Exposure to pesticides and health effects on farm owners and workers from conventional and organic agricultural farms in Costa Rica : Protocol for a cross-sectional study

Abstract

Background: Pesticide use is increasing in low- and middle-income countries (LMICs) including Costa Rica. This increase poses health risks to farm owners, farm workers, and communities living near agricultural farms. Objective: We aimed to examine the health effects associated with occupational pesticide exposure in farm owners and workers from conventional and organic smallholder farms in Costa Rica. Methods: We conducted a cross-sectional study involving 300 owners and workers from organic and conventional horticultural smallholder farms in Zarcero County, Costa Rica. During the baseline study visit, we administered a structured, tablet-based questionnaire to collect data on sociodemographic characteristics, pesticide exposure, and health conditions (eg, respiratory and allergic outcomes and acute pesticide intoxication symptoms) and administered a neurobehavioral test battery (eg, Finger Tapping Test and Purdue Pegboard); we measured blood pressure, anthropometry (height, weight, and waist circumference), and erythrocytic acetylcholinesterase activity and also collected urine samples. In addition, a functional neuroimaging assessment using near-infrared spectroscopy was conducted with a subset of 50 study participants. During the follow-up study visit (~2-4 weeks after the baseline), we administered participants a short questionnaire on recent pesticide exposure and farming practices and collected hair, toenail, and urine samples. Urine samples will be analyzed for various pesticide metabolites, whereas toenails and hair will be analyzed for manganese (Mn), a biomarker of exposure to Mn-containing fungicides. Self-reported pesticide exposure data will be used to develop exposure intensity scores using an exposure algorithm. Furthermore, exposure-outcome associations will be examined using linear and logistic mixed-effects regression models. Results: Fieldwork for our study was conducted between May 2016 and August 2016. In total, 113 farm owners and 187 workers from 9 organic and 83 conventional horticultural smallholder farms were enrolled. Data analyses are ongoing and expected to be published between 2019 and 2020. Conclusions: This study is one of the first to examine differences in health effects due to pesticide exposure between farm owners and workers from organic and conventional smallholder farms in an LMIC. We expect that this study will provide critical data on farming practices, exposure pathways, and how occupational exposure to pesticides may affect farm owners and workers’ health. Finally, we hope that this study will allow us to identify strategies to reduce pesticide exposure in farm owners and workers and will potentially lay the groundwork for a future longitudinal study of health outcomes in farm owners and workers exposed to pesticides.Antecedentes: El uso de pesticidas está aumentando en los países de ingresos bajos y medianos (PIBM), incluyendo Costa Rica. Este aumento representa riesgos para la salud de los propietarios de fincas, los trabajadores agrícolas y las comunidades que viven cerca de las zonas agrícolas. Objetivo: Nuestro objetivo fue examinar los efectos en la salud asociados con la exposición ocupacional a pesticidas en propietarios y trabajadores de fincas pequeñas, tanto convencionales como orgánicas, en Costa Rica. Métodos: Realizamos un estudio transversal que incluyó a 300 propietarios y trabajadores de fincas hortícolas pequeñas, tanto orgánicas como convencionales, en el cantón de Zarcero, Costa Rica. Durante la visita inicial del estudio, aplicamos un cuestionario estructurado en tabletas para recopilar datos sobre características sociodemográficas, exposición a pesticidas y condiciones de salud (por ejemplo, problemas respiratorios, alérgicos y síntomas de intoxicación aguda por pesticidas), y administramos una batería de pruebas neuroconductuales (por ejemplo, la prueba de golpeteo con los dedos y el test de Purdue Pegboard). También medimos la presión arterial, la antropometría (altura, peso y circunferencia de cintura), la actividad de la acetilcolinesterasa eritrocitaria y recolectamos muestras de orina. Además, se realizó una evaluación funcional por neuroimagen mediante espectroscopía de infrarrojo cercano en un subgrupo de 50 participantes del estudio. Durante la visita de seguimiento (~2 a 4 semanas después de la visita inicial), se aplicó a los participantes un cuestionario breve sobre la exposición reciente a pesticidas y prácticas agrícolas, y se recolectaron muestras de cabello, uñas de los pies y orina. Las muestras de orina serán analizadas para detectar diversos metabolitos de pesticidas, mientras que las uñas y el cabello se analizarán para detectar manganeso (Mn), un biomarcador de exposición a fungicidas que contienen Mn. Los datos autoinformados sobre exposición a pesticidas se utilizarán para desarrollar puntuaciones de intensidad de exposición mediante un algoritmo de exposición. Además, se examinarán las asociaciones entre exposición y resultados en salud utilizando modelos de regresión mixtos lineales y logísticos. Resultados: El trabajo de campo de nuestro estudio se realizó entre mayo y agosto de 2016. En total, se inscribieron 113 propietarios de fincas y 187 trabajadores de 9 fincas hortícolas orgánicas y 83 convencionales. Los análisis de datos están en curso y se espera que se publiquen entre 2019 y 2020. Conclusiones: Este estudio es uno de los primeros en examinar las diferencias en los efectos en la salud debido a la exposición a pesticidas entre propietarios y trabajadores de fincas pequeñas, tanto orgánicas como convencionales, en un PIBM. Esperamos que este estudio proporcione datos clave sobre prácticas agrícolas, vías de exposición y cómo la exposición ocupacional a pesticidas puede afectar la salud de propietarios y trabajadores. Finalmente, esperamos que este estudio permita identificar estrategias para reducir la exposición a pesticidas en estos grupos y, potencialmente, siente las bases para un futuro estudio longitudinal sobre los efectos en la salud de propietarios y trabajadores expuestos a pesticidas.