Klormequat adalah zat pengatur tumbuh yang penggunaannya dalam tanaman serealia meningkat di Amerika Utara. Studi toksikologi telah menunjukkan bahwa paparan terhadap klormequat dapat mengurangi kesuburan dan membahayakan perkembangan janin pada dosis di bawah dosis harian yang diizinkan yang ditetapkan oleh otoritas regulasi. Di sini, kami melaporkan keberadaan klormequat dalam sampel urin yang dikumpulkan dari populasi AS, dengan tingkat deteksi masing-masing sebesar 69%, 74%, dan 90% dalam sampel yang dikumpulkan pada tahun 2017, 2018–2022, dan 2023. Dari tahun 2017 hingga 2022, konsentrasi rendah klormequat terdeteksi dalam sampel, dan mulai tahun 2023, konsentrasi klormequat dalam sampel meningkat secara signifikan. Kami juga memperhatikan bahwa klormequat lebih sering ditemukan dalam produk gandum. Hasil ini dan data toksisitas untuk klormequat menimbulkan kekhawatiran tentang tingkat paparan saat ini dan menyerukan pengujian toksisitas yang lebih luas, pengawasan makanan, dan studi epidemiologi untuk menilai dampak paparan klormequat pada kesehatan manusia.
Studi ini melaporkan deteksi pertama chlormequat, suatu agrokimia dengan toksisitas perkembangan dan reproduksi, pada populasi AS dan dalam pasokan pangan AS. Sementara kadar bahan kimia yang serupa ditemukan dalam sampel urin dari tahun 2017 hingga 2022, kadar yang meningkat secara signifikan ditemukan dalam sampel tahun 2023. Pekerjaan ini menyoroti perlunya pemantauan yang lebih luas terhadap chlormequat dalam sampel makanan dan manusia di Amerika Serikat, serta toksikologi dan toksikologi. Studi epidemiologi chlormequat, karena bahan kimia ini merupakan kontaminan baru dengan efek kesehatan yang merugikan yang terdokumentasi pada dosis rendah dalam studi hewan.
Klormequat adalah bahan kimia pertanian yang pertama kali didaftarkan di Amerika Serikat pada tahun 1962 sebagai pengatur pertumbuhan tanaman. Meskipun saat ini hanya diizinkan untuk digunakan pada tanaman hias di Amerika Serikat, keputusan Badan Perlindungan Lingkungan (EPA) AS tahun 2018 mengizinkan impor produk makanan (kebanyakan biji-bijian) yang diolah dengan klormequat. Di UE, Inggris, dan Kanada, klormequat disetujui untuk digunakan pada tanaman pangan, terutama gandum, oat, dan barley. Klormequat dapat mengurangi tinggi batang, sehingga mengurangi kemungkinan tanaman menjadi terpelintir, sehingga menyulitkan panen. Di Inggris dan UE, klormequat umumnya merupakan residu pestisida yang paling banyak terdeteksi dalam sereal dan sereal, sebagaimana didokumentasikan dalam studi pemantauan jangka panjang.
Meskipun chlormequat disetujui untuk digunakan pada tanaman pangan di beberapa bagian Eropa dan Amerika Utara, ia menunjukkan sifat toksikologi berdasarkan studi hewan eksperimental yang historis dan yang baru-baru ini dipublikasikan. Efek paparan chlormequat pada toksisitas reproduksi dan kesuburan pertama kali dijelaskan pada awal 1980-an oleh peternak babi Denmark yang mengamati penurunan kinerja reproduksi pada babi yang dibesarkan dengan biji-bijian yang diobati dengan chlormequat. Pengamatan ini kemudian diperiksa dalam percobaan laboratorium terkontrol pada babi dan tikus, di mana babi betina yang diberi makan biji-bijian yang diobati dengan chlormequat menunjukkan gangguan dalam siklus estrus dan perkawinan dibandingkan dengan hewan kontrol yang diberi makan makanan tanpa chlormequat. Selain itu, tikus jantan yang terpapar chlormequat melalui makanan atau air minum selama perkembangan menunjukkan penurunan kemampuan untuk membuahi sperma secara in vitro. Studi toksisitas reproduksi terbaru dari chlormequat telah menunjukkan bahwa paparan tikus terhadap chlormequat selama periode perkembangan yang sensitif, termasuk kehamilan dan awal kehidupan, mengakibatkan pubertas yang tertunda, penurunan motilitas sperma, penurunan berat organ reproduksi pria, dan penurunan kadar testosteron. Studi toksisitas perkembangan juga menunjukkan bahwa paparan klormequat selama kehamilan dapat menyebabkan pertumbuhan janin dan kelainan metabolisme. Studi lain tidak menemukan efek klormequat pada fungsi reproduksi pada tikus betina dan babi jantan, dan tidak ada studi selanjutnya yang menemukan efek klormequat pada kesuburan tikus jantan yang terpapar klormequat selama perkembangan dan kehidupan pascanatal. Data yang meragukan tentang klormequat dalam literatur toksikologi mungkin disebabkan oleh perbedaan dosis dan pengukuran uji, serta pilihan organisme model dan jenis kelamin hewan percobaan. Oleh karena itu, penyelidikan lebih lanjut diperlukan.
Meskipun studi toksikologi terkini telah menunjukkan efek perkembangan, reproduksi, dan endokrin dari klormequat, mekanisme terjadinya efek toksikologi ini masih belum jelas. Beberapa studi menunjukkan bahwa klormequat mungkin tidak bekerja melalui mekanisme zat kimia pengganggu endokrin yang sudah terdefinisi dengan baik, termasuk reseptor estrogen atau androgen, dan tidak mengubah aktivitas aromatase. Bukti lain menunjukkan bahwa klormequat dapat menyebabkan efek samping dengan mengubah biosintesis steroid dan menyebabkan stres retikulum endoplasma.
Meskipun chlormequat ada di mana-mana dalam makanan Eropa yang umum, jumlah studi biomonitoring yang menilai paparan manusia terhadap chlormequat relatif kecil. Chlormequat memiliki waktu paruh yang pendek dalam tubuh, sekitar 2-3 jam, dan dalam studi yang melibatkan relawan manusia, sebagian besar dosis eksperimen dibersihkan dari tubuh dalam waktu 24 jam [14]. Dalam sampel populasi umum dari Inggris dan Swedia, chlormequat terdeteksi dalam urin hampir 100% peserta studi pada frekuensi dan konsentrasi yang jauh lebih tinggi daripada pestisida lain seperti klorpirifos, piretroid, tiabendazol dan metabolit mankozeb. Studi pada babi telah menunjukkan bahwa chlormequat juga dapat dideteksi dalam serum dan ditransfer ke dalam susu, tetapi matriks ini belum dipelajari pada manusia atau model hewan percobaan lainnya, meskipun mungkin ada jejak chlormequat dalam serum dan susu yang terkait dengan bahaya reproduksi. Ada efek penting dari paparan selama kehamilan dan pada bayi.
Pada bulan April 2018, Badan Perlindungan Lingkungan AS mengumumkan tingkat toleransi makanan yang dapat diterima untuk chlormequat dalam gandum impor, gandum, barley, dan produk hewani tertentu, yang memungkinkan chlormequat untuk diimpor ke dalam pasokan makanan AS. Kandungan oat yang diizinkan kemudian ditingkatkan pada tahun 2020. Untuk mengkarakterisasi dampak dari keputusan ini terhadap kejadian dan prevalensi chlormequat pada populasi orang dewasa AS, studi percontohan ini mengukur jumlah chlormequat dalam urin orang-orang dari tiga wilayah geografis AS dari tahun 2017 hingga 2023 dan sekali lagi pada tahun 2022, dan kandungan chlormequat dari produk oat dan gandum yang dibeli di Amerika Serikat pada tahun 2023.
Sampel yang dikumpulkan di tiga wilayah geografis antara tahun 2017 dan 2023 digunakan untuk mengukur kadar klormequat dalam urin penduduk AS. Dua puluh satu sampel urin dikumpulkan dari wanita hamil yang identitasnya dirahasiakan yang menyetujui pada saat melahirkan menurut protokol yang disetujui Institutional Review Board (IRB) tahun 2017 dari Medical University of South Carolina (MUSC, Charleston, SC, AS). Sampel disimpan pada suhu 4°C hingga 4 jam, kemudian dialiquot dan dibekukan pada suhu -80°C. Dua puluh lima sampel urin orang dewasa dibeli dari Lee Biosolutions, Inc (Maryland Heights, MO, AS) pada bulan November 2022, yang merupakan sampel tunggal yang dikumpulkan dari Oktober 2017 hingga September 2022, dan dikumpulkan dari relawan (13 pria dan 12 wanita). ) yang dipinjamkan ke koleksi Maryland Heights, Missouri. Sampel disimpan pada suhu -20°C segera setelah pengumpulan. Selain itu, 50 sampel urin yang dikumpulkan dari relawan Florida (25 pria, 25 wanita) pada bulan Juni 2023 dibeli dari BioIVT, LLC (Westbury, NY, AS). Sampel disimpan pada suhu 4°C hingga semua sampel terkumpul, kemudian dibagi dan dibekukan pada suhu -20°C. Perusahaan pemasok memperoleh persetujuan IRB yang diperlukan untuk memproses sampel manusia dan menyetujui pengambilan sampel. Tidak ada informasi pribadi yang diberikan dalam sampel yang diuji. Semua sampel dikirim dalam keadaan beku untuk dianalisis. Informasi sampel terperinci dapat ditemukan di Tabel Informasi Pendukung S1.
Kuantifikasi klormequat dalam sampel urin manusia ditentukan oleh LC-MS/MS di Laboratorium Penelitian HSE (Buxton, Inggris) menurut metode yang diterbitkan oleh Lindh et al. Sedikit dimodifikasi pada tahun 2011. Secara singkat, sampel disiapkan dengan mencampur 200 μl urin yang tidak disaring dengan 1,8 ml 0,01 M amonium asetat yang mengandung standar internal. Sampel kemudian diekstraksi menggunakan kolom HCX-Q, dikondisikan terlebih dahulu dengan metanol, kemudian dengan 0,01 M amonium asetat, dicuci dengan 0,01 M amonium asetat, dan dielusi dengan 1% asam format dalam metanol. Sampel kemudian dimasukkan ke dalam kolom LC C18 (Synergi 4 µ Hydro-RP 150 × 2 mm; Phenomenex, Inggris) dan dipisahkan menggunakan fase gerak isokratik yang terdiri dari 0,1% asam format:metanol 80:20 pada laju alir 0,2 ml/menit. Transisi reaksi yang dipilih dengan spektrometri massa dijelaskan oleh Lindh et al. 2011. Batas deteksi adalah 0,1 μg/L seperti yang dilaporkan dalam penelitian lain.
Konsentrasi klormequat urin dinyatakan sebagai μmol klormequat/mol kreatinin dan diubah menjadi μg klormequat/g kreatinin sebagaimana dilaporkan dalam penelitian sebelumnya (kalikan dengan 1,08).
Anresco Laboratories, LLC menguji sampel makanan gandum (25 konvensional dan 8 organik) dan gandum (9 konvensional) untuk chlormequat (San Francisco, CA, AS). Sampel dianalisis dengan modifikasi sesuai dengan metode yang dipublikasikan. LOD/LOQ untuk sampel gandum pada tahun 2022 dan untuk semua sampel gandum dan gandum pada tahun 2023 ditetapkan masing-masing pada 10/100 ppb dan 3/40 ppb. Informasi sampel terperinci dapat ditemukan di Tabel Informasi Pendukung S2.
Konsentrasi chlormequat dalam urin dikelompokkan berdasarkan lokasi geografis dan tahun pengumpulan, kecuali dua sampel yang dikumpulkan pada tahun 2017 dari Maryland Heights, Missouri, yang dikelompokkan dengan sampel lain tahun 2017 dari Charleston, South Carolina. Sampel yang berada di bawah batas deteksi chlormequat diperlakukan sebagai persentase deteksi dibagi dengan akar kuadrat 2. Data tidak terdistribusi secara normal, sehingga uji Kruskal-Wallis nonparametrik dan uji perbandingan ganda Dunn digunakan untuk membandingkan median antar kelompok. Semua perhitungan dilakukan di GraphPad Prism (Boston, MA).
Klormequat terdeteksi dalam 77 dari 96 sampel urin, yang mewakili 80% dari semua sampel urin. Dibandingkan dengan tahun 2017 dan 2018–2022, sampel tahun 2023 terdeteksi lebih sering: 16 dari 23 sampel (atau 69%) dan 17 dari 23 sampel (atau 74%), masing-masing, dan 45 dari 50 sampel (yaitu 90%). ) diuji. Sebelum tahun 2023, konsentrasi klormequat yang terdeteksi dalam kedua kelompok tersebut setara, sedangkan konsentrasi klormequat yang terdeteksi dalam sampel tahun 2023 secara signifikan lebih tinggi daripada dalam sampel dari tahun-tahun sebelumnya (Gambar 1A,B). Kisaran konsentrasi yang dapat dideteksi untuk sampel tahun 2017, 2018–2022, dan 2023 masing-masing adalah 0,22 hingga 5,4, 0,11 hingga 4,3, dan 0,27 hingga 52,8 mikrogram klormequat per gram kreatinin. Nilai median untuk semua sampel pada tahun 2017, 2018–2022, dan 2023 masing-masing adalah 0,46, 0,30, dan 1,4. Data ini menunjukkan bahwa paparan dapat berlanjut mengingat waktu paruh klormequat yang pendek di dalam tubuh, dengan tingkat paparan yang lebih rendah antara tahun 2017 dan 2022 dan tingkat paparan yang lebih tinggi pada tahun 2023.
Konsentrasi chlormequat untuk setiap sampel urin disajikan sebagai satu titik dengan batang di atas rata-rata dan batang galat yang mewakili +/- galat baku. Konsentrasi chlormequat urin dinyatakan dalam mcg chlormequat per gram kreatinin pada skala linier (A) dan skala logaritmik (B). Analisis varians Kruskal-Wallis nonparametrik dengan uji perbandingan berganda Dunn digunakan untuk menguji signifikansi statistik.
Sampel makanan yang dibeli di Amerika Serikat pada tahun 2022 dan 2023 menunjukkan kadar klormequat yang terdeteksi di semua kecuali dua dari 25 produk gandum tradisional, dengan konsentrasi berkisar dari tidak terdeteksi hingga 291 μg/kg, yang menunjukkan adanya klormequat dalam gandum. Prevalensi vegetarianisme tinggi. Sampel yang dikumpulkan pada tahun 2022 dan 2023 memiliki kadar rata-rata yang sama: masing-masing 90 µg/kg dan 114 µg/kg. Hanya satu sampel dari delapan produk gandum organik yang memiliki kandungan klormequat yang terdeteksi sebesar 17 µg/kg. Kami juga mengamati konsentrasi klormequat yang lebih rendah di dua dari sembilan produk gandum yang diuji: masing-masing 3,5 dan 12,6 μg/kg (Tabel 2).
Ini adalah laporan pertama pengukuran chlormequat urin pada orang dewasa yang tinggal di Amerika Serikat dan pada populasi di luar Inggris dan Swedia. Tren biomonitoring pestisida di antara lebih dari 1.000 remaja di Swedia mencatat tingkat deteksi chlormequat sebesar 100% dari tahun 2000 hingga 2017. Konsentrasi rata-rata pada tahun 2017 adalah 0,86 mikrogram chlormequat per gram kreatinin dan tampaknya telah menurun seiring berjalannya waktu, dengan tingkat rata-rata tertinggi adalah 2,77 pada tahun 2009 [16]. Di Inggris, biomonitoring menemukan konsentrasi chlormequat rata-rata yang jauh lebih tinggi yaitu 15,1 mikrogram chlormequat per gram kreatinin antara tahun 2011 dan 2012, meskipun sampel ini dikumpulkan dari orang-orang yang tinggal di daerah pertanian. tidak ada perbedaan dalam paparan. Insiden semprotan[15]. Studi kami terhadap sampel AS dari tahun 2017 hingga 2022 menemukan tingkat median yang lebih rendah dibandingkan dengan studi sebelumnya di Eropa, sementara pada sampel tahun 2023 tingkat median sebanding dengan sampel Swedia tetapi lebih rendah dari sampel Inggris (Tabel 1).
Perbedaan paparan antarwilayah dan titik waktu ini dapat mencerminkan perbedaan praktik pertanian dan status regulasi chlormequat, yang pada akhirnya memengaruhi kadar chlormequat dalam produk pangan. Misalnya, konsentrasi chlormequat dalam sampel urin secara signifikan lebih tinggi pada tahun 2023 dibandingkan tahun-tahun sebelumnya, yang dapat mencerminkan perubahan terkait tindakan regulasi EPA terkait chlormequat (termasuk batasan pangan chlormequat pada tahun 2018). Pasokan pangan AS dalam waktu dekat. Menaikkan standar konsumsi oat pada tahun 2020. Tindakan ini memungkinkan impor dan penjualan produk pertanian yang diolah dengan chlormequat, misalnya, dari Kanada. Keterlambatan antara perubahan regulasi EPA dan peningkatan konsentrasi chlormequat yang ditemukan dalam sampel urin pada tahun 2023 dapat dijelaskan oleh sejumlah keadaan, seperti keterlambatan dalam penerapan praktik pertanian yang menggunakan chlormequat, keterlambatan perusahaan AS dalam menyelesaikan perjanjian perdagangan, dan juga mengalami keterlambatan dalam pembelian oat karena menipisnya persediaan produk lama dan/atau masa simpan produk oat yang lebih lama.
Bahasa Indonesia: Untuk menentukan apakah konsentrasi yang diamati dalam sampel urin AS mencerminkan potensi paparan makanan terhadap chlormequat, kami mengukur chlormequat dalam produk oat dan gandum yang dibeli di AS pada tahun 2022 dan 2023. Produk oat mengandung chlormequat lebih sering daripada produk gandum, dan jumlah chlormequat dalam berbagai produk oat bervariasi, dengan tingkat rata-rata 104 ppb, mungkin karena pasokan dari Amerika Serikat dan Kanada, yang mungkin mencerminkan perbedaan dalam penggunaan atau penghentian penggunaan. antara produk yang diproduksi dari oat yang diolah dengan chlormequat. Sebaliknya, dalam sampel makanan Inggris, chlormequat lebih melimpah dalam produk berbasis gandum seperti roti, dengan chlormequat terdeteksi dalam 90% sampel yang dikumpulkan di Inggris antara Juli dan September 2022. Konsentrasi rata-rata adalah 60 ppb. Demikian pula, chlormequat juga terdeteksi dalam 82% sampel oat di Inggris pada konsentrasi rata-rata 1650 ppb, lebih dari 15 kali lebih tinggi daripada dalam sampel AS, yang mungkin menjelaskan konsentrasi urin yang lebih tinggi yang diamati dalam sampel Inggris.
Hasil biomonitoring kami menunjukkan bahwa paparan terhadap chlormequat terjadi sebelum tahun 2018, meskipun toleransi makanan terhadap chlormequat belum ditetapkan. Meskipun chlormequat tidak dikontrol dalam makanan di Amerika Serikat, dan tidak ada data historis tentang konsentrasi chlormequat dalam makanan yang dijual di Amerika Serikat, mengingat waktu paruh chlormequat yang pendek, kami menduga bahwa paparan ini mungkin disebabkan oleh makanan. Selain itu, prekursor kolin dalam produk gandum dan bubuk telur secara alami membentuk chlormequat pada suhu tinggi, seperti yang digunakan dalam pengolahan dan pembuatan makanan, yang menghasilkan konsentrasi chlormequat berkisar antara 5 hingga 40 ng/g. Hasil pengujian makanan kami menunjukkan bahwa beberapa sampel, termasuk produk oat organik, mengandung chlormequat pada tingkat yang mirip dengan yang dilaporkan dalam penelitian chlormequat yang terjadi secara alami, sementara banyak sampel lainnya mengandung kadar chlormequat yang lebih tinggi. Dengan demikian, kadar yang kami amati dalam urin hingga tahun 2023 kemungkinan besar disebabkan oleh paparan makanan terhadap chlormequat yang dihasilkan selama pengolahan dan pembuatan makanan. Kadar yang diamati pada tahun 2023 kemungkinan besar disebabkan oleh paparan makanan terhadap chlormequat yang diproduksi secara spontan dan produk impor yang diolah dengan chlormequat di bidang pertanian. Perbedaan paparan chlormequat di antara sampel kami mungkin juga disebabkan oleh lokasi geografis, pola makan yang berbeda, atau paparan pekerjaan terhadap chlormequat saat digunakan di rumah kaca dan pembibitan.
Studi kami menunjukkan bahwa ukuran sampel yang lebih besar dan sampel makanan yang diolah dengan chlormequat yang lebih beragam diperlukan untuk mengevaluasi sepenuhnya sumber makanan potensial chlormequat pada individu dengan paparan rendah. Studi mendatang yang mencakup analisis sampel urin dan makanan historis, kuesioner diet dan pekerjaan, pemantauan berkelanjutan chlormequat dalam makanan konvensional dan organik di Amerika Serikat, dan sampel biomonitoring akan membantu menjelaskan faktor umum paparan chlormequat pada populasi AS.
Kemungkinan peningkatan kadar chlormequat dalam urin dan sampel makanan di Amerika Serikat pada tahun-tahun mendatang masih harus ditentukan. Di Amerika Serikat, chlormequat saat ini hanya diperbolehkan dalam produk gandum dan oat impor, tetapi Badan Perlindungan Lingkungan saat ini sedang mempertimbangkan penggunaan pertaniannya dalam tanaman non-organik dalam negeri. Jika penggunaan dalam negeri tersebut disetujui bersamaan dengan praktik pertanian chlormequat yang meluas di luar negeri dan di dalam negeri, kadar chlormequat dalam oat, gandum, dan produk biji-bijian lainnya dapat terus meningkat, yang menyebabkan tingkat paparan chlormequat yang lebih tinggi. Total populasi AS.
Konsentrasi urin chlormequat saat ini dalam penelitian ini dan penelitian lainnya menunjukkan bahwa masing-masing donor sampel terpapar chlormequat pada tingkat yang berada di bawah dosis referensi (RfD) Badan Perlindungan Lingkungan AS yang dipublikasikan (0,05 mg/kg berat badan per hari), sehingga dapat diterima. Asupan harian beberapa kali lipat lebih rendah daripada nilai asupan yang dipublikasikan oleh Otoritas Keamanan Pangan Eropa (ADI) (0,04 mg/kg berat badan/hari). Namun, kami mencatat bahwa penelitian toksikologi chlormequat yang dipublikasikan menunjukkan bahwa evaluasi ulang terhadap ambang batas keamanan ini mungkin diperlukan. Misalnya, tikus dan babi yang terpapar dosis di bawah RfD dan ADI saat ini (masing-masing 0,024 dan 0,0023 mg/kg berat badan/hari) menunjukkan penurunan kesuburan. Dalam penelitian toksikologi lain, paparan selama kehamilan terhadap dosis yang setara dengan tingkat tanpa efek samping yang teramati (NOAEL) sebesar 5 mg/kg (digunakan untuk menghitung dosis referensi Badan Perlindungan Lingkungan AS) mengakibatkan perubahan dalam pertumbuhan dan metabolisme janin, serta perubahan dalam komposisi tubuh. Tikus neonatus. Selain itu, ambang batas regulasi tidak memperhitungkan efek buruk campuran bahan kimia yang dapat memengaruhi sistem reproduksi, yang telah terbukti memiliki efek aditif atau sinergis pada dosis yang lebih rendah daripada paparan bahan kimia individual, yang menyebabkan potensi masalah kesehatan. Kekhawatiran tentang konsekuensi yang terkait dengan tingkat paparan saat ini, terutama bagi mereka dengan tingkat paparan yang lebih tinggi pada populasi umum di Eropa dan AS.
Studi percontohan paparan bahan kimia baru di Amerika Serikat ini menunjukkan bahwa chlormequat terdapat dalam makanan AS, terutama dalam produk oat, serta dalam mayoritas sampel urin yang terdeteksi yang dikumpulkan dari hampir 100 orang di AS, yang menunjukkan paparan berkelanjutan terhadap chlormequat. Selain itu, tren dalam data ini menunjukkan bahwa tingkat paparan telah meningkat dan dapat terus meningkat di masa mendatang. Mengingat masalah toksikologi yang terkait dengan paparan chlormequat dalam penelitian hewan, dan paparan luas populasi umum terhadap chlormequat di negara-negara Eropa (dan sekarang kemungkinan di Amerika Serikat), ditambah dengan penelitian epidemiologi dan hewan, ada kebutuhan mendesak untuk memantau chlormequat dalam makanan dan manusia Chlormequat. Penting untuk memahami potensi bahaya kesehatan dari bahan kimia pertanian ini pada tingkat paparan yang signifikan terhadap lingkungan, terutama selama kehamilan.
Waktu posting: 29-Mei-2024