполагает, что для полной оценки потенциальных пищевых источников хлормеквата у лиц с низким уровнем воздействия необходимы более крупные размеры выборки и более разнообразная выборка пищевых продуктов, обработанных хлормекватом.Будущие исследования, включая анализ исторических образцов мочи и продуктов питания, диетические и профессиональные опросники, постоянный мониторинг хлормеквата в обычных и органических продуктах питания в Соединенных Штатах, а также образцы биомониторинга, помогут выяснить общие факторы воздействия хлормеквата на население США.
Вероятность повышения уровня хлормеквата в образцах мочи и пищевых продуктов в Соединенных Штатах в ближайшие годы еще предстоит определить.В Соединенных Штатах хлормекват в настоящее время разрешен только в импортируемых продуктах из овса и пшеницы, но Агентство по охране окружающей среды в настоящее время рассматривает возможность его использования в сельском хозяйстве при выращивании отечественных неорганических культур.Если такое внутреннее использование будет одобрено в сочетании с широко распространенной сельскохозяйственной практикой хлормеквата за рубежом и внутри страны, уровни хлормеквата в овсе, пшенице и других зерновых продуктах могут продолжать расти, что приведет к более высокому уровню воздействия хлормеквата.Общее население США.
Текущие концентрации хлормеквата в моче в этом и других исследованиях показывают, что отдельные доноры образцов подвергались воздействию хлормеквата на уровнях, которые были ниже опубликованной референтной дозы Агентства по охране окружающей среды США (RfD) (0,05 мг/кг массы тела в день), поэтому являются приемлемыми. .Ежедневное потребление на несколько порядков ниже значения потребления, опубликованного Европейским агентством по безопасности пищевых продуктов (ADI) (0,04 мг/кг массы тела/день).Однако мы отмечаем, что опубликованные токсикологические исследования хлормеквата предполагают, что может потребоваться переоценка этих порогов безопасности.Например, мыши и свиньи, подвергшиеся дозам ниже текущих RfD и ADI (0,024 и 0,0023 мг/кг массы тела/день соответственно), показали снижение фертильности.В другом токсикологическом исследовании воздействие во время беременности доз, эквивалентных уровню ненаблюдаемого вредного воздействия (NOAEL) 5 мг/кг (используется для расчета эталонной дозы Агентства по охране окружающей среды США), также привело к изменениям в росте и метаболизме плода, а также как изменения в составе тела.Неонатальные мыши.Кроме того, нормативные пороги не учитывают неблагоприятное воздействие смесей химических веществ, которые могут повлиять на репродуктивную систему, которые, как было показано, оказывают аддитивный или синергический эффект в дозах, меньших, чем воздействие отдельных химических веществ, вызывая потенциальные проблемы со здоровьем.Обеспокоенность по поводу последствий, связанных с текущими уровнями воздействия, особенно для тех, у кого уровни воздействия выше среди населения в целом в Европе и США.
Это пилотное исследование новых химических воздействий в Соединенных Штатах показывает, что хлормекват присутствует в пищевых продуктах США, в первую очередь в продуктах из овса, а также в большинстве обнаруженных образцов мочи, собранных почти у 100 человек в США, что указывает на продолжающееся воздействие хлормеквата.Более того, тенденции этих данных позволяют предположить, что уровни воздействия возросли и могут продолжать расти в будущем.Учитывая токсикологические проблемы, связанные с воздействием хлормеквата в исследованиях на животных, а также широко распространенное воздействие хлормеквата на население в целом в европейских странах (а теперь, вероятно, и в Соединенных Штатах), а также эпидемиологические исследования и исследования на животных, существует острая необходимость мониторинга хлормеквата в пища и человек Хлормекват.Важно понимать потенциальную опасность для здоровья этого сельскохозяйственного химиката при экологически значимых уровнях воздействия, особенно во время беременности.
Время публикации: 29 мая 2024 г.