Effects of glyphosate exposure on gut-liver axis: Metabolomic and mechanistic analysis in grass carp (Ctenopharyngodon idellus).
Sci Total Environ · 2023 · 902:166062 · PMID 37544446 · 등급5 동물·현장 동물실험 · 비발암 건강영향 > 장내미생물 · 수생생물 · AMPA
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글리포세이트는 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 제초제 중 하나이며, 비표적 수생 생물에게 잠재적으로 유해하다. 그러나 대사 항상성 및 근본적인 기전에 미치는 환경 보건 위험은 불분명한 실정이다. 본 연구에서는 글리포세이트 노출 후 풀치(grass carp)의 생체 축적, 대사 장애 및 메커니즘을 조사하였다. 장내에서 글리포세이트와 주요 대사산물인 아미노메틸포스폰산의 높은 축적이 감지되었다. 글리포세이트 노출은 장 염증, 장벽 손상 및 간 지방증을 유발하였다. 혈청 중 트리글리세라이드 감소, 총 콜레스테롤 및 지단백 증가와 내장 지방 감소를 통해 지질 대사 장애가 확인되었다. 대사체학 분석 결과, 글리포세이트 노출은 간에서 담즙산 생합성을 현저히 억제하여 총 담즙산 함량의 감소를 보였으며, 이는 cyp27a1, cyp8b1 및 fxr의 유의미한 하향 조절에 의해 추가적으로 뒷받침되었다. 더욱이, 장내미생물총의 불균형은 지질다당류 증가를 통해 간과 장의 염증에 기여하였고, 2차 담즙산 감소를 통해 담즙산 순환 저하에도 영향을 미쳤다. 이러한 결과들은 환경 수준의 글리포세이트 노출이 장내 높은 생체 축적을 유발하고, 이로 인해 장간 손상, 장내미생물총 불균형 및 담즙산 대사 항상성 교란을 초래하며, 궁극적으로는 장-간 축의 기능 장애를 야기하여 지질 대사 장애를 초래할 수 있음을 시사하였다. 이러한 발견들은 수생 환경에서 어류에 대한 글리포세이트 노출의 대사 건강 위험성을 강조한다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate, one of the most widely used herbicide worldwide, is potentially harmful to non-target aquatic organisms. However, the environmental health risks regarding impacts on metabolism homeostasis and underlying mechanisms remain unclear. Here we investigated bioaccumulation, metabolism disorders and mechanisms in grass carp after exposure to glyphosate. Higher accumulation of glyphosate and its major metabolite, aminomethylphosphonic acid, in the gut was detected. Intestinal inflammation, barrier damage and hepatic steatosis were caused by glyphosate exposure. Lipid metabolism disorder was confirmed by the decreased triglyceride, increased total cholesterol and lipoproteins in serum and decreased visceral fat. Metabolomics analysis found that glyphosate exposure significantly inhibited bile acids biosynthesis in liver with decreased total bile acids content, which was further supported by significant downregulations of cyp27a1, cyp8b1 and fxr. Moreover, the dysbiosis of gut microbiota contributed to the inflammation in liver and gut by increasing lipopolysaccharide, as well as to the declined bile acids circulation by reducing secondary bile acids. These results indicated that exposure to environmental levels of glyphosate generated higher bioaccumulation in gut, where evoked enterohepatic injury, intestinal microbiota dysbiosis and disturbed homeostasis of bile acids metabolism; then the functional dysregulation of the gut-liver axis possibly resulted in ultimate lipid metabolism disorder. These findings highlight the metabolism health risks of glyphosate exposure to fish in aquatic environment.| 저자 | Yan, B.; Sun, Y.; Fu, K.; Zhang, Y.; Lei, L.; Men, J.; Guo, Y.; Wu, S.; Han, J.; Zhou, B. |
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| 저널 | The Science of the total environment |
| 권·호·쪽 | 902, 166062 |
| PMID | 37544446 |
| DOI | 10.1016/j.scitotenv.2023.166062 |
| MeSH | Animals; Carps; Dysbiosis; Liver; Inflammation; Lipid Metabolism Disorders; Bile Acids and Salts; Glyphosate |