Efectos nocivos del herbicida 2,4-D

La exposición a herbicidas en neonatos, descrita en este artículo, se detectó a partir de la realización de un estudio de biomonitoreo, el cual se planteó por la preocupación e interés académico en identificar la probable presencia de agroquímicos en esta población. La muestra estuvo conformada por 280 neonatos de un Hospital Universitario. La determinación de herbicidas fue por cromatografía líquida de alta resolución acoplada a espectrometría de masas en tándem (HPLC-MS/MS). Se estudiaron nueve herbicidas, de los cuales se encontraron tres: Molinato en 67 neonatos (23,9%), media estadística de 408, DE 229,3; 2-4D en 64 neonatos (22,8%), media 38, DE 5,6; Glufosinato en 34, (12,1%), media 575, DE 385,2. Ninguna de las madres reportó antecedentes de exposición voluntaria a herbicidas; la vía materna es la vía de exposición. A partir de este tipo de seguimiento la magnitud de los herbicidas presentes en la población neonatal no puede subestimarse, ya que sal menos el 50% de la población mundial vive en ciudades y se espera que este número aumente al 60% para 2030.

Exposure to herbicides in neonates, described in this article, was detected from the realization of a biomonitoring study, which was proposed due to the concern and academic interest on identifying the probable presence of agrochemicals in this population. The sample consisted of 280 neonates from a University Hospital. The determination of herbicides was by high performance liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry (HPLC-MS/MS). Nine herbicides were studied, from which three were found: Molinate in 67 neonates (23.9%), statistical mean of 408, SD 229.3; 2-4D in 64 neonates (22.8%), mean 38, SD 5.6; Glufosinate in 34, (12.1%), mean 575, SD 385.2. None of the mothers reported a history of voluntary exposure to herbicides; the maternal route is the route of exposure. From this type of monitoring, the magnitude of herbicides present in the neonatal population cannot be underestimated, as it becomes important when at least 50% of the world’s population lives in cities and this number is expected to increase to 60% by 2030.

Antecedentes: El ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) es uno de los herbicidas más utilizados en los Estados Unidos. En 2012, el 2,4-D fue el herbicida más utilizado en entornos no agrícolas y el quinto pesticida más aplicado en el sector agrícola de EE. UU. El objetivo de este estudio fue examinar las tendencias en las concentraciones de biomarcadores urinarios de 2,4-D para determinar si los aumentos en la aplicación de 2,4-D en la agricultura están asociados con aumentos en los niveles de biomonitoreo de 2,4-D en orina. Métodos: Se utilizaron datos de la Encuesta Nacional de Examen de Salud y Nutrición (NHANES) con mediciones de biomarcadores 2,4-D en orina disponibles de ciclos de encuesta entre 2001 y 2014. Los valores de 2,4-D en orina se dicotomizaron utilizando el límite más alto de detección (LOD) en todos los ciclos (0,40 μg/L o 0,4 ppb). El uso agrícola de 2,4-D se estimó mediante la compilación de datos de aplicación de pesticidas federales y privados disponibles públicamente. Se ajustaron modelos de regresión logística ajustados por factores de confusión para evaluar la asociación entre el uso agrícola de 2,4-D y el nivel de 2,4-D en orina por encima del umbral de dicotomización. Resultados: De los 14.395 participantes incluidos en el estudio, 4.681 (32,5%) tenían niveles de 2,4-D en orina por encima del umbral de dicotomización. La frecuencia de participantes con niveles altos de 2,4-D aumentó significativamente (p < .0001), desde un mínimo de 17,1 % en 2001–2002 hasta un máximo de 39,6 % en 2011–2012. La probabilidad ajustada de concentraciones urinarias altas de 2,4-D asociadas con el uso agrícola de 2,4-D (por diez millones de libras aplicadas) fue de 2,268 (IC del 95 %: 1,709, 3,009). Los niños de 6 a 11 años (n = 2288) tenían 2,1 veces más probabilidades de tener concentraciones urinarias altas de 2,4-D en comparación con los participantes de 20 a 59 años. Las mujeres en edad fértil (edad 20–44 años) (n = 2172) tenían probabilidades 1,85 veces mayores que los hombres de la misma edad. Conclusiones: El uso agrícola de 2,4-D ha aumentado sustancialmente desde un punto bajo en 2002 y se prevé que aumente aún más en la próxima década. Debido a que es probable que el aumento del uso aumente las exposiciones a nivel de la población, las asociaciones que se observan aquí entre la aplicación de cultivos de 2,4-D y los niveles de biomonitoreo requieren un biomonitoreo enfocado y una evaluación epidemiológica para determinar hasta qué punto el aumento del uso y las exposiciones causan resultados adversos para la salud entre las poblaciones vulnerables ( particularmente niños y mujeres en edad fértil) y personas altamente expuestas (agricultores, otros aplicadores de herbicidas y sus familias).

Background: 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) is one of the most extensively used herbicides in the United States. In 2012, 2,4-D was the most widely used herbicide in non-agricultural settings and the fifth most heavily applied pesticide in the US agricultural sector. The objective of this study was to examine trends in 2,4-D urinary biomarker concentrations to determine whether increases in 2,4-D application in agriculture are associated with increases in biomonitoring levels of urine 2,4-D. Methods: Data from the National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES) with available urine 2,4-D biomarker measurements from survey cycles between 2001 and 2014 were utilized. Urine 2,4-D values were dichotomized using the highest limit of detection (LOD) across all cycles (0.40 μg/L or 0.4 ppb). Agricultural use of 2,4-D was estimated by compiling publicly available federal and private pesticide application data. Logistic regression models adjusted for confounders were fitted to evaluate the association between agricultural use of 2,4-D and urine 2,4-D level above the dichotomization threshold. Results: Of the 14,395 participants included in the study, 4681 (32.5%) had urine 2,4-D levels above the dichotomization threshold. The frequency of participants with high 2,4-D levels increased significantly (p < .0001), from a low of 17.1% in 2001–2002 to a high of 39.6% in 2011–2012. The adjusted odds of high urinary 2,4-D concentrations associated with 2,4-D agricultural use (per ten million pounds applied) was 2.268 (95% CI: 1.709, 3.009). Children ages 6–11 years (n = 2288) had 2.1 times higher odds of having high 2,4-D urinary concentrations compared to participants aged 20–59 years. Women of childbearing age (age 20–44 years) (n = 2172) had 1.85 times higher odds than men of the same age. Conclusions: Agricultural use of 2,4-D has increased substantially from a low point in 2002 and it is predicted to increase further in the coming decade. Because increasing use is likely to increase population level exposures, the associations seen here between 2,4-D crop application and biomonitoring levels require focused biomonitoring and epidemiological evaluation to determine the extent to which rising use and exposures cause adverse health outcomes among vulnerable populations (particularly children and women of childbearing age) and highly exposed individuals (farmers, other herbicide applicators, and their families).

El uso de herbicidas imitadores de auxina en la agricultura está muy extendido en una gran diversidad de cultivos. El uso indiscriminado de herbicidas puede causar efectos adversos en las plantas. Entre las especies vegetales que destacan por ser altamente competitivas y resistentes al estrés biótico y abiótico, se encuentra el pimientero brasileño (Schinus terebinthifolius Raddi.). El objetivo de este trabajo fue evaluar los efectos fitotóxicos y de alteración fotosintética de diferentes tasas simulando la deriva de los herbicidas 2,4-D y dicamba en plántulas de pimienta brasileña. El experimento se llevó a cabo en un diseño completamente aleatorio con cuatro repeticiones. Los tratamientos se organizaron en diseño factorial 2 x 8 (herbicida x dosis). El factor herbicida consistió en los herbicidas 2,4-D y dicamba, y el factor dosificó ocho porcentajes del herbicida aplicado. Se evaluaron la fitotoxicidad y alteración de los parámetros fotosintéticos y de fluorescencia de la clorofila a. El aumento de la tasa de 2,4-D y dicamba causan fitotoxicidad a las plantas, dicamba promueve mayores lesiones. Dicamba fue el herbicida que causó el mayor daño al aparato fotosintético en las plantas brasileñas de pimienta, mientras que para el 2,4-D las plantas mostraron un mayor potencial de recuperación después de la exposición a herbicidas.

The use of auxin mimics herbicides in agriculture is widespread in a great diversity of crops. The indiscriminate use of herbicides can cause adverse effects in the plants. Among the plant species that stand out for being highly competitive and resistant to biotic and abiotic stresses, it is the brazilian peppertree (Schinus terebinthifolius Raddi.). The objective of this work was to evaluate the phytotoxic and photosynthetic alteration effects of different rates simulating the drift of the herbicides 2,4-D and Dicamba in brazilian peppertree seedlings. The experiment was carried out in a completely randomized design with four replications. The treatments were arranged in 2 x 8 factorial design (herbicide x doses). The factor herbicide consisted the herbicides 2,4-D and Dicamba, and, the factor doses eight percentages of the herbicide applied. Phytotoxicity and alteration of photosynthetic and fluorescence of chlorophyll a parameters were evaluated. Increased rate of the 2,4-D and Dicamba cause phytotoxicity to the plants, whose Dicamba promotes greater injuries. Dicamba was the herbicide that caused the greatest damage to the photosynthetic apparatus on brazilian peppertree plants, while for 2,4-D the plants showed higher recovery potential after herbicidal exposure.

Las aminas se incluyen con frecuencia en las formulaciones de los herbicidas glifosato, 2,4-D y dicamba para aumentar la solubilidad de los herbicidas y reducir la volatilización de los herbicidas mediante la producción de sales de aminas de herbicidas. Las aminas, que suelen tener presiones de vapor más altas que los herbicidas correspondientes, podrían volatilizarse potencialmente a partir de estas sales y entrar en la atmósfera, donde podrían afectar la química atmosférica, la salud humana y el clima. La volatilización de aminas a partir de sales de aminas de herbicidas puede contribuir adicionalmente a la volatilización de dicamba y 2,4-D. En este estudio, establecimos que las aminas aplicadas en formulaciones de sal de amina de herbicida experimentan una volatilización extensa. Tanto la dimetilamina como la isopropilamina se volatilizaron cuando las soluciones salinas acuosas se secaron hasta obtener un residuo a ~20 °C, mientras que las aminas de baja presión de vapor como la diglicolamina yn , n - bis -(3-aminopropil)metilamina no lo hizo. Sin embargo, las cuatro aminas se volatilizaron a partir de residuos de sal a 40-80 °C. Debido a que la pérdida de amina típicamente excedía la pérdida de herbicida, propusimos que las aminas neutras dominaban la volatilización y que las temperaturas más altas alteraban su estado de protonación y presión de vapor. Debido a la aplicación estimada de 4,0 Gg N/año como aminas a los principales cultivos de EE. UU., las emisiones de aminas de las sales de aminas de herbicidas pueden ser importantes a escala regional. Una mayor caracterización del uso mundial de herbicidas y aminas permitiría comparar esta contribución con los 285 Gg N/año de metilaminas emitidas a nivel mundial.

Amines are frequently included in formulations of the herbicides glyphosate, 2,4-D, and dicamba to increase herbicide solubility and reduce herbicide volatilization by producing herbicide-amine salts. Amines, which typically have higher vapor pressures than the corresponding herbicides, could potentially volatilize from these salts and enter the atmosphere, where they may impact atmospheric chemistry, human health, and climate. Amine volatilization from herbicide-amine salts may additionally contribute to volatilization of dicamba and 2,4-D. In this study, we established that amines applied in herbicide-amine salt formulations undergo extensive volatilization. Both dimethylamine and isopropylamine volatilized when aqueous salt solutions were dried to a residue at ∼20 °C, while lower-vapor pressure amines like diglycolamine and n,n-bis-(3-aminopropyl)methylamine did not. However, all four amines volatilized from salt residues at 40-80 °C. Because amine loss typically exceeded herbicide loss, we proposed that neutral amines dominated volatilization and that higher temperatures altered their protonation state and vapor pressure. Due to an estimated 4.0 Gg N/yr applied as amines to major U.S. crops, amine emissions from herbicide-amine salts may be important on regional scales. Further characterization of worldwide herbicide-amine use would enable this contribution to be compared to the 285 Gg N/yr of methylamines emitted globally.

El herbicida 2,4-D (ácido 2,4-diclorofenoxiacético) ha sido ampliamente utilizado durante muchas décadas. Los determinantes ocupacionales de la exposición al 2,4-D están vinculados a procesos relacionados con su aplicación. Sin embargo, en la población general, las fuentes, vías y rutas de exposición están menos estudiadas. Si se desea reducir la exposición, este tipo de información será esencial. Examinamos los datos de 2,4-D en orina junto con las variables de la Encuesta nacional de examen de salud y nutrición (NHANES), así como otros datos informados públicamente. El objetivo era identificar señales de fuentes de exposición al herbicida. Los datos de medición de 2,4-D en orina estuvieron disponibles desde 1999 hasta 2014, con la excepción de los años de encuesta 2005-2006. Las concentraciones medias geométricas de 2,4-D en orina para la población total estaban cerca de los límites de detección (LOD) y oscilaban entre 0. 1 a 0,4 µg/L. Según el año de la encuesta, el porcentaje de la población con niveles urinarios de 2,4-D por encima del LOD osciló entre el 26,7 y el 75,6 %. No hubo patrones consistentes para las concentraciones urinarias según la raza/origen étnico, la edad o el sexo. Se observaron niveles medios más altos de 2,4-D en orina entre aquellos que informaron haber usado recientemente un producto para el césped o el jardín. Trabajar en la agricultura sugería una influencia ocupacional en esta muestra representativa de la población. Se encontró una relación inversa generalmente consistente entre el tiempo de ayuno y los niveles urinarios de 2,4-D, aunque las bases de datos de EE. UU. sobre alimentos y agua potable no demostraron una detección generalizada de 2,4-D. Los datos de biomonitoreo de estudios como NHANES nos impiden determinar definitivamente las contribuciones de las fuentes para las exposiciones porque es probable que las fuentes sean diversas, y la exposición se produce a través de varias vías. No está bien establecido hasta qué punto la dieta o el agua potable contribuyen a la exposición general al 2,4-D en poblaciones no ocupacionales. Se necesitan recursos para realizar más estudios que combinen datos de exposición basados ​​en el biomonitoreo ambiental y en varias regiones y durante varias temporadas.

The herbicide 2,4-D (2,4-dichlorophenoxyacetic acid) has been widely used for many decades. Occupational determinants of 2,4-D exposure are linked to processes related to its application. However, in the general population, the sources, pathways, and routes of exposure are less well-studied. Should exposure reductions be desired, this type of information will be essential. We examined urinary 2,4-D data in conjunction with National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES) variables, as well as other publicly reported data. The goal was to identify signals for sources of exposure to the herbicide. Urinary 2,4-D measurement data were available from 1999 to 2014, with the exception of survey years 2005–2006. The geometric mean urinary 2,4-D concentrations for the total population were near the limits of detection (LOD) and ranged from 0.1 to 0.4 µg/L. Depending on the survey year, the percent of the population with urinary 2,4-D levels above the LOD ranged from 26.7 to 75.6%. There were no consistent patterns for urinary concentrations according to race/ethnicity, age, or gender. Higher median urinary 2,4-D levels were observed among those who reported recent use of a lawn or garden product. Working in agriculture was suggestive of an occupational influence in this cross section of the population. A generally consistent inverse relationship between fasting time and urinary 2,4-D levels was found although US databases on food and drinking water did not demonstrate widespread detection of 2,4-D. Biomonitoring data from studies such as NHANES preclude us from definitively ascertaining source contributions for exposures because the sources are likely to be diverse, with exposure occurring via several pathways. The extent to which diet or drinking water contributes to the overall 2,4-D exposure in nonoccupational populations is not well-established. Resources are needed for more studies that pair environmental- and biomonitoring-based exposure data from various regions and over multiple seasons.

La exposición generalizada al herbicida ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) podría tener posibles efectos adversos para la salud de las mujeres embarazadas. Sin embargo, los datos relacionados son escasos. Este estudio tuvo como objetivo caracterizar la exposición al 2,4-D durante los tres trimestres del embarazo y explorar la relación del 2,4-D con biomarcadores de estrés oxidativo [es decir, 8-hidroxi-2′-desoxiguanosina (8-OHdG), 8- hidroxiguanosina (8-OHG) y ácido 4-hidroxinonenal mercaptúrico (HNEMA)] en la orina. El presente estudio analizó 3675 muestras de orina de 1225 mujeres (en los tres trimestres del embarazo) en Wuhan, China central. El 2,4-D fue detectable en el 97,4% de las muestras de orina. La mediana de la concentración no ajustada de 2,4-D fue de 0,12 ng/mL y la concentración correspondiente ajustada por la gravedad específica urinaria (ajustado por SG) fue de 0,13 ng/ml. El coeficiente de correlación intraclase de 2,4-D (concentraciones ajustadas por SG) fue de 0,07 en los tres trimestres. Se encontraron niveles urinarios significativamente más altos de 2,4-D en muestras de mujeres embarazadas más jóvenes/muestras recolectadas durante el invierno. Además, se encontró una asociación significativamente positiva entre las concentraciones urinarias de biomarcadores de estrés oxidativo y 2,4-D en análisis repetidos; un aumento del rango intercuartílico en 2,4-D fue significativamente ( p < 0,001) asociado con un aumento del 20,8 % en 8-OHG, un aumento del 26,7 % en 8-OHdG y un aumento del 30,7 % en HNEMA, respectivamente. Tales asociaciones también se encontraron en análisis específicos de trimestre. Esta es la primera vez que se cuantifica el 2,4-D urinario de mujeres embarazadas en China, y este estudio encontró asociaciones significativamente positivas de 2,4-D con biomarcadores de estrés oxidativo. Se necesitan más estudios para verificar tales asociaciones y explorar otros posibles efectos adversos de la exposición al 2,4-D.

Widespread exposure to herbicide 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) could have potential adverse health effects on pregnant women. However, related data are scarce. This study aimed to characterize 2,4-D exposure among three trimesters of pregnancy and to explore the relationship of 2,4-D with oxidative stress biomarkers [i.e., 8-hydroxy-2′-deoxyguanosine (8-OHdG), 8-hydroxy guanosine (8-OHG), and 4-hydroxy nonenal mercapturic acid (HNEMA)] in urine. The present study analyzed 3675 urine samples of 1225 women (across the three trimesters of pregnancy) in Wuhan, central China. 2,4-D was detectable in 97.4% of the urine samples. The median unadjusted concentration of 2,4-D was 0.12 ng/mL, and the corresponding concentration adjusted by urinary specific gravity (SG-adjusted) was 0.13 ng/mL. The intraclass correlation coefficient of 2,4-D (SG-adjusted concentrations) was 0.07 across the three trimesters. Significantly higher urinary levels of 2,4-D were found in samples from younger pregnant women/samples collected during winter. In addition, significantly positive association between urinary concentrations of oxidative stress biomarkers and 2,4-D were found in repeated analysis; an interquartile range increase in 2,4-D was significantly (p < 0.001) associated with a 20.8% increase in 8-OHG, a 26.7% increase in 8-OHdG, and a 30.7% increase in HNEMA, respectively. Such associations were also found in trimester-specific analyses. This is the first time to quantify the urinary 2,4-D of pregnant women in China, and this study found significantly positive associations of 2,4-D with oxidative stress biomarkers. Further studies are needed to verify such associations and explore other potential adverse effects of 2,4-D exposure.

El ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) es un herbicida auxínico ampliamente utilizado en agricultura que es efectivo en el control de malezas. Se aplica directamente al suelo, a los estanques o se pulveriza sobre los cultivos; por lo tanto, puede acumularse progresivamente en los compartimentos ambientales y afectar a organismos no foco. El objetivo de la presente revisión metaanalítica es investigar los efectos tóxicos del 2,4-D, con base en una compilación de resultados de diferentes estudios, que se sintetizaron para formar una conclusión estadísticamente confiable sobre el efecto letal de concentraciones potencialmente ecológicas de 2,4-D en varias especies animales. La búsqueda se realizó en las bases de datos Web of Science y Scopus. Una vez finalizado el proceso de selección, se generaron y analizaron 87 conjuntos de datos. El efecto general ha indicado un aumento significativo en la tasa de mortalidad registrada para animales expuestos a concentraciones ambientales de 2,4-D en comparación con el control en el experimento (animales no expuestos). La segregación de animales en categorías taxonómicas ha demostrado que peces y aves presentan mayores tasas de mortalidad después de la exposición a la sustancia investigada. El presente metanálisis indicó que los animales larvarios y adultos eran susceptibles entre las etapas de desarrollo ontogenético. Los individuos juveniles expuestos a diferentes concentraciones de 2,4-D no mostraron diferencia significativa en comparación con el control. Los organismos expuestos a la inmersión en 2,4-D fueron los más afectados en comparación con los expuestos por vía oral, por pulverización y por contacto. Los animales sometidos a la formulación comercial presentaron mayor tasa de mortalidad que el estándar analítico. Por lo tanto, el 2,4-D puede, de hecho, aumentar la tasa de mortalidad en los animales, pero depende de la sensibilidad de la especie, la etapa de vida y la vía de exposición. Este es el primer estudio metaanalítico que evalúa la tasa de mortalidad después de la exposición al 2,4-D en varias especies animales.

The 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) is an auxinic herbicide widely used in agriculture that is effective in controlling weeds. It is directly applied to the soil, to ponds or sprayed onto crops; thus, it can progressively accumulate in environmental compartments and affect non-target organisms. The aim of the present meta-analytic review is to investigate the toxic effects of 2,4-D, based on a compilation of results from different studies, which were synthesized to form a statistically reliable conclusion about the lethal effect of potentially ecological concentrations of 2,4-D in several animal species. The search was carried out in the Web of Science and Scopus databases. After the selection process was over, 87 datasets were generated and analyzed. The overall effect has indicated significant increase in the mortality rate recorded for animals exposed to environmental concentrations of 2,4-D compared to the control in the experiment (unexposed animals). The segregation of animals into taxonomic categories has shown that fish and birds presented higher mortality rates after exposure to the investigated substance. The present meta-analysis indicated larval and adult animals were susceptible among the ontogenetic development stages. Juvenile individuals exposed to different 2,4-D concentrations did not show significant difference in comparison to the control. Organisms exposed to 2,4-D immersion were the most impacted compared to those exposed by oral, spray and contact. Animals subjected to commercial formulation presented higher mortality rate than the analytical standard. Thus, 2,4-D can, in fact, increase mortality rate in animals, but it depends on species sensitivity, life stage and exposure route. This is the first meta-analytical study evaluating the mortality rate after 2,4-D exposure in several animal species.

La generación actual de pruebas de carcinogenicidad a menudo es insuficiente para predecir los resultados del cáncer por la exposición a pesticidas. Para facilitar la evaluación de riesgos para la salud, la Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer identificó 10 características clave que comúnmente exhiben los carcinógenos humanos. El panel ToxTracker de seis líneas de células informadoras madre embrionarias de ratón basadas en GFP validadas está diseñado para medir varias de estas propiedades cancerígenas, a saber, el daño del ADN, el estrés oxidativo y la respuesta de la proteína desplegada. Aquí presentamos una evaluación del potencial carcinogénico de los herbicidas glifosato, 2,4-D y dicamba, ya sea solos o en combinación, utilizando el sistema de ensayo ToxTracker. Se descubrió que el pesticida 2,4-D es un fuerte inductor del estrés oxidativo y una respuesta proteica desplegada. Dicamba indujo una respuesta de estrés oxidativo leve, mientras que el glifosato no provocó un resultado positivo en ninguno de los ensayos. Los resultados de una mezcla de los tres herbicidas fueron principalmente una respuesta al estrés oxidativo, que muy probablemente se debió al 2,4-D con dicamba o glifosato jugando un papel menor. Estos hallazgos brindan información inicial sobre la evaluación del riesgo de efectos cancerígenos derivados de la exposición a una mezcla de estos herbicidas.

The current generation of carcinogenicity tests is often insufficient to predict cancer outcomes from pesticide exposures. In order to facilitate health risk assessment, The International Agency for Research on Cancer identified 10 key characteristics which are commonly exhibited by human carcinogens. The ToxTracker panel of six validated GFP-based mouse embryonic stem reporter cell lines is designed to measure a number of these carcinogenic properties namely DNA damage, oxidative stress and the unfolded protein response. Here we present an evaluation of the carcinogenic potential of the herbicides glyphosate, 2,4-D and dicamba either alone or in combination, using the ToxTracker assay system. The pesticide 2,4-D was found to be a strong inducer of oxidative stress and an unfolded protein response. Dicamba induced a mild oxidative stress response, whilst glyphosate did not elicit a positive outcome in any of the assays. The results from a mixture of the three herbicides was primarily an oxidative stress response, which was most likely due to 2,4-D with dicamba or glyphosate only playing a minor role. These findings provide initial information regarding the risk assessment of carcinogenic effects arising from exposure to a mixture of these herbicides.

Antecedentes: Los residuos de plaguicidas en los alimentos y el medio ambiente, junto con los contaminantes transportados por el aire, como las endotoxinas, representan un riesgo para la salud. Aunque el herbicida ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) se ha asociado con un mayor riesgo de cánceres de pulmón, como el cáncer de pulmón de células pequeñas (SCLC, por sus siglas en inglés) entre los trabajadores agrícolas, no hay datos sobre la vía de señalización de SCLC en 2,4 -D exposición sin LPS o en combinación con endotoxina. Métodos: Expusimos ratones albinos suizos (N = 48) por vía oral a dosis altas (9,58 mg kg - 1 ) y bajas (5,12 mg kg - 1 ) de 2,4-D disuelto en aceite de maíz durante 90 días seguido de E. coli lipopolisacárido (LPS) o solución salina normal (80 μl/animal). Las muestras de pulmón y líquido broncoalveolar (BALF) se sometieron a análisis de puntuación histológica total (THS) y recuento total de leucocitos (TLC) y recuento diferencial de leucocitos (DLC), respectivamente. Utilizamos herramientas de micromatrices y bioinformática para análisis transcriptómicos y se analizaron genes expresados ​​diferencialmente para predecir las principales vías canónicas seguidas de la validación de genes seleccionados por qRT-PCR e inmunohistoquímica. Resultados: La puntuación histológica total (THS) junto con los análisis BALF mostraron inflamación pulmonar después de una exposición dietética a largo plazo a dosis altas o bajas de 2,4-D individualmente o en combinación con LPS. El análisis de micromatrices reveló exposición a dosis altas de 2,4-D sin o con genes 2178 y 2142 regulados al alza por LPS y 1965 y 1719 regulados a la baja, respectivamente (p < 0,05; corte mínimo de 1,5 cambios logarítmicos). La dosis baja sin o con LPS reguló al alza los genes 2133 y 2054 y reguló a la baja los genes 1838 y 1625, respectivamente. El análisis bioinformático mostró que SCLC era la vía desregulada más alta junto con la expresión diferencial de Itgb1, NF-κB1, p53, Cdk6 y Apaf1. Los análisis inmunohistológicos y cuantitativos de PCR en tiempo real (qRT-PCR) también respaldaron los datos transcriptómicos. Conclusiones: En conjunto, los datos muestran exposiciones a dosis altas y bajas de 2,4-D con/sin inflamación pulmonar inducida por LPS y perfil transcriptómico pulmonar alterado con la participación de la vía SCLC. Los datos del estudio brindan información sobre el daño potencial en los pulmones causado por el 2,4-D y ayudan a comprender mejor el mecanismo de esta compleja relación.

Background: Pesticide residues in food and environment along with airborne contaminants such as endotoxins pose health risk. Although herbicide 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) has been associated with increased risk of lung cancers such as small cell lung cancer (SCLC) among agricultural workers, there are no data on the SCLC signaling pathway upon 2,4-D exposure without LPS or in combination with endotoxin. Methods: We exposed Swiss albino mice (N = 48) orally to high (9.58 mg kg- 1) and low (5.12 mg kg- 1) dosages of 2,4-D dissolved in corn oil for 90 days followed by E. coli lipopolysaccharide (LPS) or normal saline solution (80 μl/animal). Lung samples and broncho-alveolar fluid (BALF) were subjected to Total histological score (THS) and total leucocyte count (TLC) and differential leucocytes count (DLC) analyses, respectively. We used microarray and bioinformatics tools for transcriptomic analyses and differentially expressed genes were analyzed to predict the top canonical pathways followed by validation of selected genes by qRT-PCR and immunohistochemistry. Results: Total histological score (THS) along with BALF analyses showed lung inflammation following long term dietary exposure to high or low doses of 2,4-D individually or in combination with LPS. Microarray analysis revealed exposure to high dose of 2,4-D without or with LPS upregulated 2178 and 2142 and downregulated 1965 and 1719 genes, respectively (p < 0.05; minimum cut off 1.5 log fold change). The low dose without or with LPS upregulated 2133 and 2054 and downregulated 1838 and 1625 genes, respectively. Bioinformatics analysis showed SCLC as topmost dysregulated pathway along with differential expression of Itgb1, NF-κB1, p53, Cdk6 and Apaf1. Immunohistological and quantitative real time PCR (qRT-PCR) analyses also supported the transcriptomic data. Conclusions: Taken together, the data show exposures to high and low dose of 2,4-D with/without LPS induced lung inflammation and altered pulmonary transcriptome profile with the involvement of the SCLC pathway. The data from the study provide the insights of the potential damage on lungs caused by 2,4-D and help to better understand the mechanism of this complex relation.

Los insecticidas organofosforados y el herbicida ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) se utilizan para proteger los cultivos o controlar las malas hierbas. Los piretroides se utilizan para controlar plagas tanto en la agricultura como en las residencias, y para reducir la transmisión de enfermedades transmitidas por insectos. Varios estudios informaron asociaciones inversas entre la exposición a organofosforados (como una clase más grande) y los resultados del nacimiento, pero estas asociaciones no han sido concluyentes para los piretroides o el 2,4-D, específicamente. Nuestro objetivo fue investigar la asociación entre los resultados del parto y los biomarcadores urinarios de piretroides, organofosforados y 2,4-D entre mujeres embarazadas sanas que viven en la ciudad de Nueva York. Cuantificamos biomarcadores urinarios de 2,4-D y de insecticidas organofosforados y piretroides de 269 mujeres de dos cohortes: a) Disrupción tiroidea y desarrollo infantil (TDID) yb) Cohorte de hermanos/hermanos (S/H). Usamos el cuantil ponderadoregresión de suma y modelos de regresión lineal multivariable para evaluar las asociaciones entre una combinación de concentraciones de biomarcadores ajustadas en función de la creatinina urinaria y los resultados al nacer de longitud, peso al nacer y perímetro cefálico, controlando las covariables. También utilizamos modelos de regresión lineal y clasificamos aún más las concentraciones de biomarcadores en tres categorías (i: no detectable; ii: entre el límite de detección y la mediana; y iii: por encima de la mediana) para investigar la asociación de pesticidas individuales con estos resultados de nacimiento. Las covariables consideradas fueron el tipo de parto, el origen étnico, el estado civil, la educación, los ingresos, la situación laboral, la edad gestacional, la edad materna y el IMC antes del embarazo. Los análisis se realizaron por separado para cada cohorte y se estratificaron por sexo del niño dentro de cada cohorte. En la cohorte TDID, encontramos una asociación inversa significativa entre la suma ponderada del cuantil de la mezcla de pesticidas y la circunferencia de la cabeza entre los niños. Encontramos que los biomarcadores urinarios de organofosforados clorpirifos, TCPy y 2,4-D tuvieron la mayor contribución al efecto mixto general en la cohorte TDID entre niños (b = −0,57, IC del 95 %: −0,92, −0,22) (pesos = 0,81 y 0,16 respectivamente) pero no entre chicas. En los modelos de regresión lineal multivariable, encontramos que entre los niños, por cada aumento de unidad logarítmica en 3,5,6-tricloro-2-piridinol (TCPy, metabolito del organofosforado clorpirifos) en la orina materna, hubo una disminución de -0,56 cm en perímetro cefálico (IC 95%: −0,92, −0,19). Entre los niños de la cohorte TDID, el 2,4-D se asoció con un perímetro cefálico más pequeño en el segundo (b = −1,57; IC del 95 %: −2,74, −0,39) y tercero (b = −1,74, IC del 95 %: − 2.98, −0.49) categorías de concentración en comparación con la primera. No se observaron asociaciones entre los biomarcadores de piretroides y organofosforados y los resultados del nacimiento en las niñas analizadas en la regresión WQS o individualmente en modelos de regresión lineal en la cohorte TDID. En la cohorte S/H, el perímetro cefálico aumentó con concentraciones más altas de ácido 3-fenoxibenzoico (3-PBA, un biomarcador de varios piretroides) (b = 0,53, IC del 95 %: 0,03, 1,04) entre los niños y el perímetro cefálico fue menor entre niñas en la categoría alta en comparación con la categoría baja de 2,4-D (b = −2,27, IC del 95 %: − 3,98, −0,56). La longitud al nacer también se asoció positivamente con la concentración más alta de 2,4-D en comparación con la más baja entre los niños (b = 4,01, IC del 95 %: 0,02, 8,00). 04) entre los niños y el perímetro cefálico fue menor entre las niñas en la categoría alta en comparación con la categoría baja de 2,4-D (b = −2,27, IC del 95 %: −3,98, −0,56). La longitud al nacer también se asoció positivamente con la concentración más alta de 2,4-D en comparación con la más baja entre los niños (b = 4,01, IC del 95 %: 0,02, 8,00). 04) entre los niños y el perímetro cefálico fue menor entre las niñas en la categoría alta en comparación con la categoría baja de 2,4-D (b = −2,27, IC del 95 %: −3,98, −0,56). La longitud al nacer también se asoció positivamente con la concentración más alta de 2,4-D en comparación con la más baja entre los niños (b = 4,01, IC del 95 %: 0,02, 8,00). La suma ponderada del cuantil de pesticidas se asoció negativamente con la circunferencia de la cabeza entre los niños en una cohorte. No obstante, debido a la suposición de homogeneidad direccional en WQS, no se detectaron asociaciones positivas. En modelos de regresión lineal con plaguicidas individuales, las concentraciones de TCPy se asociaron inversamente con el perímetro cefálico en los niños y las concentraciones más altas de 2,4-D se asociaron inversamente con el perímetro cefálico en las niñas; Las concentraciones de 2,4-D también se asociaron con una mayor longitud al nacer entre los niños. Las concentraciones de 3-PBA se asociaron positivamente con la circunferencia de la cabeza entre los niños.

Organophosphate insecticides and the herbicide, 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) are used to protect crops or control weeds. Pyrethroids are used to manage pests both in agriculture and in residences, and to reduce the transmission of insect-borne diseases. Several studies have reported inverse associations between exposure to organophosphates (as a larger class) and birth outcomes but these associations have not been conclusive for pyrethroids or 2,4-D, specifically. We aimed to investigate the association between birth outcomes and urinary biomarkers of pyrethroids, organophosphates and 2,4-D among healthy pregnant women living in New York City. We quantified urinary biomarkers of 2,4-D and of organophosphate and pyrethroid insecticides from 269 women from two cohorts: a) Thyroid Disruption And Infant Development (TDID) and b) Sibling/Hermanos cohort (S/H). We used weighted quantile sum regression and multivariable linear regression models to evaluate the associations between a mixture of urinary creatinine-adjusted biomarker concentrations and birth outcomes of length, birthweight and head circumference, controlling for covariates. We also used linear regression models and further classified biomarkers concentrations into three categories (i: non-detectable; ii: between the limit of detection and median; and iii: above the median) to investigate single pesticides’ association with these birth outcomes. Covariates considered were delivery mode, ethnicity, marital status, education, income, employment status, gestational age, maternal age and pre-pregnancy BMI. Analyses were conducted separately for each cohort and stratified by child sex within each cohort. In TDID cohort, we found a significant inverse association between weighted quantile sum of mixture of pesticides and head circumference among boys. We found that the urinary biomarkers of organophosphate chlorpyrifos, TCPy, and 2,4-D had the largest contribution to the overall mixture effect in the TDID cohort among boys (b = −0.57, 95%CI: −0.92, −0.22) (weights = 0.81 and 0.16 respectively) but not among girls. In the multivariable linear regression models, we found that among boys, for each log unit increase in 3,5,6-trichloro-2-pyridinol (TCPy, metabolite of organophosphate chlorpyrifos) in maternal urine, there was a −0.56 cm decrease in head circumference (95%CI: −0.92, −0.19). Among boys in the TDID cohort, 2,4-D was associated with smaller head circumference in the second (b = −1.57; 95%CI: −2.74, −0.39) and third (b = −1.74, 95%CI: −2.98, −0.49) concentration categories compared to the first. No associations between pyrethroid and organophosphate biomarkers and birth outcomes were observed in girls analyzed in WQS regression or individually in linear regression models in TDID cohort. In the S/H cohort, head circumference increased with higher concentrations of 3-phenoxybenzoic acid (3-PBA, a biomarker of several pyrethroids) (b = 0.53, 95%CI: 0.03, 1.04) among boys and head circumference was lower among girls in the high compared to low category of 2,4-D (b = −2.27, 95%CI: − 3.98, −0.56). Birth length was also positively associated with the highest concentration of 2,4-D compared to the lowest among boys (b = 4.01, 95%CI: 0.02,8.00). Weighted quantile sum of pesticides was negatively associated with head circumference among boys in one cohort. Nonetheless, due to directional homogeneity assumption in WQS no positive associations were detected. In linear regression models with individual pesticides, concentrations of TCPy were inversely associated with head circumference in boys and higher concentrations of 2,4-D was inversely associated with head circumference among girls; 2,4-D concentrations were also associated with higher birth length among boys. Concentrations of 3-PBA was positively associated with head circumference among boys.