Abstract Background: The period between conception and the first two postnatal years is critical and marks the individual, largely determining their health and disease patterns. Objective: To review the effect of pesticide exposure in utero and in the 1st years of life. Materials and methods: The scientific literature in relation to the subject was reviewed, both in animal models and in humans. Results: The presence of various types of pesticides in umbilical cord blood and in meconium is well documented in newborns worldwide, including Mexico. Pesticides have been associated with low birth weight, and various birth defects at the heart, gastrointestinal tract, genitourinary system, musculoskeletal system, and neurodevelopmental disorders. These substances may play a role in the increase in cases of autistic disorder. Conclusions: Despite the evidence, there are no public policies in many countries, including Mexico, to control the sale and use of pesticides. It is required to prevent exposure to these substances in the population and to do follow-up studies in mother-child pairs where exposure is suspected.

Resumen Introducción: El periodo comprendido entre la concepción y los primeros dos años posnatales es crítico y marca al individuo, determinando en buena parte sus patrones de salud y enfermedad. Objetivo: Hacer una revisión sobre el efecto de la exposición a plaguicidas en útero y en los primeros años de vida. Material y métodos: Se revisó la literatura científica en relación con el tema, tanto en modelos animales como en humanos. Resultados: La presencia de diversos tipos de plaguicidas en la sangre de cordón umbilical y en meconio está bien documentada en recién nacidos en todo el mundo, incluyendo México. Los plaguicidas se han asociado con bajo peso al nacer y diversos defectos congénitos a nivel cardiaco, del tracto gastrointestinal, sistema genitourinario y sistema musculoesquelético, así como a trastornos en el desarrollo neurológico. Estas sustancias pueden tener participación en el incremento de casos de trastorno autista. Conclusiones: A pesar de las evidencias, no existen en muchos países, incluyendo México, políticas públicas para controlar la venta y uso de plaguicidas. Se requiere prevenir la exposición a estas substancias en la población y hacer estudios de seguimiento en binomios madre-hijo donde se sospeche exposición.

ABSTRACT During the 20th century in Mexico, organochlorine pesticides were applied intensively to combat various problems. The National Campaign for Malaria Eradication implied the intensive use of the pesticide dichlorodiphenyltrichloroethane (DDT). On the other hand, hexachlorobenzene and γ-hexachlorocyclohexane (Lindane) were used for protection of seeds and agricultural crops, causing a prolonged exposure of population. For this reason, this study evaluated the magnitude and distribution of contamination by these organochlorine pesticides in the state of Guerrero, Mexico, through the analysis of breast milk. From both urban and rural locations, 171 samples of volunteer donor mothers were collected in the seven regions of the State . The chemical analysis was performed by gas chromatography. Median concentrations of total DDT were 0.833 mg/kg in lipid base, while hexachlorobenzene (HCB) and β-hexachlorocyclohexane (β-HCH) presented 0.009 and 0.004 mg/kg, respectively. Comparisons for concentrations of the compounds between regions were made likewise. There were statistically significant differences in total DDT concentrations (p < 0.05), with higher levels in the Costa Chica (0.961 mg/kg) and Tierra Caliente (1.087 mg/kg). Meanwhile, the Costa Grande presented the highest concentration of β-HCH throughout the state (0.018 mg/kg). Women from rural areas had higher levels of all pesticides (with the exception of β-HCH) than those living in urban locations. The information generated may be useful to the design of studies that explain the role of these pollutants in the health of the population of this region of Mexico, and for the establishment of public policies and prevention and control programs.

RESUMEN Durante el siglo XX en México se aplicaron plaguicidas organoclorados intensivamente para combatir diversas problemáticas. La Campaña Nacional para la Erradicación del Paludismo implicó el uso de diclorodifeniltricloroetano (DDT), y además se utilizaron hexaclorobenceno (HCB) y γ-hexaclorociclohexano (Lindano) para la protección de semillas y cultivos agrícolas, causando una elevada exposición de la población. Por tal motivo, en este estudio se evaluó la magnitud y distribución de la contaminación por plaguicidas organoclorados en Guerrero, México, mediante el análisis de leche materna. Se recolectaron 171 muestras de madres donadoras voluntarias de las siete regiones del estado, en localidades urbanas y rurales. El análisis químico se realizó por cromatografía de gases. Las concentraciones medianas de DDT total fueron de 0.833 mg/kg, mientras que el HCB y β-hexaclorociclohexano (β-HCH) presentaron valores de 0.009 a 0.004 mg/kg, respectivamente. Asimismo, se realizaron comparaciones para las concentraciones de los compuestos entre regiones. En el caso del DDT total se observaron diferencias estadísticamente significativas (p < 0.05), siendo la Costa Chica (0.961 mg/kg) y la Tierra Caliente (1.098 mg/kg) las que mayores concentraciones presentaron. Por su parte, la Costa Grande tuvo las concentraciones de β-HCH más elevadas de todo el estado (0.018 mg/kg). Las mujeres de zonas rurales presentaron niveles superiores de todos los plaguicidas (con excepción del β-HCH) que las de localidades urbanas. La información generada puede ser útil en el diseño de estudios que expliquen el papel de estos contaminantes en la salud de la población de esta región de México, y para el establecimiento de políticas públicas y programas de prevención y control.

ABSTRACT The organochlorine pesticides, being lipophilic compounds, show extremely high thermodynamic stability and resistance to degradation processes in the environment and in living organisms. They accumulate in lipid rich tissues and distribute between transport compartment (blood) and store compartment (adipose tissue). The purpose of this study is to make a comparison between organochlorine pesticide levels in blood serum and adipose tissue and calculate the differences in their concentrations based on routine biomonitoring study. One hundred and twenty six pair samples of adipose tissue and blood serum during autopsies as a case study were taken and analyzed in Los Mochis Sinaloa, México. Among organochlorine pesticides, higher concentrations correspond to b-HCH, pp’DDE and op’DDT in blood serum lipids; and pp’DDT shows higher concentrations in adipose tissue. Using statistical comparisons, we found a significant linear association of lipid serum organochlorine pesticide concentrations with that in adipose tissue. This concludes that serum lipid organochlorine pesticide concentrations represent an important indicator for both human biological matrices.

RESUMEN Los plaguicidas organoclorados son compuestos lipofílicos que presentan estabilidad termodinámica alta y resistencia a los procesos de degradación ambiental y en los organismos vivos. Se acumulan en tejidos ricos en lípidos y se distribuyen entre el compartimento de transporte (sangre) y el compartimento de almacenamiento (tejido adiposo). El objetivo de este estudio fue comparar los niveles de plaguicidas organoclorados en suero sanguíneo y tejido adiposo, así como calcular sus diferencias en concentraciones en ambas matrices biológicas, tomando como base un estudio rutinario de biomonitoreo. Ciento veintiséis pares de muestras de suero sanguíneo y tejido adiposo fueron tomadas durante autopsias y analizadas como estudios de caso en Los Mochis, Sinaloa México. Entre las concentraciones más altas de plaguicidas organoclorados en lípidos de suero sanguíneo, se encuentra el b-HCH, pp´DDE y op´DDT, mientras que en el tejido adiposo el insecticida organoclorado pp’DDT reveló mayor concentración. Aplicando comparaciones estadísticas, se calculó una asociación lineal significativa entre las concentraciones de plaguicidas organoclorados en lípidos del suero sanguíneo comparandas con las del tejido adiposo. Esto permite concluir que las concentraciones de plaguicidas organoclorados en los lípidos del suero sanguíneo, representan un importante indicador para ambas matrices biológicas humanas.

Organochlorine pesticides bioaccumulation models have generally been formulated to predict the bioconcentration and biomagnification of that compounds. Due to the lipophilic properties and persistence, the organochlorine pesticides accumulate in lipid rich tissues which serve as biomarkers of environmental pollution. In human, organochlorine pesticides continuously circulate and equilibrate among body compartments. The objective of the study was to compare the concentration of or-ganochlorine pesticides in blood serum with levels of total blood lipid content. The obtained organochlorine pesticide concentrations were divided in ascending sextants according to the total lipid content. The results reveal that the mean of all organo-chlorine pesticides decreases as the lipid concentration increases. b-HCH shows a decrease of -0.8948 mg/kg, pp'DDE of -0.9195 mg/kg, pp'DDT of -0.090 mg/kg and S-DDT of -0.8814 mg/kg from one to other sextant. The ANOVA test applied to reveal differences among sextants showed significant differences among means for b-HCH, pp'DDE and S-DDT and not significant differences among pp'DDT sextants.

Los modelos de bioacumulación de plaguicidas organoclorados se formulan generalmente para predecir su bioconcentración y biomagnificación. Debido a sus propiedades lipofílicas y persistencia, los plaguicidas organoclorados se acumulan en tejidos ricos en grasa, los cuales se estudian como biomarcador de la contaminación ambiental. En el cuerpo humano, los plaguicidas organoclorados circulan continuamente y sus concentraciones se equilibran entre los compartimientos del cuerpo. El objetivo del estudio fue comparar las concentraciones de plaguicidas organoclorados en el suero sanguíneo con la concentración de lípidos totales del suero. Las concentraciones de plaguicidas organoclorados fueron agrupados en sextiles en forma ascendente de acuerdo con el nivel de lípidos séricos totales. Los resultados presentaron que las medias de las concentraciones de los plaguicidas organoclorados disminuían al aumentar la concentración de lípidos séricos totales. b-HCH mostró disminución de -0.8948 mg/kg, pp'DDE decreció -0.9195 mg/kg, pp'DDT bajó -0.090 mg/kg y S-DDT disminuyó -0.8814 mg/kg de uno al otro sextil. Al realizar el análisis de varianza entre los sextiles, se corroboró una diferencia estadísticamente significativa entre las medias de b-HCH, pp'DDE y S-DDT y no significativa entre sextiles de pp'DDT.

Pesticide ambient exposure is a potential risk when children live in or near a field aerial sprayed with such chemicals as is the case in Sinaloa state in the northwest of Mexico. In this study the possible genotoxic risk assessment was evaluated in two groups: 125 children (52 females and 73 males) living in residential proximity to areas of intensive agriculture and exposed to agricultural activity of pesticide mixtures, in addition to 125 control youngsters (57 females and 68 males) living in the city of Los Mochis, Sinaloa. The risk assessment was done through the use of micronuclei (MN) in exfoliated buccal cells as biomarkers. The age range in both groups was 1 to 13 years. Microscopic analysis was performed in 3000 buccal epithelial cells for each sample. Significant increment of MN frequencies was observed when the odds ratios (OR) values were calculated (3.11 and 95 % CI 2.70 and 3.50), indicating high health risk to the exposed children. Other nuclear abnormalities associated to cytotoxicity or genotoxicity as binucleate cells, nuclear buds, karyorrhesis and karyolysis were detected; in all cases the differences were significant in relation with the control group. The MN assay in exfoliated cells was useful, and a minimally invasive method was followed for monitoring cytogenetic damage in the children who live in residential proximity to areas of intensive agriculture treated with large amounts of pesticide mixtures.

La exposición ambiental a plaguicidas constituye un riesgo potencial para los niños que viven en o cerca de campos agrícolas asperjados de forma aérea con estas sustancias, como es el caso en el estado de Sinaloa en el noroeste de México. En este estudio el posible riesgo genotóxico fue evaluado en dos grupos: 125 niños (52 mujeres y 73 hombres) cuyas casas están cercanas a zonas de intensa actividad agrícola que son asperjadas con mezclas de plaguicidas y en 125 niños testigos (57 mujeres y 68 hombres) que viven en la ciudad de Los Mochis, Sinaloa, utilizando como biomarcador los micronúcleos (MN) en células exfoliadas de mucosa bucal. El rango de edad en ambos grupos fue de 1 a 13 años. El análisis microscópico fue realizado en 3000 células del epitelio bucal para cada muestra. Se observó incremento significativo en la frecuencia de MN. También fue calculada la razón de momios (RM) (3.11 y 95 % CI 2.70 y 3.50) indicando los valores alto riesgo a la salud de los niños expuestos. Otras anormalidades nucleares asociadas a citotoxicidad o genotoxicidad como células binucleadas, yemas nucleares, cariorresis y cariolisis fueron detectadas; en todos los casos las diferencias fueron significativas con relación al grupo testigo. El ensayo de MN en células exfoliadas resultó un método útil y poco invasor para el monitoreo del daño citogenético en los niños que viven en o cerca de las áreas agrícolas que son intensamente tratadas con grandes cantidades de mezclas de plaguicidas.

ABSTRACT Organochlorine pesticides have been used in Mexico in agriculture, sanitation, malaria programs and livestock to combat ectoparasites. Due to their chemical stability, persistence and lipophility, their residues bioconcentrate in lipid-rich tissues, according to the equilibrium pattern of internal transport and lipid tissue content. The studies on their role as estrogenic or antiandrogenic agents have related these pesticides to breast cancer. Therefore, organochlorine pesticides were determined in breast adipose tissue of women subjected to surgery due to the diagnosis of breast abnormalities. The study pool constituted 127 women with malignant breast tumors, 127 with benign breast tumors and 127 in a control group without breast abnormalities. The pesticides determined were: HCB, β-HCH, pp'DDE, op'DDT, pp'DDT and Σ-DDT. Comparing the studied groups, the highest residue levels were determined in the benign breast tumor group. The determined levels from the control group through malignant to benign cases increased stepwise; HCB: 0.045, 0.099, 0.116 mg kg- 1, β-HCH: 0.163, 0.265, 0.319 mg kg- 1, pp'DDE: 0.782, 0.980, 1.761 mg kg" 1, op'DDT: 0.035, 0.094, 0.176 mg kg- 1, pp'DDT: 0.296, 0.351, 0.661 mg kg- 1, Σ-DDT: 1.112, 1.423, 2.601 mg kg- 1, respectively. Paired analyses of the three groups revealed divergences among them and correlation of these pesticide levels with breast tumors. Calculated relative risk (RR) values for the benign to control group and the malignant to control cases presented the following values: HCB: 2.11, 2.01, β-HCH: 1.96, 1.58, pp'DDE: 2.13, 1.17, op'DDT: 4.42, 2.27, pp'DDT: 2.33, 1.33, Σ-DDT: 2.21, 1.19 respectively. The obtained results indicate higher organochlorine pesticide residue levels in women with benign breast abnormalities and higher relative risk related to op'DDT presence.

RESUMEN En México, los plaguicidas organoclorados se ha utilizado en agricultura, salud pública en programas del combate a la malaria y a ectoparásitos de ganado. Debido a su estabilidad química, persistencia y lipofilidad, sus residuos se biomagnifican en tejidos ricos en grasa de acuerdo con el estado de equilibrio entre el transporte interno y el contenido de lípidos en tejidos. Los estudios sobre su papel como agentes estrogénicos o antiandrogénicos relacionan a los plaguicidas organoclorados con el cáncer mamario. Por esta razón se determinaron los niveles de plaguicidas organoclorados en mujeres sujetas a cirugía para diagnosticar anomalías mamarias. En el estudio participaron 127 pacientes con tumor maligno de seno, 127 pacientes con tumor benigno de seno y 127 pacientes como testigos sin anomalías mamarias. Los plaguicidas estudiados fueron: HCB, β-HCH, pp'DDE, op'DDT, pp'DDT y Σ-DDT. Comparando con el grupo testigo, el nivel superior se determinó en las pacientes con tumor benigno de mama. Los niveles de plaguicidas organoclorados desde el grupo testigo al grupo de casos malignos y benignos se incrementó paulatinamente: HCB: 0.045, 0.099, 0.116 mg kg- 1, β-HCH: 0.163, 0.265, 0.319 mg kg" 1, pp'DDE: 0.782, 0.980, 1.761 mg kg" 1, op'DDT: 0.035, 0.094, 0.176 mg kg-1, pp'DDT: 0.296, 0.351, 0.661 mg kg-1, Σ-DDT: 1.112, 1.423, 2.601 mg kg" 1, respectivamente. El análisis pareado de medias reveló divergencia entre los tres grupos y correlación de los niveles de plaguicidas organoclorados en el tumor mamario benigno. Al calcular los valores del riesgo relativo (RR) para los grupos con tumor mamario benigno y maligno, se obtuvieron los valores siguientes: HCB: 2.11, 2.01, β-HCH: 1.96, 1.58, pp'DDE: 2.13, 1.17, op'DDT: 4.42, 2.27, pp'DDT: 2.33, 1.33, Σ-DDT: 2.21, 1.19, respectivamente. Los resultados obtenidos indican mayores concentraciones de plaguicidas organoclorados en mujeres con anomalías benignas de seno y un riesgo relativo mayor relacionado con la presencia del op'DDT.

OBJECTIVE: As a consequence of environmental exposure, organochlorine pesticides accumulate in lipid rich-tissues such as maternal adipose tissue and partition to maternal blood serum and umbilical blood serum. To establish their distribution in the human body, the concentration gradients of organochlorine pesticides between these compartments were determined. MATERIAL AND METHODS: Maternal adipose tissue, blood serum and umbilical blood serum samples from 64 volunteers admitted for cesarean delivery at Hospital Benito Coquet Lagunes were studied in Veracruz during 1997 and 1998. The pesticide residues were determined by gas chromatography and results obtained from different sample groups were analyzed using Pearson correlation coefficients and simple lineal regression. RESULTS: Significant results expressed on fat basis of organochlorine pesticides indicate that 1,1,1-trichloro-2,2-bis(4-chlorophenyl)ethane (DDT) levels are higher in maternal adipose tissue (4.51 mg/kg DDE and 1.27 mg/kg pp'DDT), maternal blood serum (4.45 mg/kg DDE and 0.78 mg/kg pp'DDT), and umbilical blood serum (4.70 mg/kg DDE and 0.88 mg/kg pp'DDT), due to greater affinity of DDT for lipids. CONCLUSIONS: The statistical evaluation of results and the pairing of samples analyzed indicate that absorbed organochlorine pesticides cross the placental barrier and reach a balanced state between mother and fetus.

OBJETIVO: Como consecuencia de la exposición ambiental a los plaguicidas organoclorados éstos se acumulan en tejidos ricos en grasa, como el adiposo materno, y se distribuyen en el suero materno y el suero del cordón umbilical. Para establecer la distribución en el organismo humano, se comparó el gradiente de concentración de los plaguicidas organoclorados entre estos compartimentos. MATERIAL Y MÉTODOS: Se tomaron las muestras de tejido adiposo materno, suero materno y suero del cordón umbilical de 64 participantes voluntarias admitidas para cesárea en el Hospital Benito Coquet Lagunes, de la ciudad de Veracruz, Veracruz, México, durante el periodo 1997-1998. Los residuos de plaguicidas se determinaron por cromatografía de gases y sus resultados se correlacionaron entre las muestras por medio del coeficiente de correlación de Pearson y regresión lineal simple. RESULTADOS: Los resultados más significativos expresados en base lipídica indican que las concentraciones del DDT fueron más altas en el tejido adiposo materno (4.51 mg/kg DDE y 1.27 mg/kg pp'DDT), suero materno (4.45 mg/kg DDE y 0.78 mg/kg pp'DDT) y suero del cordón umbilical (4.70 mg/kg DDE y 0.88 mg/kg pp'DDT), debido a su mayor afinidad a los lípidos. CONCLUSIONES: La evaluación estadística de los resultados y el pareado entre las muestras indican que los plaguicidas organoclorados absorbidos atraviesan la barrera placentaria y forman un equilibrio entre el organismo materno y el feto.