Roundup and glyphosate's impact on GABA to elicit extended proconvulsant behavior in Caenorhabditis elegans.
Sci Rep · 2022 · 12:13655 · PMID 35999230 · 등급5 동물·현장 동물실험 · 비발암 건강영향 > 신경독성 · 사람 · 직업 · 제형(GBH)
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매년 30억 파운드의 제초제가 농경지에 살포됨에 따라, 농약이 인간과 다른 동물의 신경 건강 및 생리에 어떻게 영향을 미칠 수 있는지에 대한 이해를 증진시키는 것이 필수적이다. 연구들은 종종 단일 차원에 머무르며, 대다수가 글리포세이트만을 검사한다. 농부와 일반 대중은 글리포세이트 외에도 수많은 화학물질을 포함하는 라운드업(Roundup)과 같은 상용 제품을 사용한다. 현재까지 글리포세이트에 대한 신경학적 표적이 제안된 바가 없으며, 라운드업과의 비교도 미흡하다. 이를 조사하기 위해, 우리는 글리포세이트와 라운드업이 *C. elegans*의 발작성 행동에 미치는 영향을 비교하였고, 글리포세이트와 라운드업 모두 경련 유사 행동을 증가시켰음을 발견하였다. 초기 가설의 핵심으로, 항경련제 처리가 연장된 경련을 회복시키는 것을 확인하였다. 또한, 라운드업에 노출된 선충류 중 3분의 1 이상은 경련에서 회복되지 않았으나, 약물 처리는 완전한 회복을 유도했다는 사실을 발견하였다. 주목할 점은 이러한 효과가 이전의 신경독성학 연구 결과보다 1,000배 희석된 농도, 즉 소비자 사용에 권장되는 최저 농도보다 300배 적은 제초제를 사용하여 확인되었다는 것이다. 관찰된 현상의 기전을 탐구한 결과, 글리포세이트가 GABA-A 수용체를 표적으로 한다는 유의미한 증거를 발견하였다. 글리포세이트의 부분적 효과 용량과 GABA-A 길항제를 결합한 약리학적 실험은 길항제 단독 투여와 비교하여 비회복률을 24% 증가시켰다. GABA 돌연변이 균주 실험에서는 GABA-A가 고갈된 균주에서 아무런 영향이 없었으나, 글루탐산 탈카르복실화효소(glutamic acid decarboxylase)가 고갈된 균주에서는 유의미하게 증가된 효과를 보였다. 본 연구 결과는 경련을 악화시키는 글리포세이트의 특성을 규명하고 GABA-A 수용체를 관찰된 생리적 변화에 대한 신경학적 표적으로 제시한다. 또한, 이는 글리포세이트가 억제성 신경 회로를 조절 장애시킬 잠재력을 시사한다.ORIGINAL ABSTRACT
As 3 billion pounds of herbicides are sprayed over farmlands every year, it is essential to advance our understanding how pesticides may influence neurological health and physiology of both humans and other animals. Studies are often one-dimensional as the majority examine glyphosate by itself. Farmers and the public use commercial products, like Roundup, containing a myriad of chemicals in addition to glyphosate. Currently, there are no neurological targets proposed for glyphosate and little comparison to Roundup. To investigate this, we compared how glyphosate and Roundup affect convulsant behavior in C. elegans and found that glyphosate and Roundup increased seizure-like behavior. Key to our initial hypothesis, we found that treatment with an antiepileptic drug rescued the prolonged convulsions. We also discovered over a third of nematodes exposed to Roundup did not recover from their convulsions, but drug treatment resulted in full recovery. Notably, these effects were found at concentrations that are 1,000-fold dilutions of previous findings of neurotoxicity, using over 300-fold less herbicide than the lowest concentration recommended for consumer use. Exploring mechanisms behind our observations, we found significant evidence that glyphosate targets GABA-A receptors. Pharmacological experiments which paired subeffective dosages of glyphosate and a GABA-A antagonist yielded a 24% increase in non-recovery compared to the antagonist alone. GABA mutant strain experiments showed no effect in a GABA-A depleted strain, but a significant, increased effect in a glutamic acid decarboxylase depleted strain. Our findings characterize glyphosate's exacerbation of convulsions and propose the GABA-A receptor as a neurological target for the observed physiological changes. It also highlights glyphosate's potential to dysregulate inhibitory neurological circuits.| 저자 | Naraine, A. S.; Aker, R.; Sweeney, I.; Kalvey, M.; Adams, A.; Shanbhag, V.; Dawson-Scully, K. |
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| 저널 | Scientific reports |
| 권·호·쪽 | 12(1), 13655 |
| PMID | 35999230 |
| DOI | 10.1016/j.tiv.2009.12.020 |
| MeSH | Animals; Caenorhabditis elegans; Glycine; Herbicides; Humans; Seizures; gamma-Aminobutyric Acid; Glyphosate |