Chlormequat adalahpengatur pertumbuhan tanamanyang penggunaannya dalam tanaman serealia meningkat di Amerika Utara. Studi toksikologi telah menunjukkan bahwa paparan chlormequat dapat mengurangi kesuburan dan membahayakan perkembangan janin pada dosis di bawah dosis harian yang diizinkan yang ditetapkan oleh otoritas pengatur. Di sini, kami melaporkan keberadaan chlormequat 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 chlormequat terdeteksi dalam sampel, dan mulai tahun 2023, konsentrasi chlormequat dalam sampel meningkat secara signifikan. Kami juga memperhatikan bahwa chlormequat ditemukan lebih sering dalam produk oat. Hasil ini dan data toksisitas untuk chlormequat menimbulkan kekhawatiran tentang tingkat paparan saat ini dan menyerukan pengujian toksisitas yang lebih ekstensif, pengawasan makanan, dan studi epidemiologi untuk menilai dampak paparan chlormequat terhadap kesehatan manusia.
Studi ini melaporkan deteksi pertama klormequat, suatu agrokimia dengan toksisitas perkembangan dan reproduksi, pada populasi dan pasokan pangan AS. Meskipun kadar zat kimia tersebut serupa ditemukan dalam sampel urin dari tahun 2017 hingga 2022, kadar yang meningkat secara signifikan ditemukan dalam sampel tahun 2023. Penelitian ini menyoroti perlunya pemantauan yang lebih luas terhadap klormequat dalam sampel makanan dan manusia di Amerika Serikat, serta toksikologi dan studi epidemiologi klormequat, karena zat 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 terdaftar di Amerika Serikat pada tahun 1962 sebagai zat pengatur tumbuh. Meskipun saat ini hanya diizinkan untuk digunakan pada tanaman hias di Amerika Serikat, keputusan Badan Perlindungan Lingkungan (EPA) AS pada tahun 2018 mengizinkan impor produk pangan (kebanyakan biji-bijian) yang diolah dengan klormequat [1]. Di Uni Eropa, Inggris, dan Kanada, klormequat disetujui untuk digunakan pada tanaman pangan, terutama gandum, oat, dan jelai. Klormequat dapat mengurangi tinggi batang, sehingga mengurangi kemungkinan tanaman terpilin, sehingga menyulitkan panen. Di Inggris dan Uni Eropa, klormequat umumnya merupakan residu pestisida yang paling banyak terdeteksi pada sereal dan sereal, sebagaimana didokumentasikan dalam studi pemantauan jangka panjang [2, 3].
Meskipun chlormequat telah disetujui untuk digunakan pada tanaman pangan di beberapa wilayah Eropa dan Amerika Utara, ia menunjukkan sifat toksikologi berdasarkan studi eksperimental hewan yang telah lama ada dan yang baru-baru ini dipublikasikan. Efek paparan chlormequat terhadap 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 diberi chlormequat. Observasi ini kemudian diperiksa dalam percobaan laboratorium terkontrol pada babi dan tikus, di mana babi betina yang diberi biji-bijian yang diberi chlormequat menunjukkan gangguan dalam siklus estrus dan perkawinan dibandingkan dengan hewan kontrol yang diberi diet 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 chlormequat terbaru 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 jantan, dan penurunan kadar testosteron. Studi toksisitas perkembangan juga menunjukkan bahwa paparan klormequat selama kehamilan dapat menyebabkan pertumbuhan janin dan kelainan metabolik. Studi lain tidak menemukan efek klormequat terhadap fungsi reproduksi mencit betina dan babi jantan, dan tidak ada studi lanjutan yang menemukan efek klormequat terhadap kesuburan mencit jantan yang terpapar klormequat selama perkembangan dan kehidupan pascanatal. Data yang meragukan mengenai klormequat dalam literatur toksikologi mungkin disebabkan oleh perbedaan dosis dan pengukuran uji, serta pilihan organisme model dan jenis kelamin hewan percobaan. Oleh karena itu, diperlukan investigasi lebih lanjut.
Meskipun studi toksikologi terbaru telah menunjukkan efek klormequat terhadap perkembangan, reproduksi, dan sistem endokrin, mekanisme terjadinya efek toksikologi ini belum diketahui. Beberapa studi menunjukkan bahwa klormequat mungkin tidak bekerja melalui mekanisme zat pengganggu endokrin yang telah 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 umum Eropa, 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. 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 ditemukan dalam serum dan dapat ditransfer ke dalam susu, tetapi matriks ini belum dipelajari pada manusia atau model hewan percobaan lainnya, meskipun keberadaannya dalam serum dan susu dapat dikaitkan dengan bahaya reproduksi dari bahan kimia tersebut. Ada efek penting dari paparan selama kehamilan dan pada bayi.
Pada April 2018, Badan Perlindungan Lingkungan AS (EPA) mengumumkan tingkat toleransi pangan yang dapat diterima untuk chlormequat dalam oat, gandum, barley, dan produk hewani tertentu yang diimpor, sehingga memungkinkan chlormequat untuk diimpor ke dalam pasokan pangan AS. Kandungan oat yang diizinkan kemudian ditingkatkan pada tahun 2020. Untuk mengkarakterisasi dampak keputusan ini terhadap keberadaan dan prevalensi chlormequat pada populasi dewasa AS, studi percontohan ini mengukur jumlah chlormequat dalam urin orang-orang dari tiga wilayah geografis AS dari tahun 2017 hingga 2023 dan kembali pada tahun 2022, serta kandungan chlormequat dalam 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 ibu hamil yang identitasnya dirahasiakan dan menyetujui persalinan sesuai dengan 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 dewasa dibeli dari Lee Biosolutions, Inc (Maryland Heights, MO, AS) pada bulan November 2022, mewakili satu sampel yang dikumpulkan dari Oktober 2017 hingga September 2022, dan dikumpulkan dari relawan (13 pria dan 12 wanita) yang dipinjamkan ke 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 Juni 2023 dibeli dari BioIVT, LLC (Westbury, NY, AS). Sampel disimpan pada suhu 4°C hingga semua sampel terkumpul, kemudian dialiquot dan dibekukan pada suhu -20°C. Perusahaan pemasok telah memperoleh persetujuan IRB yang diperlukan untuk memproses sampel manusia dan menyetujui pengumpulan sampel. Tidak ada informasi pribadi yang diberikan dalam sampel yang diuji. Semua sampel dikirim dalam keadaan beku untuk dianalisis. Informasi sampel selengkapnya dapat ditemukan pada Tabel Informasi Tambahan S1.
Kuantifikasi klormequat dalam sampel urin manusia ditentukan dengan LC-MS/MS di Laboratorium Penelitian HSE (Buxton, Inggris) sesuai dengan metode yang dipublikasikan oleh Lindh dkk., yang sedikit dimodifikasi pada tahun 2011. Singkatnya, sampel disiapkan dengan mencampurkan 200 μl urin yang belum disaring dengan 1,8 ml larutan baku internal yang mengandung amonium asetat 0,01 M. Sampel kemudian diekstraksi menggunakan kolom HCX-Q, dikondisikan terlebih dahulu dengan metanol, kemudian dengan amonium asetat 0,01 M, dicuci dengan amonium asetat 0,01 M, dan dielusi dengan asam format 1% 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 dengan laju alir 0,2 ml/menit. Transisi reaksi yang dipilih melalui spektrometri massa telah dijelaskan oleh Lindh dkk. 2011. Batas deteksi adalah 0,1 μg/L sebagaimana dilaporkan dalam penelitian lain.
Konsentrasi chlormequat urin dinyatakan sebagai μmol chlormequat/mol kreatinin dan diubah menjadi μg chlormequat/g kreatinin seperti yang dilaporkan dalam penelitian sebelumnya (kalikan dengan 1,08).
Anresco Laboratories, LLC menguji sampel makanan oat (25 konvensional dan 8 organik) dan gandum (9 konvensional) untuk kandungan chlormequat (San Francisco, CA, AS). Sampel dianalisis dengan modifikasi sesuai metode yang dipublikasikan [19]. LOD/LOQ untuk sampel oat pada tahun 2022 dan untuk semua sampel gandum dan oat pada tahun 2023 ditetapkan masing-masing sebesar 10/100 ppb dan 3/40 ppb. Informasi sampel selengkapnya dapat ditemukan pada Tabel Informasi Tambahan S2.
Konsentrasi chlormequat urin dikelompokkan berdasarkan lokasi geografis dan tahun pengumpulan, kecuali dua sampel yang dikumpulkan pada tahun 2017 dari Maryland Heights, Missouri, yang dikelompokkan bersama sampel lain dari tahun 2017 dari Charleston, Carolina Selatan. Sampel yang berada di bawah batas deteksi chlormequat diperlakukan sebagai persentase deteksi dibagi dengan akar kuadrat 2. Data tidak terdistribusi normal, sehingga uji Kruskal-Wallis nonparametrik dan uji perbandingan berganda Dunn digunakan untuk membandingkan median antar kelompok. Semua perhitungan dilakukan di GraphPad Prism (Boston, MA).
Klormequat terdeteksi pada 77 dari 96 sampel urin, mewakili 80% dari seluruh 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 (Tabel 1). Sebelum tahun 2023, konsentrasi klormequat yang terdeteksi pada kedua kelompok setara, sementara konsentrasi klormequat yang terdeteksi pada sampel tahun 2023 secara signifikan lebih tinggi dibandingkan sampel dari tahun-tahun sebelumnya (Gambar 1A,B). Kisaran konsentrasi yang terdeteksi 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 klormequat untuk setiap sampel urin disajikan sebagai satu titik dengan batang di atas rata-rata dan batang galat yang mewakili +/- galat baku. Konsentrasi klormequat urin dinyatakan dalam mcg klormequat per gram kreatinin pada skala linear dan skala logaritmik. 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 oat tradisional, dengan konsentrasi berkisar dari tidak terdeteksi hingga 291 μg/kg, yang mengindikasikan adanya klormequat dalam oat. Prevalensi vegetarianisme cukup tinggi. Sampel yang dikumpulkan pada tahun 2022 dan 2023 memiliki kadar rata-rata yang serupa: masing-masing 90 μg/kg dan 114 μg/kg. Hanya satu sampel dari delapan produk oat organik yang memiliki kadar klormequat terdeteksi sebesar 17 μg/kg. Kami juga mengamati konsentrasi klormequat yang lebih rendah pada dua dari sembilan produk gandum yang diuji: masing-masing 3,5 dan 12,6 μg/kg.
Ini adalah laporan pertama pengukuran chlormequat urin pada orang dewasa yang tinggal di Amerika Serikat dan populasi di luar Inggris dan Swedia. Tren biomonitoring pestisida di antara lebih dari 1.000 remaja di Swedia mencatat tingkat deteksi 100% untuk chlormequat dari tahun 2000 hingga 2017. Konsentrasi rata-rata pada tahun 2017 adalah 0,86 mikrogram chlormequat per gram kreatinin dan tampaknya telah menurun seiring waktu, dengan tingkat rata-rata tertinggi adalah 2,77 pada tahun 2009. 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.
Perbedaan paparan antarwilayah dan titik waktu ini mungkin 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 mungkin mencerminkan perubahan terkait tindakan regulasi EPA terkait chlormequat (termasuk batasan pangan chlormequat pada tahun 2018). Pasokan pangan AS dalam waktu dekat. Meningkatkan standar konsumsi oat pada tahun 2020. Tindakan ini memungkinkan impor dan penjualan produk pertanian yang diolah dengan chlormequat, misalnya, dari Kanada. Kesenjangan antara perubahan regulasi EPA dan peningkatan konsentrasi chlormequat yang ditemukan dalam sampel urin pada tahun 2023 dapat dijelaskan oleh sejumlah keadaan, seperti keterlambatan penerapan praktik pertanian yang menggunakan chlormequat, keterlambatan perusahaan AS dalam menegosiasikan perjanjian perdagangan, dan individu swasta. mengalami keterlambatan dalam pembelian gandum karena menipisnya stok produk lama dan/atau karena umur simpan produk gandum yang lebih panjang.
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 lebih sering mengandung chlormequat daripada produk gandum, dan jumlah chlormequat dalam berbagai produk oat bervariasi, dengan kadar rata-rata 104 ppb, kemungkinan karena pasokan dari Amerika Serikat dan Kanada, yang mungkin mencerminkan perbedaan penggunaan atau penghentian penggunaan antara produk yang diproduksi dari oat yang diolah dengan chlormequat. Sebaliknya, dalam sampel makanan di Inggris, chlormequat lebih melimpah dalam produk berbasis gandum seperti roti, dengan chlormequat terdeteksi pada 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 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 klormequat terjadi sebelum tahun 2018, meskipun toleransi diet terhadap klormequat belum ditetapkan. Meskipun klormequat tidak dikontrol dalam makanan di Amerika Serikat, dan tidak ada data historis mengenai konsentrasi klormequat dalam makanan yang dijual di Amerika Serikat, mengingat waktu paruh klormequat yang pendek, kami menduga bahwa paparan ini mungkin berasal dari makanan. Selain itu, prekursor kolin dalam produk gandum dan bubuk telur secara alami membentuk klormequat pada suhu tinggi, seperti yang digunakan dalam pengolahan dan pembuatan makanan, menghasilkan konsentrasi klormequat berkisar antara 5 hingga 40 ng/g. Hasil pengujian makanan kami menunjukkan bahwa beberapa sampel, termasuk produk oat organik, mengandung klormequat pada tingkat yang serupa dengan yang dilaporkan dalam studi klormequat alami, sementara banyak sampel lain mengandung kadar klormequat yang lebih tinggi. Dengan demikian, kadar yang kami amati dalam urin hingga tahun 2023 kemungkinan besar disebabkan oleh paparan klormequat dalam makanan yang dihasilkan selama pengolahan dan pembuatan makanan. Kadar yang teramati 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 secara menyeluruh potensi sumber makanan chlormequat pada individu dengan paparan rendah. Studi mendatang, termasuk analisis sampel urin dan makanan sebelumnya, kuesioner diet dan pekerjaan, pemantauan berkelanjutan chlormequat dalam makanan konvensional dan organik di Amerika Serikat, dan sampel biomonitoring, akan membantu menjelaskan faktor-faktor umum paparan chlormequat pada populasi AS.
Kemungkinan peningkatan kadar chlormequat dalam urin dan sampel makanan di Amerika Serikat dalam beberapa tahun mendatang masih harus dipastikan. Di Amerika Serikat, chlormequat saat ini hanya diperbolehkan dalam produk oat dan gandum impor, tetapi Badan Perlindungan Lingkungan (EPA) sedang mempertimbangkan penggunaan pertaniannya pada tanaman non-organik domestik. Jika penggunaan domestik 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 keduanya 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 studi 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 studi 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, sehingga berpotensi menimbulkan masalah kesehatan reproduksi. Kekhawatiran tentang konsekuensi yang terkait dengan tingkat paparan saat ini, terutama bagi mereka yang memiliki tingkat paparan lebih tinggi pada populasi umum di Eropa dan AS, masih ada.
Studi percontohan paparan bahan kimia baru di Amerika Serikat ini menunjukkan bahwa chlormequat hadir dalam makanan AS, terutama dalam produk oat, serta di sebagian besar 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 kekhawatiran toksikologi yang terkait dengan paparan chlormequat dalam studi hewan, dan paparan luas populasi umum terhadap chlormequat di negara-negara Eropa (dan sekarang kemungkinan di Amerika Serikat), ditambah dengan studi epidemiologi dan hewan, ada kebutuhan mendesak untuk memantau chlormequat dalam makanan dan manusia. Penting untuk memahami potensi bahaya kesehatan dari bahan kimia pertanian ini pada tingkat paparan yang signifikan terhadap lingkungan, terutama selama kehamilan.
Waktu posting: 04-Jun-2024