Presencia de plaguicidas en fluidos y tejidos

Antecedentes: Los herbicidas son contaminantes ambientales que han llamado mucho la atención debido a los peligros potenciales que representan para la salud humana. El glifosato, el ingrediente activo de muchos herbicidas comerciales, es el herbicida más aplicado en todo el mundo. El reciente aumento en la aplicación de glifosato a los cultivos de maíz y soya se correlaciona positivamente con el aumento de las tasas de mortalidad debido a la enfermedad de Alzheimer y otros trastornos neurodegenerativos. Se ha demostrado que el glifosato cruza la barrera hematoencefálica en modelos in vitro, pero aún no se ha verificado in vivo. Además, los informes han demostrado que la exposición al glifosato aumenta las citoquinas proinflamatorias en el plasma sanguíneo, particularmente el TNFα.

Background: Herbicides are environmental contaminants that have gained much attention due to the potential hazards they pose to human health. Glyphosate, the active ingredient in many commercial herbicides, is the most heavily applied herbicide worldwide. The recent rise in glyphosate application to corn and soy crops correlates positively with increased death rates due to Alzheimer's disease and other neurodegenerative disorders. Glyphosate has been shown to cross the blood-brain barrier in in vitro models, but has yet to be verified in vivo. Additionally, reports have shown that glyphosate exposure increases pro-inflammatory cytokines in blood plasma, particularly TNFα.

La contaminación de los ambientes acuáticos se ha incrementado con el tiempo, afectando la integridad ambiental y la salud humana. Los herbicidas representan una fuente de esta contaminación, y entre los más comercializados se encuentran las triazinas y el glifosato. En cambio, existen los herbicidas naturales, que son menos nocivos para el medio ambiente. El objetivo de este estudio fue verificar los efectos ecotoxicológicos de los herbicidas convencionales (Atrazina y Glifosato) y un herbicida natural sobre el pez cebra (Danio rerio). Los peces fueron expuestos durante 72 h a diferentes concentraciones de herbicidas convencionales (1, 65 y 5000 µg L-1) y al herbicida natural (0,62, 1,25 y 2,5 µg L-1) en acuarios (20 L). Al final del experimento, se recolectó sangre de los peces y se prepararon portaobjetos para verificar la frecuencia de anomalías nucleares y micronúcleos. Se registró un mayor número de alteraciones morfológicas nucleares en los tratamientos herbicidas convencionales. Además, se observaron diferencias significativas en la composición de anomalías entre tratamientos. Atrazina y Glifosato pueden causar mayor daño en D. rerio, demostrando toxicidad potencial en todas las concentraciones aplicadas. El herbicida natural mostró menos potencial mutagénico y fue menos dañino para los peces. Así, los herbicidas naturales pueden ser una mejor opción para la preservación del medio ambiente.

The contamination of aquatic environments has increased over time, affecting environmental integrity and human health. Herbicides represent a source of this contamination, and among the most commercialized are the triazines and glyphosate. In contrast, there are natural herbicides, which are less harmful to the environment. The aim of this study was to verify the ecotoxicological effects of the conventional herbicides (Atrazine and Glyphosate) and a natural herbicide on Zebrafish (Danio rerio). Fish were exposed for 72 h to different concentrations of conventional herbicides (1, 65, and 5,000 µg L-1) and the natural herbicide (0.62, 1.25, and 2.5 µg L-1) in aquaria (20 L). At end of the experiment, blood was collected from the fish, and slides were prepared to verify the frequency of nuclear abnormalities and micronuclei. A greater number of morphological nuclear alterations were recorded in the conventional herbicide treatments. In addition, significant differences were observed in the composition of abnormalities between treatments. Atrazine and Glyphosate can cause greater damage in D. rerio, demonstrating potential toxicity at all concentrations applied. The natural herbicide showed less mutagenic potential and was less harmful to fish. Thus, natural herbicides can be a better option for the preservation of the environment.

La orina es una de las matrices biológicas más utilizadas para detectar contaminación humana, ya que es representativa y se obtiene fácilmente mediante muestreo no invasivo. Este estudio propone un método rápido, preciso y ecológico basado en microextracción líquido-líquido con partición a baja temperatura (μLLE/LTP). Fue validado para determinar nueve plaguicidas (lindano, alacloro, aldrín, clorpirifos, dieldrín, endrín, DDT, bifentrina y permetrina) en orina humana, en asociación con cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (GC-MS). La técnica se optimizó a través de un diseño factorial. Las mejores condiciones para la extracción simultánea de los analitos comprendieron la adición de 600 µL de agua y 600 µL de acetonitrilo (disolvente de extracción) a una muestra de orina de 500 µL, seguido de agitación en vortex durante 60 s. Al congelar las muestras durante 4 h, fue posible extraer los pesticidas y realizar la limpieza del extracto simultáneamente. Los parámetros de selectividad, linealidad, límite de detección (LOD), límite de cuantificación (LOQ), precisión y exactitud se utilizaron para evaluar el rendimiento del método. Se obtuvieron buenos valores de selectividad y linealidad (R2 > 0,990), LOQ (0,39–1,02 μg L−1), exactitud (88–119 % de recuperación) y precisión (%CV ≤ 15 %). El método μLLE/LTP-GC-MS se aplicó a muestras de orina auténticas recolectadas de voluntarios en el sureste de Brasil.

Urine is one of the biological matrices most used for detecting human contamination, as it is representative and easily obtained via noninvasive sampling. This study proposes a fast, accurate, and ecological method based on liquid–liquid microextraction with low-temperature partition (μLLE/LTP). It was validated to determine nine pesticides (lindane, alachlor, aldrin, chlorpyrifos, dieldrin, endrin, DDT, bifenthrin, and permethrin) in human urine, in association with gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC–MS). The technique was optimized through a factorial design. The best conditions for the simultaneous extraction of the analytes comprised the addition of 600 µL of water and 600 µL of acetonitrile (extracting solvent) to a 500-µL urine sample, followed by vortexing for 60 s. By freezing the samples for 4 h, it was possible to extract the pesticides and perform the extract clean-up simultaneously. The parameters selectivity, linearity, limit of detection (LOD), limit of quantification (LOQ), precision, and accuracy were used to appraise the performance of the method. Good values of selectivity and linearity (R2 > 0.990), LOQ (0.39–1.02 μg L−1), accuracy (88–119% recovery), and precision (%CV ≤ 15%) were obtained. The μLLE/LTP–GC–MS method was applied to authentic urine samples collected from volunteers in Southeast Brazil.

Se desarrolló un método modificado de extracción QuEChERS rápido y preciso para la cuantificación simultánea de residuos de plaguicidas de varias clases en matrices biológicas humanas, como sangre, suero y orina. En el método QuEChERS modificado, los analitos seleccionados en la muestra biológica se extrajeron utilizando una solución acidificada de acetonitrilo y acetato de etilo junto con MgSO4 anhidro. La capa acuosa recogida se evaporó y se realizó una limpieza por extracción en fase sólida dispersiva. Los residuos de pesticidas se evaluaron mediante cromatografía de gases-espectrometría de masas en tándem con modo de monitoreo de reacción múltiple. El método desarrollado fue validado según las directrices de la Unión Europea SANTE/12682/2019 y los parámetros de validación del método evaluado. Se encontró que la linealidad, el límite de detección, el límite de cuantificación, la precisión, el % de desviación estándar relativa y el efecto de matriz eran satisfactorios. El método propuesto es fácil, comprensible y eficiente para el análisis simultáneo de una amplia gama de residuos de pesticidas dentro de una clase similar. Por lo tanto, el presente método solitario se puede utilizar para el análisis sistemático de muestras biológicas.

A rapid and precise modified QuEChERS method for extraction was developed for simultaneous quantitation of multi-class pesticide residues in human biological matrices, viz. blood, serum and urine. In the modified QuEChERS method, targeted analytes in biological sample were extracted using acidified solution of acetonitrile and ethyl acetate along with anhydrous MgSO4. The collected aqueous layer was evaporated and dispersive solid-phase extraction clean-up was performed. The pesticide residues were assessed using gas chromatography–tandem mass spectrometry with multiple reaction monitoring mode. The developed method was validated as per European Union SANTE/12682/2019 guidelines and the evaluated method validation parameters, viz. linearity, limit of detection, limit of quantitation, accuracy, %relative standard deviation and matrix effect were found to be satisfactory. The proposed method is easy, comprehensible and efficient for simultaneous analysis of diverse range of pesticide residues within similar class. Hence, the present solitary method can be used for systematic analysis of biological samples.

Se investigaron cuarenta y dos muestras de alimento, saliva, orina y heces recolectadas de una granja de ganado con el objetivo de evaluar la presencia de glifosato en heces, orina y saliva. También se cuantificó el glifosato en el alimento para comprender cómo lo asimilaban los mamíferos. Todas las vacas excretaron glifosato en sus heces en concentraciones entre 57 y 983 ng g−1. En contraste, solo el 55% de la orina y una muestra de saliva dieron positivo. La mayoría de los alimentos demostraron una presencia no despreciable de glifosato. En particular, un ensilaje que contenía soja procedente de cultivos modificados genéticamente mostró una concentración de un orden de magnitud superior a la de los demás piensos. Este estudio tiene como objetivo brindar la primera determinación completa de glifosato en una finca ganadera, considerando el posible reingreso al medio ambiente a través del esparcimiento de aguas residuales líquidas y sólidas y su posible impacto en las aguas subterráneas.

Forty-two samples of feed, saliva, urines, and faeces collected from a cattle farm were investigated with the aim to evaluate the occurrence of glyphosate in faeces, urine and saliva. Glyphosate in the feed was also quantified to understand how it was assimilated by mammals. All cows excreted glyphosate in their faeces at concentrations between 57 and 983 ng g−1. In contrast, only 55% of urine and one sample of saliva tested positive. Most of the feeds demonstrated a non-negligible presence of glyphosate. In particular, a silage containing soybeans from genetically modified cultivation showed a concentration one order of magnitude higher than the other feeds. This study aims to provide the first complete determination of glyphosate in a cattle farm, considering the possible re-entry into the environment through the spreading of liquid and solid sewage and its possible impact on groundwater.

Los herbicidas basados en glifosato (GBH) son los pesticidas más ampliamente utilizados en todo el mundo y pueden provocar lesiones en la placenta. Sin embargo, todavía no se sabe si y cómo los GBH dañan la angiogénesis en la placenta. Este trabajo evaluó la seguridad del glifosato en cerdas preñadas basándose en el nivel límite establecido por los gobiernos e investigó los efectos y el mecanismo de la exposición a GBHs bajos (20 mg/kg) y GBHs altos (100 mg/kg) en la angiogénesis placentaria. Los resultados mostraron que la exposición gestacional a los GBHs disminuyó la densidad de vasos placentarios y la multiplicación celular al interferir en la expresión de VEGFA, PLGF, VEGFr2 y Hand2 (indicadores de angiogénesis), lo que podría estar relacionado con trastornos inducidos por el estrés oxidativo en la fisión y fusión mitocondrial, así como con el deterioro de la función de la cadena respiratoria mitocondrial. Además, los GBHs dañaron la función de barrera y el transporte de nutrientes en la placenta, y se acompañaron de estrés oxidativo en el yeyuno de los lechones recién nacidos. Sin embargo, la exposición a los GBHs no tuvo diferencias significativas en el rendimiento reproductivo de las cerdas. Como antioxidante natural, el tratamiento con betaína protegió la placenta y los lechones recién nacidos contra el daño inducido por los GBHs. En conclusión, los GBHs afectaron la angiogénesis y la función placentaria y dañaron la salud de la descendencia posnatal, y estos efectos pueden estar relacionados con la disfunción mitocondrial. El tratamiento con betaína después de la exposición al glifosato proporcionó un alivio modesto.

Glyphosate-based herbicides (GBHs) are the most widely used pesticide worldwide and can provoke placental injury. However, whether and how GBHs damage angiogenesis in the placenta is not yet known. This work evaluated the safety of glyphosate on pregnant sows based on the limit level by governments and investigated the effects and mechanism of Low-GBHs (20 mg/kg) and High-GBHs (100 mg/kg) exposure on placental angiogenesis. Results showed that gestational exposure to GBHs decreased placental vessel density and cell multiplication by interfering with the expression of VEGFA, PLGF, VEGFr2 and Hand2 (indicators of angiogenesis), which may be in relation to oxidative stress-induced disorders of mitochondrial fission and fusion as well as the impaired function of the mitochondrial respiratory chain. Additionally, GBHs destroyed barrier function and nutrient transport in the placenta, and was accompanied by jejunum oxidative stress in newborn piglets. However, GBHs exposure had no significant differences on sow reproductive performance. As a natural antioxidant, betaine treatment protected placenta and newborn piglets against GBHs-induced damage. In conclusion, GBHs impaired placental angiogenesis and function and further damaged the health of postnatal progeny, these effects may be linked to mitochondrial dysfunction. Betaine treatment following glyphosate exposure provided modest relief.

En Colombia, la agroindustria utiliza el argumento de que el control de plagas es necesario para alimentar a la población mundial, de esta forma, instala una forma de producción que usa agrotóxicos. Sin embargo, los impactos en la salud es estos productos no existen en los discursos de sus funciones asépticas. La presente investigación utilizó el análisis crítico del discurso (ACD) para caracterizar y analizar los discursos sobre las formas de producción y trabajo que favorecen la exposición a agrotóxicos y los impactos en la salud en las familias de las regiones rurales de Usme y Sumapaz, Colombia. Para ello, se utilizaron diferentes técnicas de recolección de datos cualitativos: observación participante, entrevista semiestructurada e investigación documental. Los discursos muestran la interacción entre formas estructurales que definen la construcción de la realidad desde significados que transforma al sujeto rural, se construyen para el caso de la agroindustria y el uso de agrotóxicos una violencia simbólica institucional. Esta relación discursiva impone una vida cotidiana que naturaliza la exposición a los agrotóxicos y transfiere en las colectividades las responsabilidades sobre los impactos en la salud de estos productos tóxicos.

In Colombia, the agribusiness industry argues that pest control is essential to feed the world population, establishing a new model of production based on the intensive use of agrotoxics. However, the health impacts of these products are absent from the industry’s discourses. This study used critical discourse analysis to analyze and characterize discourses of modes of production and work process that lead to exposure to agrotoxics and health impacts among families in rural areas of Usme and Sumapaz in Colombia. The following data collection techniques were used: participant observation, semi-structured interviews, and document analysis. The discourses show that interaction between structural forms that define the construction of reality transforms subjects. In the case of agribusiness and the use of agrotoxics, this interaction constitutes institutional symbolic violence. This discursive relationship imposes an everyday life that normalizes exposure to agrotoxics and transfers the responsibility for their health impacts to rural communities.

Francia es el primer país consumidor de pesticida en Europa. El glifosato es el pesticida más usado a nivel mundial y se detecta en la población general de los países industrializados, encontrándose niveles más altos en agricultores y niños Se disponía de pocos datos sobre la exposición en Francia. Nuestro objetivo fue determinar los niveles de glifosato en la población general de Francia y buscar una asociación con las estaciones, las características biológicas, estilo de vida, hábitos alimenticios y exposición ocupacional. Este estudio incluye 6848 participantes reclutados entre 2018 y 2000. Los datos asociados incluyen edad, género, ubicación, situación laboral e información dietética. El glifosato fue cuantificado por un único laboratorio en muestras de orina de primera micción mediante ELISA. Nuestros resultados respaldan una contaminación general de la población francesa, con glifosato cuantificable en 99.8% de muestras de orina con una media de 1.19 ng/mL +/- 0.84 después del ajuste al índice de masa corporal (IMC). Confirmamos niveles más altos de glifosato en hombres y niños. Nuestros resultados respaldan la contaminación por glifosato a través de la ingesta de alimentos y agua filtrada. Se confirmó una alta exposición ocupacional en agricultores y agricultores que trabajan en entornos vitivinícolas. Por lo tanto, nuestros presentes resultados muestran una contaminación general de la población francesa con glifosato, y contribuyen aún más a la descripción de una contaminación generalizada en los países industrializados.

France is the first pesticide-consuming country in Europe. Glyphosate is the most used pesticide worldwide and glyphosate is detected in the general population of industrialized countries, with higher levels found in farmers and children. Little data was available concerning exposure in France. Our objective was to determine glyphosate levels in the French general population and to search for an association with seasons, biological features, lifestyle status, dietary habits, and occupational exposure. This study includes 6848 participants recruited between 2018 and 2020. Associated data include age, gender, location, employment status, and dietary information. Glyphosate was quantified by a single laboratory in first-void urine samples using ELISA. Our results support a general contamination of the French population, with glyphosate quantifiable in 99.8% of urine samples with a mean of 1.19 ng/ml + / − 0.84 after adjustment to body mass index (BMI). We confirm higher glyphosate levels in men and children. Our results support glyphosate contamination through food and water intake, as lower glyphosate levels are associated with dominant organic food intake and filtered water. Higher occupational exposure is confirmed in farmers and farmers working in wine-growing environment. Thus, our present results show a general contamination of the French population with glyphosate, and further contribute to the description of a widespread contamination in industrialized countries.

El herbicida glifosato ha sido ampliamente utilizado en los últimos 40 años, bajo la suposición de que los efectos secundarios eran mínimos. Recientemente, se ha sospechado fuertemente de su impacto en las composiciones microbianas y posibles efectos indirectos en la salud vegetal, animal y humana. Se ha detectado glifosato y coformulados en varias fuentes de agua, pero nuestra comprensión de sus posibles efectos en animales acuáticos aún está en su infancia en comparación con los mamíferos. En este estudio, investigamos el efecto de la exposición crónica a una concentración ambientalmente relevante de glifosato en las comunidades bacterianas de la trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss). Luego se analizaron las branquias, el contenido intestinal y los epitelios intestinales mediante metacódigos de barras dirigidos al gen 16S rRNA. Nuestros resultados relevaron que la trucha arcoíris tiene sus propias comunidades bacterianas que difieren de sus hábitats circundantes y poseen microbiomas específicos de estos tres compartimentos. El tratamiento con herbicida a base de glifosato afecto significativamente el microbioma branquial, con una disminución en la diversidad. Los tratamientos con glifosato alteraron la composición taxonómica y algunas bacterias parecen ser sensibles a este contaminante ambiental. Por último, las redes de coocurrencia mostraron que las interacciones microbianas en las branquias tendían a disminuir con la exposición química. Estos resultados demostraron que el glifosato podría afectar la microbiota asociada a los peces de acuicultura.

The herbicide glyphosate has been widely used in the past 40 years, under the assumption that side effects were minimal. In recent years, its impact on microbial compositions and potential indirect effects on plant, animal and human health have been strongly suspected. Glyphosate and co-formulates have been detected in various water sources, but our understanding of their potential effects on aquatic animals is still in its infancy compared with mammals. In this study, we investigated the effect of chronic exposure to an environmentally relevant concentration of glyphosate on bacterial communities of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss). Gills, gut contents and gut epithelia were then analyzed by metabarcoding targeting the 16S rRNA gene. Our results revealed that rainbow trout has its own bacterial communities that differ from their surrounding habitats and possess microbiomes specific to these three compartments. The glyphosate-based herbicide treatment significantly affected the gill microbiome, with a decrease in diversity. Glyphosate treatments disrupted microbial taxonomic composition and some bacteria seem to be sensitive to this environmental pollutant. Lastly, co-occurrence networks showed that microbial interactions in gills tended to decrease with chemical exposure. These results demonstrate that glyphosate could affect microbiota associated with aquaculture fish.

El herbicida a base de glifosato (GBH) es un herbicida popular que puede contaminar el medio acuático y afectar a los animales acuáticos. En este estudio, se evaluaron la morfología de los testículos, la función fisiológica, la vía de la apoptosis y la calidad de los espermatozoides del cangrejo guante chino (Eriocheir sinensis) tras 7 días de exposición al GBH (48,945 mg/l, 1/2 del valor LC50 de 96 h del GBH). Los resultados mostraron que el GBH inducía desórdenes en la espermatogénesis mediante tinción H.E.. Se observaron degeneraciones vacuolares evidentes y un menor número de espermátidas en los testículos, acompañadas de una disminución de los túbulos seminíferos primarios de tipo espermatocitos (PSc-STs). Se observó una apoptosis generalizada de las espermátidas mediante tinción TUNEL. Mientras tanto, las actividades enzimáticas características de los testículos asociadas con la espermatogénesis, incluyendo la lactato deshidrogenasa (LDH) y la fosfatasa ácida (ACP) disminuyeron significativamente. Los testículos sufrieron daños oxidativos, como reflejaron la disminución significativa de las actividades de la superóxido dismutasa (SOD), el aumento significativo del contenido de malondialdehído (MDA) y la expresión del ARNm de las proteínas de choque térmico (HSP-70). Otros estudios demostraron que el GBH inducía la apoptosis de los testículos a través de la vía apoptótica mitocondrial mediante la regulación al alza de la expresión relativa de ARNm de la proteinasa 3 específica del cisteinil aspartato (Caspasa-3), la proteína X asociada a Bcl-2 (Bax) y la regulación a la baja del linfoma de células B 2 (Bcl-2). El daño oxidativo puede ser una de las causas de la apoptosis inducida por GBH en los testículos. Tras la exposición a GBH, se modificó la morfología de los espermatóforos. La supervivencia y la tasa de reacción acrosómica (RA) de los espermatozoides disminuyeron significativamente. En conjunto, estos resultados demostraron que la GBH afecta a la espermatogénesis, los espermatóforos y la calidad de los espermatozoides de E.sinensis, lo que aporta nuevos conocimientos sobre los efectos tóxicos de la GBH en el sistema reproductor de los crustáceos.

Glyphosate-based herbicide (GBH) is a popular herbicide, which may contaminate the water environment and affect aquatic animals. In this study, testes morphology, physiology function, apoptosis pathway, and spermatozoa quality of Chinese mitten crab (Eriocheir sinensis) were evaluated after 7 days of GBH exposure (48.945 mg/l,1/2 of the 96 h LC50 value of GBH). Results showed that GBH induced spermatogenesis disorder by H.E. staining. The obvious vacuolar degenerations and fewer spermatids of the testes accompanied by decreased primary spermatocytes-type seminiferous tubules (PSc-STs) were observed. The extensive apoptosis of spermatids by TUNEL staining was visible. Meanwhile, testes'' characteristic enzyme activities associated with spermatogenesis, including lactate dehydrogenase (LDH) and acid phosphatase (ACP) were significantly decreased. Testes suffered oxidative damage as reflected by the significant decrease in superoxide dismutase (SOD) activities, the significant increase in malondialdehyde (MDA) contents, and heat shock proteins (HSP-70) mRNA expression. Further studies demonstrated that GBH induced apoptosis of testes through the mitochondrial apoptotic pathway by upregulating the relative mRNA expression of cysteinyl aspartate specific proteinase 3 (Caspase-3), Bcl-2-associated X protein (Bax), and downregulating B-cell lymphoma 2 (Bcl-2). Oxidative damage may be one of the causes of GBH-induced apoptosis in testes. After GBH exposure, the morphology of spermatophores was changed. The survival and the acrosome reaction (AR) ratio of spermatozoa was significantly decreased. Altogether, these results demonstrated that GBH affects spermatogenesis, spermatophore and spermatozoa quality of E.sinensis, which provides novel knowledge about the toxic effects of GBH on the reproductive system of crustaceans.