Glyphosate impairs both structure and function of GABAergic synapses in hippocampal neurons.
Neuropharmacology · 2025 · 262:110183 · PMID 39401670 · 등급5 동물·현장 원저 · 비발암 건강영향 > 신경독성 · 사람 · 제형(GBH)
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글리포세이트(Gly)는 식물에만 발현되고 동물에는 발현되지 않는 효소인 5-엔올피루빌시키미테-3-인산 합성효소의 억제를 유발하는 광범위 제초제이다. 수십 년 동안 Gly는 인간을 포함한 포유류에게 비효과적이라고 여겨져 왔으나, 글리포세이트계 제초제 라운드업(Roundup)으로 처리된 설치류에서 신경전달물질(예: 세로토닌, 도파민, 노르에피네프린 및 아세틸콜린) 함량 감소, 불안 및 우울증 유사 행동과 관련된 뇌의 산화 스트레스 증가, 그리고 학습 및 기억 장애가 관찰되면서 상황이 바뀌었다. Gly의 신경독성 효과를 시사하는 설득력 있는 증거에도 불구하고, 시냅스 전달에 미치는 영향에 대한 심층적인 기능적 설명은 여전히 부족하다. Gly 투여에 의존하는 시냅스 변화를 조사하기 위해 마우스 일차 배양 해마 뉴런에서 전세포 패치 클램프 기록 및 면역세포화학 염색을 수행하였다. 우리의 연구 결과는 허용 일일 섭취량 용량으로 Gly를 30분간 배양하는 것이 억제성 GABA성 시냅스에 심각한 장애를 유발함을 보여주었다. 추가 분석에서는 Gly가 후시냅스 $\text{GABA}_{\text{A}}$ 수용체 수를 감소시키고, 유발된 억제성 후시냅스 전류의 진폭, 동기 방출을 위해 이용 가능한 즉시 방출 풀 크기 및 양자 크기를 감소시킨다는 점이 지적되었다. 마지막으로, 방출 부위 수가 감소한 것이 관찰되었다. 일관되게, 형태학적 분석은 피라미드 세포 수상돌기를 장식하는 시냅스 전 및 시냅스 후 억제 구획의 밀도가 Gly에 의해 감소했음을 보여주었다. 결론적으로, 본 실험들은 GABA성 시냅스에 대해 Gly가 유도하는 효과를 최초로 규명하였으며, Gly가 시냅스 전반과 시냅스 후반 메커니즘 모두를 현저하게 손상시킨다는 것을 밝혀냈다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate (Gly) is a broad-spectrum herbicide responsible for the inhibition of the enzyme 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase known to be expressed exclusively in plants and not in animals. For decades Gly has been thought to be ineffective in mammals, including humans, until it was demonstrated that rodents treated with the Gly-based herbicide Roundup showed reduced content of neurotransmitters (e.g., serotonin, dopamine, norepinephrine, and acetylcholine), increased oxidative stress in the brain associated with anxiety and depression-like behaviors and learning and memory deficits. Despite compelling evidence pointing to a neurotoxic effect of Gly, an in-depth functional description of its effects on synaptic transmission is still lacking. To investigate the synaptic alterations dependent on Gly administration we performed whole-cell patch-clamp recordings and immunocytochemistry on mouse primary cultured hippocampal neurons. Our findings reveal that 30 min incubation of Gly at the acceptable daily intake dose severely impaired inhibitory GABAergic synapses. Further analysis pointed out that Gly decreased the number of postsynaptic GABAA receptors and reduced the amplitude of evoked inhibitory postsynaptic currents, the readily releasable pool size available for synchronous release and the quantal size. Finally, a decreased number of release sites has been observed. Consistently, morphological analyses showed that the density of both pre- and post-synaptic inhibitory compartments decorating pyramidal cell dendrites was reduced by Gly. In conclusion, our experiments define for the first time the effects induced by Gly on GABAergic synapses, and reveal that Gly significantly impairs both pre- and postsynaptic mechanisms.| 저자 | Chiantia, G.; Comai, D.; Hidisoglu, E.; Gurgone, A.; Franchino, C.; Carabelli, V.; Marcantoni, A.; Giustetto, M. |
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| 저널 | Neuropharmacology |
| 권·호·쪽 | 262, 110183 |
| PMID | 39401670 |
| DOI | 10.1016/j.neuropharm.2024.110183 |
| MeSH | Animals; Glycine; Glyphosate; Hippocampus; Mice; Synapses; Inhibitory Postsynaptic Potentials; Cells, Cultured; GABAergic Neurons; Receptors, GABA-A; Herbicides; Patch-Clamp Techniques; Mice, Inbred C57BL; Neurons |