Exposure to multiple pesticides and neurobehavioral outcomes among smallholder farmers in Uganda

Abstract

Background: Multiple epidemiological studies have shown that exposure to single pesticide active ingredients or chemical groups is associated with adverse neurobehavioral outcomes in farmers. In agriculture, exposure to multiple pesticide active ingredients is the rule, rather than exception. Therefore, occupational studies on neurobehavioral effects of pesticides should account for potential co-exposure confounding. Methods: We conducted a cross-sectional study of 288 Ugandan smallholder farmers between September and December 2017. We collected data on self-reported use of pesticide products during the 12 months prior to survey and estimated yearly exposure-intensity scores for 14 pesticide active ingredients using a semi-quantitative exposure algorithm. We administered 11 neurobehavioral tests to assess five neurobehavioral domains. We implemented a Bayesian Model-Averaging (BMA) approach to examine the association between exposure to multiple pesticides and neurobehavioral outcomes, while accounting for multiple testing. We applied two levels of inference to determine (1) which neurobehavioral outcomes were associated with overall pesticide exposure (marginal inclusion probability (MIP) for covariate-only models <0.5) and (2) which specific pesticide active ingredients were associated with these outcomes (MIP for models where active ingredient was included >0.5). Results: Seventy-two percent of farmers reported use of pesticide products that contained at least one of 14 active ingredients, while the applicators used in median three different active ingredients (interquartile range (IQR) 4) in the 12 months prior to the study. The most widely used active ingredients were glyphosate (79%), cypermethrin (60%), and mancozeb (55%). We found that overall pesticide exposure was associated with impaired visual memory (Benton Visual Retention Test (BVRT)), language (semantic verbal fluency test), perceptual-motor function (Finger tapping test), and complex attention problems (Trail making A test and digit symbol test). However, when we looked at the associations for individual active ingredients, we only observed a positive association between glyphosate exposure and impaired visual memory (-0.103 [95% Bayesian Credible Interval (BCI)] [-0.24, 0] units in BVRT scores per interquartile range (IQR) increase in annual exposure to glyphosate, relative to a median [IQR] of 6 [3] units in BVRT across the entire study population). Conclusions: We found that overall pesticide exposure was associated with several neurobehavioral outcome variables. However, when we examined individual pesticide active ingredients, we observed predominantly null associations, except for a positive association between glyphosate exposure and impaired visual memory. Additional epidemiologic studies are needed to evaluate glyphosate's neurotoxicity, while accounting for co-pollutant confounding.Antecedentes: Múltiples estudios epidemiológicos han demostrado que la exposición a un solo ingrediente activo de plaguicidas o grupos químicos se asocia con resultados neuroconductuales adversos en los agricultores. En la agricultura, la exposición a múltiples ingredientes activos de plaguicidas es la regla, más que la excepción. Por lo tanto, los estudios ocupacionales sobre los efectos neuroconductuales de los plaguicidas deben tener en cuenta los posibles factores de confusión de la coexposición. Métodos: Realizamos un estudio transversal de 288 pequeños agricultores de Uganda entre septiembre y diciembre de 2017. Recopilamos datos sobre el uso autoinformado de productos plaguicidas durante los 12 meses anteriores a la encuesta y estimamos las puntuaciones anuales de intensidad de exposición para 14 ingredientes activos de plaguicidas. utilizando un algoritmo de exposición semicuantitativo. Administramos 11 pruebas neuroconductuales para evaluar cinco dominios neuroconductuales. Implementamos un enfoque de promedio de modelo bayesiano (BMA) para examinar la asociación entre la exposición a múltiples pesticidas y los resultados neuroconductuales, al tiempo que contabilizamos múltiples pruebas. Aplicamos dos niveles de inferencia para determinar (1) qué resultados neuroconductuales se asociaron con la exposición general a plaguicidas (probabilidad de inclusión marginal (MIP) para modelos de covariables solamente <0,5) y (2) qué ingredientes activos de plaguicidas específicos se asociaron con estos resultados ( MIP para modelos en los que se incluyó ingrediente activo> 0,5). Resultados: Setenta y dos por ciento de los agricultores informaron el uso de productos pesticidas que contenían al menos uno de los 14 ingredientes activos, mientras que los aplicadores usaron una mediana de tres ingredientes activos diferentes (rango intercuartílico (IQR) 4) en los 12 meses anteriores al estudio. Los ingredientes activos más utilizados fueron glifosato (79%), cipermetrina (60%) y mancozeb (55%). Encontramos que la exposición general a pesticidas se asoció con deterioro de la memoria visual (prueba de retención visual de Benton (BVRT)), el lenguaje (prueba de fluidez verbal semántica), la función perceptivo-motora (prueba de golpeteo de dedos) y problemas de atención complejos (prueba de Trail Making A y prueba de símbolo de dígitos). Sin embargo, cuando observamos las asociaciones de los ingredientes activos individuales, solo observamos una asociación positiva entre la exposición al glifosato y la memoria visual deteriorada (-0,103 [95% intervalo creíble bayesiano (BCI)] [-0,24, 0] unidades en puntuaciones BVRT por aumento del rango intercuartílico (IQR) en la exposición anual al glifosato, en relación con una mediana [IQR] de 6 [3] unidades en BVRT en toda la población del estudio). Conclusiones: Encontramos que la exposición general a plaguicidas se asoció con varias variables de resultado neuroconductuales. Sin embargo, cuando examinamos los ingredientes activos de los pesticidas individuales, observamos asociaciones predominantemente nulas, excepto por una asociación positiva entre la exposición al glifosato y la memoria visual deteriorada. Se necesitan estudios epidemiológicos adicionales para evaluar la neurotoxicidad del glifosato, al tiempo que se tienen en cuenta los factores de confusión de los co-contaminantes.Antecedentes: Vários estudos epidemiológicos demonstraram que a exposição a ingredientes ativos ou grupos químicos de um único pesticida está associada a resultados neurocomportamentais adversos em agricultores. Na agricultura, a exposição a vários ingredientes ativos de pesticidas é a regra, e não a exceção. Portanto, os estudos ocupacionais sobre os efeitos neurocomportamentais dos pesticidas devem levar em conta o potencial de confusão da coexposição. Métodos: Conduzimos um estudo transversal de 288 pequenos agricultores de Uganda entre setembro e dezembro de 2017. Coletamos dados sobre o uso auto-relatado de produtos de pesticidas durante os 12 meses anteriores à pesquisa e pontuações de intensidade de exposição anual estimada para 14 ingredientes ativos de pesticidas usando um algoritmo de exposição semiquantitativo. Administramos 11 testes neurocomportamentais para avaliar cinco domínios neurocomportamentais. Implementamos uma abordagem Bayesian Model-Averaging (BMA) para examinar a associação entre a exposição a vários pesticidas e os resultados neurocomportamentais, enquanto contabilizando vários testes. Aplicamos dois níveis de inferência para determinar (1) quais resultados neurocomportamentais estavam associados à exposição geral a pesticidas (probabilidade de inclusão marginal (MIP) para modelos apenas de covariável <0,5) e (2) quais ingredientes ativos de pesticidas específicos estavam associados a esses resultados ( MIP para modelos em que o ingrediente ativo foi incluído> 0,5). Resultados: Setenta e dois por cento dos agricultores relataram o uso de produtos pesticidas que continham pelo menos um dos 14 ingredientes ativos, enquanto os aplicadores usaram em média três ingredientes ativos diferentes (intervalo interquartil (IQR) 4) nos 12 meses anteriores ao estudo. Os ingredientes ativos mais amplamente usados ​​foram glifosato (79%), cipermetrina (60%) e mancozebe (55%). Descobrimos que a exposição geral a pesticidas foi associada a problemas de memória visual (Teste de Retenção Visual de Benton (BVRT)), linguagem (teste de fluência verbal semântica), função perceptivo-motora (teste de toque de dedo) e problemas de atenção complexos (teste de Trail making A e teste de símbolo de dígito). No entanto, quando observamos as associações para ingredientes ativos individuais, observamos apenas uma associação positiva entre a exposição ao glifosato e memória visual prejudicada (-0,103 [95% Bayesian Credible Interval (BCI)] [-0,24, 0] unidades nas pontuações BVRT por aumento do intervalo interquartil (IQR) na exposição anual ao glifosato, em relação a uma mediana [IQR] de 6 [3] unidades no BVRT em toda a população do estudo). Conclusões: Descobrimos que a exposição geral a pesticidas foi associada a várias variáveis ​​de resultados neurocomportamentais. No entanto, quando examinamos ingredientes ativos de pesticidas individuais, observamos associações predominantemente nulas, exceto por uma associação positiva entre exposição ao glifosato e memória visual prejudicada. Estudos epidemiológicos adicionais são necessários para avaliar a neurotoxicidade do glifosato, ao mesmo tempo que leva em consideração a confusão de co-poluentes.