Glyphosate exposure induces synaptic impairment in hippocampal neurons and cognitive deficits in developing rats.
Arch Toxicol · 2021 · 95:2137-2150 · PMID 33837468 · 등급5 동물·현장 동물시험 · 비발암 건강영향 > 신경독성 · 포유동물 · 제형(GBH)
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글리포세이트는 여러 널리 사용되는 제초제 제형의 활성 성분이다. 다양한 실험 모델에서 글리포세이트 노출에 기반한 연구들은 신경계가 그 독성의 주요 표적임을 시사하였다. 이전에, 우리는 임신 중 글리포세이트 노출이 랫드(rat)의 행동 및 인지 기능에 결함을 유발함을 입증하였다. 본 연구의 목적은 글리포세이트로 인해 유도된 인지 기능 장애가 시냅스 형성 및 성숙도의 변화와 관련이 있는지 조사하는 것이었다. 글리포세이트가 시냅스 조립에 어떻게 영향을 미치는지 이해하기 위해, 우리는 제초제(0.5 또는 1 mg/mL)에 5일 또는 10일 동안 노출된 배양된 해마 신경 세포를 대상으로 시험관 내 분석을 수행하였다. 생화학적 및 면역세포화학적 접근법은 글리포세이트 처리된 신경 세포가 수상돌기 복잡성 및 시냅스 가시 형성 및 성숙도의 감소를 보였음을 나타냈다. 더욱이, 결과는 글리포세이트가 해마 신경 세포의 시냅스 형성을 감소시켰음을 보여주었다. 이러한 효과를 생체 내에서 평가하기 위해, 새끼 랫드에게 PND 7부터 PND 27까지 48시간 간격으로 35 또는 70 mg/kg의 글리포세이트를 처리하였다. 결과는 글리포세이트의 출생 후 노출이 인식 및 공간 기억을 변화시켰기 때문에 인지 장애를 유발했음을 나타냈다. 더 나아가, 우리는 해마에서 시냅스 단백질 발현과 시냅스 조직화를 평가하였다. 이미지는 글리포세이트 처리가 synapsin-1, PSD-95, 및 CaMKII의 발현을 하향 조절하고, 해마에서 PSD-95 클러스터링도 감소시켰음을 보여주었다. 종합해 볼 때, 이러한 발견들은 글리포세이트 노출이 시냅스 조립에 영향을 미치고 해마에서 시냅스 단백질 발현을 감소시키며, 이는 인지 기능 및 신경 연결성의 장애를 유발할 가능성이 있음을 최초로 입증하였다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate is the active ingredient of several widely used herbicide formulations. Studies based on Glyphosate exposure in different experimental models have suggested that the nervous system represented a key target for its toxicity. Previously, we demonstrated that exposure to glyphosate during gestation induces deficits on behavioral and cognitive function in rats. The aim of the present work was to examine whether cognitive dysfunction induced by Glyphosate was connected to changes on synapse formation and maturation. To understand how glyphosate affects synaptic assembly, we performed in vitro assays on cultured hippocampal neurons that were exposed to the herbicide (0.5 or 1 mg/mL) for 5 or 10 days. Biochemical and immunocytochemical approaches revealed that Glyphosate treated neurons showed a decrease on dendritic complexity and synaptic spine formation and maturation. Moreover, results indicated that Glyphosate decreased synapse formation in hippocampal neurons. To evaluate these effects in vivo, pup rats were treated with 35 or 70 mg/kg of Glyphosate from PND 7 to PND 27, every 48 h. Results indicated that Glyphosate postnatal exposure induced cognitive impairments, since recognition and spatial memory were altered. To go further, we evaluated synaptic protein expression and synaptic organization in hippocampus. Images revealed that Glyphosate treatment downregulates synapsin-1, PSD-95, and CaMKII expression, and also decreased PSD-95 clustering in hippocampus. Taken together, these findings demonstrate for the first time that Glyphosate exposure affects synaptic assembly and reduced synaptic protein expression in hippocampus and that likely triggers the impairment of cognitive function and neuronal connectivity.| 저자 | Luna, S.; Neila, L. P.; Vena, R.; Borgatello, C.; Rosso, S. B. |
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| 저널 | Archives of toxicology |
| 권·호·쪽 | 95(6), 2137-2150 |
| PMID | 33837468 |
| DOI | 10.1038/s41598-018-21521-8 |
| MeSH | Animals; Behavior, Animal; Cognition; Cognitive Dysfunction; Dose-Response Relationship, Drug; Female; Glycine; Herbicides; Hippocampus; Male; Neurons; Rats; Rats, Wistar; Synapses; Time Factors; Glyphosate |