Maternal exposure of mice to glyphosate induces depression- and anxiety-like behavior in the offspring via alterations of the gut-brain axis.
Sci Total Environ · 2023 · 905:167034 · PMID 37709081 · 등급5 동물·현장 동물시험 · 비발암 건강영향 > 신경독성 · 사람
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지난 10년간 정신 건강 문제, 특히 가장 흔한 신경정신질환인 우울증과 불안에 대한 인식이 높아지고 낙인이 감소하는 추세를 보였다. 또한 주의력결핍 과잉행동장애 및 자폐 스펙트럼 장애와 같은 신경발달장애에 대한 이해가 증가하면서 진단된 환자 수가 늘어났다. 이러한 행동 장애의 병태생리는 다요인적이며, 초기 생애 동안 환경 화학물질에 노출되는 것이 장-뇌 축(gut-brain axis) 교란을 통해 이러한 영향을 매개할 수 있는 관련 위험 인자로 제시되어 왔다. 그러나 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 살충제인 글리포세이트의 경우, 특히 초기 생애 동안의 만성 저용량 노출과 신경행동 장애를 연결하는 연구 결과는 제한적이고 일관성이 부족하다. 본 연구에서는 세대 간 마우스 모델을 이용하여 임신 기간 및 수유 기간 동안의 모체 경구 글리포세이트 노출(0.5 및 50 mg/kg 체중/일)이 자손의 행동, 뇌 유전자 발현 및 장내미생물총에 미치는 영향을 탐색하였다. 행동 분석 결과, 글리포세이트에 노출된 모체 출신 성인 암컷 자손에서 우울증 유사 행동과 불안 유사 행동뿐만 아니라 사회적 결함이 나타났다. 더욱이, 행동 문제와 연관성이 논의되는 효소인 트립토판 수산화효소 2(tryptophan hydroxylase 2)의 발현이 암컷 자손의 해마에서 감소하였고 이는 글리포세이트 유도 DNA 과메틸화와 상관관계가 있었다. 또한, 모체 글리포세이트 노출은 트립토판 대사와 관련되어 우울증 및 불안 유사 장애와 연관된 박테리아인 *Akkermansia*의 감소와 *Alistipes* 및 *Blautia*의 증가를 포함하여 암컷 자손의 장내미생물총을 유의하게 변화시켰다. 본 연구 결과는 글리포세이트가 자궁 내 및 수유기 노출 이후 장-뇌 축 상호작용에 영향을 미칠 수 있음을 시사한다. 본 연구는 살충제 노출이 장-뇌 축에 미치는 영향을 이해하는 것의 중요성을 강조하며, 살충제의 건강 위험 평가에 미생물총 분석을 의무적으로 포함할 필요성을 더욱 부각시킨다.ORIGINAL ABSTRACT
The past decade has been characterized by increased awareness and de-stigmatization of mental health issues, in particular the most common neuropsychiatric disorders depression and anxiety. Further, with growing understanding of neurodevelopmental disorders such as attention deficit and hyperactivity disorder and autism spectrum disorder, the number of diagnosed patients has increased. The pathogenesis of these behavioral disorders is multifactorial and early-life exposure to environmental chemicals has been proposed to be a relevant risk factor that might mediate these effects by disturbances on the gut-brain-axis. However, for glyphosate, the most widely used pesticide worldwide, there are only limited and inconsistent findings that link chronic low-dose exposure in particular during early life to neurobehavioral disorders. Here, we explored the impact of maternal oral glyphosate exposure (0.5 and 50 mg/kg body weight/day) during pregnancy and the lactational period on offspring's behavior, brain gene expression and gut microbiota using a cross-generational mouse model. Behavioral analyses revealed a depression- and anxiety-like behavior as well as social deficits most notably in adult female offspring of glyphosate-exposed dams. Furthermore, the expression of tryptophan hydroxylase 2, an enzyme discussed to be linked to behavioral problems, was reduced in the hippocampus of female offspring and correlated to a glyphosate-induced DNA hypermethylation of the gene. Moreover, maternal glyphosate exposure significantly altered the gut microbiota in the female offspring including a decreased abundance of Akkermansia and increased abundance of Alistipes and Blautia, bacteria involved in tryptophan metabolism and associated with depression- and anxiety-like disorders. Our results suggest that glyphosate might influence the gut-brain axis crosstalk following in-utero and lactational exposure. This study underlines the importance of understanding the impact of exposure to pesticides on the gut-brain axis and further emphasizes the need for microbiome analyses to be compulsorily included in health risk assessments of pesticides.| 저자 | Buchenauer, L.; Haange, S. B.; Bauer, M.; Rolle-Kampczyk, U. E.; Wagner, M.; Stucke, J.; Elter, E.; Fink, B.; Vass, M.; von Bergen, M.; Schulz, A.; Zenclussen, A. C.; Junge, K. M.; Stangl, G. I.; Polte, T. |
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| 저널 | The Science of the total environment |
| 권·호·쪽 | 905, 167034 |
| PMID | 37709081 |
| DOI | 10.1016/j.scitotenv.2023.167034 |
| MeSH | Humans; Adult; Pregnancy; Animals; Mice; Female; Maternal Exposure; Depression; Brain-Gut Axis; Autism Spectrum Disorder; Anxiety; Pesticides; Glyphosate |