Klormequat adalahpengatur pertumbuhan tanamanPenggunaan klormequat dalam tanaman serealia semakin meningkat di Amerika Utara. Studi toksikologi menunjukkan bahwa paparan klormequat dapat mengurangi kesuburan dan membahayakan janin yang sedang berkembang pada dosis di bawah dosis harian yang diizinkan yang ditetapkan oleh otoritas pengatur. Di sini, kami melaporkan keberadaan klormequat dalam sampel urin yang dikumpulkan dari populasi AS, dengan tingkat deteksi 69%, 74%, dan 90% pada sampel yang dikumpulkan pada tahun 2017, 2018–2022, dan 2023. Dari tahun 2017 hingga 2022, konsentrasi klormequat yang rendah terdeteksi dalam sampel, dan dari tahun 2023, konsentrasi klormequat dalam sampel meningkat secara signifikan. Kami juga memperhatikan bahwa klormequat lebih sering ditemukan dalam produk oat. 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 terhadap kesehatan manusia.
Studi ini melaporkan deteksi pertama klormequat, suatu bahan kimia pertanian dengan toksisitas perkembangan dan reproduksi, pada populasi AS dan dalam pasokan makanan AS. Meskipun kadar bahan kimia yang 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 klormequat yang lebih luas dalam makanan dan sampel manusia di Amerika Serikat, serta studi toksikologi dan epidemiologi. Studi epidemiologi klormequat sangat penting, karena bahan kimia ini merupakan kontaminan baru dengan efek kesehatan buruk yang telah didokumentasikan pada dosis rendah dalam penelitian hewan.
Klormequat adalah bahan kimia pertanian yang pertama kali terdaftar 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 (sebagian besar 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 menjadi bengkok, yang menyulitkan panen. Di Inggris dan Uni Eropa, klormequat umumnya merupakan residu pestisida yang paling banyak terdeteksi pada serealia dan biji-bijian, seperti yang didokumentasikan dalam studi pemantauan jangka panjang [2, 3].
Meskipun klormequat disetujui untuk digunakan pada tanaman di beberapa bagian Eropa dan Amerika Utara, senyawa ini menunjukkan sifat toksikologi berdasarkan studi eksperimental pada hewan yang telah dilakukan dan yang baru-baru ini dipublikasikan. Efek paparan klormequat terhadap toksisitas reproduksi dan kesuburan pertama kali dijelaskan pada awal tahun 1980-an oleh peternak babi Denmark yang mengamati penurunan kinerja reproduksi pada babi yang diberi pakan biji-bijian yang diberi klormequat. Pengamatan ini kemudian diteliti dalam percobaan laboratorium terkontrol pada babi dan tikus, di mana babi betina yang diberi pakan biji-bijian yang diberi klormequat menunjukkan gangguan siklus estrus dan perkawinan dibandingkan dengan hewan kontrol yang diberi pakan tanpa klormequat. Selain itu, tikus jantan yang terpapar klormequat melalui makanan atau air minum selama perkembangan menunjukkan penurunan kemampuan untuk membuahi sperma secara in vitro. Studi toksisitas reproduksi klormequat baru-baru ini menunjukkan bahwa paparan tikus terhadap klormequat selama periode perkembangan yang sensitif, termasuk kehamilan dan awal kehidupan, mengakibatkan pubertas 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 kelainan pertumbuhan dan metabolisme janin. Studi lain tidak menemukan efek klormequat pada fungsi reproduksi pada tikus betina dan babi jantan, dan tidak ada studi lanjutan yang menemukan efek klormequat pada kesuburan tikus jantan yang terpapar klormequat selama perkembangan dan kehidupan pascanatal. Data yang tidak konsisten 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, investigasi lebih lanjut diperlukan.
Meskipun studi toksikologi terbaru telah menunjukkan efek klormequat pada perkembangan, reproduksi, dan sistem endokrin, mekanisme terjadinya efek toksikologi ini masih belum diketahui. Beberapa studi menunjukkan bahwa klormequat mungkin tidak bekerja melalui mekanisme yang jelas dari bahan kimia pengganggu endokrin, 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 klormequat banyak terdapat dalam makanan umum di Eropa, jumlah studi biomonitoring yang menilai paparan manusia terhadap klormequat relatif kecil. Klormequat memiliki waktu paruh yang singkat dalam tubuh, sekitar 2–3 jam, dan dalam studi yang melibatkan sukarelawan manusia, sebagian besar dosis eksperimental dikeluarkan dari tubuh dalam waktu 24 jam. Dalam sampel populasi umum dari Inggris dan Swedia, klormequat terdeteksi dalam urin hampir 100% peserta studi dengan frekuensi dan konsentrasi yang jauh lebih tinggi daripada pestisida lain seperti klorpirifos, piretroid, tiabendazol, dan metabolit mankozeb. Studi pada babi menunjukkan bahwa klormequat 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 mungkin terkait dengan bahaya reproduksi akibat bahan kimia tersebut. Terdapat 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 klormequat dalam gandum, jelai, dan produk hewani tertentu yang diimpor, sehingga klormequat dapat diimpor ke dalam pasokan makanan AS. Kandungan gandum yang diizinkan kemudian ditingkatkan pada tahun 2020. Untuk mengkarakterisasi dampak keputusan ini terhadap kejadian dan prevalensi klormequat pada populasi dewasa AS, studi percontohan ini mengukur jumlah klormequat dalam urin orang-orang dari tiga wilayah geografis AS dari tahun 2017 hingga 2023 dan sekali lagi pada tahun 2022, serta kandungan klormequat dalam produk gandum dan oat 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 dan telah memberikan persetujuan pada saat persalinan sesuai dengan protokol yang disetujui oleh Dewan Peninjauan Institusional (IRB) tahun 2017 dari Universitas Kedokteran Carolina Selatan (MUSC, Charleston, SC, AS). Sampel disimpan pada suhu 4°C hingga 4 jam, kemudian dibagi dan dibekukan pada suhu -80°C. Dua puluh lima sampel urin dewasa dibeli dari Lee Biosolutions, Inc (Maryland Heights, MO, AS) pada November 2022, mewakili satu sampel yang dikumpulkan dari Oktober 2017 hingga September 2022, dan dikumpulkan dari sukarelawan (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 sukarelawan 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 dibagi menjadi beberapa bagian dan dibekukan pada suhu -20°C. Perusahaan pemasok telah memperoleh persetujuan IRB yang diperlukan untuk memproses sampel manusia dan persetujuan untuk pengumpulan sampel. Tidak ada informasi pribadi yang diberikan dalam sampel yang diuji. Semua sampel dikirim dalam keadaan beku untuk analisis. Informasi sampel terperinci dapat ditemukan dalam Tabel S1 Informasi Pendukung.
Kuantifikasi kloromkuat dalam sampel urin manusia ditentukan dengan LC-MS/MS di Laboratorium Penelitian HSE (Buxton, Inggris) sesuai dengan metode yang dipublikasikan oleh Lindh dkk. Sedikit dimodifikasi pada tahun 2011. Secara singkat, sampel disiapkan dengan mencampur 200 μl urin yang tidak disaring dengan 1,8 ml amonium asetat 0,01 M yang mengandung standar internal. 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 dimuat ke kolom LC C18 (Synergi 4 µ Hydro-RP 150 × 2 mm; Phenomenex, UK) dan dipisahkan menggunakan fase gerak isokratik yang terdiri dari asam format 0,1%:metanol 80:20 dengan laju alir 0,2 ml/menit. Transisi reaksi yang dipilih berdasarkan spektrometri massa dijelaskan oleh Lindh dkk. 2011. Batas deteksi adalah 0,1 μg/L seperti yang dilaporkan dalam penelitian lain.
Konsentrasi klormequat dalam urin dinyatakan sebagai μmol klormequat/mol kreatinin dan dikonversi menjadi μg klormequat/g kreatinin seperti yang dilaporkan dalam penelitian sebelumnya (kalikan dengan 1,08).
Anresco Laboratories, LLC menguji sampel makanan berupa oat (25 konvensional dan 8 organik) dan gandum (9 konvensional) untuk klormequat (San Francisco, CA, AS). Sampel dianalisis dengan modifikasi sesuai dengan 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 pada 10/100 ppb dan 3/40 ppb. Informasi sampel terperinci dapat ditemukan di Tabel S2 Informasi Pendukung.
Konsentrasi kloromekuat 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 tahun 2017 lainnya dari Charleston, South Carolina. Sampel di bawah batas deteksi kloromekuat diperlakukan sebagai persentase deteksi dibagi dengan akar kuadrat dari 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 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 (Tabel 1). Sebelum tahun 2023, konsentrasi klormequat yang terdeteksi pada kedua kelompok tersebut setara, sedangkan konsentrasi klormequat yang terdeteksi pada sampel tahun 2023 secara signifikan lebih tinggi daripada pada sampel dari tahun-tahun sebelumnya (Gambar 1A,B). Rentang 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 klormekuat 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 mungkin berlanjut mengingat waktu paruh klormekuat yang pendek 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 individu disajikan sebagai satu titik dengan batang di atas nilai rata-rata dan batang kesalahan yang mewakili +/- kesalahan standar. Konsentrasi klormequat urin dinyatakan dalam mcg klormequat per gram kreatinin pada skala linier 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 menunjukkan adanya klormequat dalam oat. Prevalensi vegetarianisme 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 kandungan klormequat yang 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 klormequat 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 100% untuk klormequat dari tahun 2000 hingga 2017. Konsentrasi rata-rata pada tahun 2017 adalah 0,86 mikrogram klormequat per gram kreatinin dan tampaknya telah menurun dari waktu ke waktu, dengan tingkat rata-rata tertinggi adalah 2,77 pada tahun 2009. Di Inggris, biomonitoring menemukan konsentrasi klormequat rata-rata yang jauh lebih tinggi yaitu 15,1 mikrogram klormequat 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 penyemprotan[15]. Studi kami terhadap sampel AS dari tahun 2017 hingga 2022 menemukan tingkat median yang lebih rendah dibandingkan dengan studi sebelumnya di Eropa, sedangkan pada sampel tahun 2023 tingkat mediannya sebanding dengan sampel Swedia tetapi lebih rendah daripada sampel Inggris.
Perbedaan paparan antar wilayah dan titik waktu ini mungkin mencerminkan perbedaan praktik pertanian dan status regulasi klormequat, yang pada akhirnya memengaruhi kadar klormequat dalam produk makanan. Misalnya, konsentrasi klormequat dalam sampel urin secara signifikan lebih tinggi pada tahun 2023 dibandingkan tahun-tahun sebelumnya, yang mungkin mencerminkan perubahan terkait tindakan regulasi EPA terkait klormequat (termasuk batasan makanan klormequat pada tahun 2018). Pasokan makanan AS dalam waktu dekat. Meningkatkan standar konsumsi oat pada tahun 2020. Tindakan ini memungkinkan impor dan penjualan produk pertanian yang diolah dengan klormequat, misalnya, dari Kanada. Keterlambatan antara perubahan regulasi EPA dan peningkatan konsentrasi klormequat yang ditemukan dalam sampel urin pada tahun 2023 dapat dijelaskan oleh sejumlah keadaan, seperti keterlambatan dalam adopsi praktik pertanian yang menggunakan klormequat, keterlambatan oleh perusahaan AS dalam menegosiasikan perjanjian perdagangan, dan individu swasta. mengalami keterlambatan dalam pembelian gandum karena menipisnya stok produk lama dan/atau karena masa simpan produk gandum yang lebih lama.
Untuk menentukan apakah konsentrasi yang diamati dalam sampel urin AS mencerminkan potensi paparan klormequat melalui makanan, kami mengukur klormequat dalam produk gandum dan oat yang dibeli di AS pada tahun 2022 dan 2023. Produk oat lebih sering mengandung klormequat daripada produk gandum, dan jumlah klormequat dalam berbagai produk oat bervariasi, dengan tingkat rata-rata 104 ppb, kemungkinan karena pasokan dari Amerika Serikat dan Kanada, yang mungkin mencerminkan perbedaan penggunaan atau tidak digunakan antara produk yang dihasilkan dari oat yang diolah dengan klormequat. Sebaliknya, dalam sampel makanan Inggris, klormequat lebih banyak ditemukan dalam produk berbasis gandum seperti roti, dengan klormequat terdeteksi dalam 90% sampel yang dikumpulkan di Inggris antara Juli dan September 2022. Konsentrasi rata-ratanya adalah 60 ppb. Demikian pula, klormequat juga terdeteksi dalam 82% sampel gandum Inggris dengan 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 tentang 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, sehingga 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 mirip dengan yang dilaporkan dalam studi tentang klormequat yang terjadi secara alami, sementara banyak sampel lain mengandung kadar klormequat yang lebih tinggi. Dengan demikian, kadar yang kami amati dalam urin hingga tahun 2023 kemungkinan disebabkan oleh paparan klormequat melalui makanan yang dihasilkan selama pengolahan dan pembuatan makanan. Tingkat yang diamati pada tahun 2023 kemungkinan disebabkan oleh paparan makanan terhadap klormequat yang diproduksi secara alami dan produk impor yang diolah dengan klormequat dalam pertanian. Perbedaan paparan klormequat di antara sampel kami mungkin juga disebabkan oleh lokasi geografis, pola makan yang berbeda, atau paparan kerja terhadap klormequat ketika digunakan di rumah kaca dan pembibitan.
Studi kami menunjukkan bahwa ukuran sampel yang lebih besar dan sampel makanan yang diolah dengan klormequat yang lebih beragam diperlukan untuk mengevaluasi sepenuhnya potensi sumber makanan klormequat pada individu dengan paparan rendah. Studi di masa mendatang, termasuk analisis sampel urin dan makanan historis, kuesioner diet dan pekerjaan, pemantauan berkelanjutan terhadap klormequat dalam makanan konvensional dan organik di Amerika Serikat, dan sampel biomonitoring, akan membantu menjelaskan faktor-faktor umum paparan klormequat pada populasi AS.
Kemungkinan peningkatan kadar klormequat dalam sampel urin dan makanan di Amerika Serikat dalam beberapa tahun mendatang masih perlu ditentukan. Di Amerika Serikat, klormequat saat ini hanya diizinkan dalam produk gandum dan oat impor, tetapi Badan Perlindungan Lingkungan (EPA) saat ini sedang mempertimbangkan penggunaannya dalam pertanian pada tanaman non-organik domestik. Jika penggunaan domestik tersebut disetujui bersamaan dengan praktik pertanian klormequat yang meluas di luar negeri dan di dalam negeri, kadar klormequat dalam oat, gandum, dan produk biji-bijian lainnya dapat terus meningkat, yang menyebabkan peningkatan paparan klormequat. Total populasi AS.
Konsentrasi klormequat dalam urin saat ini dalam penelitian ini dan penelitian lainnya menunjukkan bahwa masing-masing donor sampel terpapar klormequat pada tingkat yang berada di bawah dosis referensi (RfD) yang dipublikasikan oleh Badan Perlindungan Lingkungan AS (0,05 mg/kg berat badan per hari), sehingga dapat diterima. Asupan harian beberapa orde besarnya 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 klormequat yang dipublikasikan menunjukkan bahwa evaluasi ulang 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 diamati (NOAEL) sebesar 5 mg/kg (digunakan untuk menghitung dosis referensi Badan Perlindungan Lingkungan AS) mengakibatkan perubahan pertumbuhan dan metabolisme janin, serta perubahan komposisi tubuh. Tikus neonatal. Selain itu, ambang batas peraturan tidak memperhitungkan efek buruk dari 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, menyebabkan potensi masalah kesehatan reproduksi. Kekhawatiran tentang konsekuensi yang terkait dengan tingkat paparan saat ini, khususnya bagi mereka yang memiliki tingkat paparan lebih tinggi di populasi umum di Eropa dan AS.
Studi percontohan tentang paparan bahan kimia baru di Amerika Serikat ini menunjukkan bahwa klormequat terdapat dalam makanan AS, terutama dalam produk gandum, serta dalam sebagian besar sampel urin yang terdeteksi yang dikumpulkan dari hampir 100 orang di AS, yang mengindikasikan paparan klormequat yang berkelanjutan. Lebih lanjut, tren dalam data ini menunjukkan bahwa tingkat paparan telah meningkat dan mungkin akan terus meningkat di masa mendatang. Mengingat kekhawatiran toksikologi yang terkait dengan paparan klormequat dalam studi hewan, dan paparan luas populasi umum terhadap klormequat di negara-negara Eropa (dan sekarang kemungkinan di Amerika Serikat), ditambah dengan studi epidemiologi dan hewan, ada kebutuhan mendesak untuk memantau klormequat dalam makanan dan manusia. Penting untuk memahami potensi bahaya kesehatan dari bahan kimia pertanian ini pada tingkat paparan yang signifikan secara lingkungan, terutama selama kehamilan.
Waktu posting: 04 Juni 2024