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Glyphosate infiltrates the brain and increases pro-inflammatory cytokine TNFα: implications for neurodegenerative disorders.
J Neuroinflammation · 2022 · 19:193 · PMID 35897073 · 등급5 동물·현장 동물시험 · 비발암 건강영향 > 신경독성 · 사람 · 식이 · 제형(GBH)
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초록 전문 번역 · gemma4:e4b
배경: 제초제는 인간 건강에 잠재적 위험을 초래하여 많은 주목을 받고 있는 환경 오염 물질이다. 상업용 제초제의 활성 성분인 글리포세이트는 전 세계적으로 가장 많이 사용되는 제초제이다. 옥수수와 대 작물에 대한 글리포세이트 사용량의 최근 증가는 알츠하이머병 및 기타 신경퇴행성 장애로 인한 사망률 증가와 양의 상관관계를 보인다. 글리포세이트는 시험관 모델에서 혈뇌장벽을 통과하는 것으로 나타났으나, 생체 내에서는 아직 검증되지 않았다. 또한, 보고에 따르면 글리포세이트 노출은 특히 TNF$\alpha$를 포함한 염증성 사이토카인을 혈장 중 증가시키는 것으로 나타났다. 방법: 본 연구에서는 4개월령 C57BL/6J 마우스를 대상으로 글리포세이트가 뇌로 침투하는지, 그리고 TNF$\alpha$ 수치를 상승시키는지 조사하였다. 마우스들은 125, 250, 또는 500 mg/kg/일의 글리포세이트 또는 비활성 용액을 경구 투여 방식으로 14일 동안 투여받았다. 최종 투여일에 소변, 혈장 및 뇌 샘플을 채취하여 UPLC-MS 및 ELISA로 분석하였다. 일차 피질 신경세포는 아밀로이드성 APP/PS1 마우스로부터 분리하여 시험관 내 A$\beta$40-42 부하 및 세포독성을 평가하였다. 전사체 변화를 확인하기 위해 C57BL/6J 뇌 샘플에 대해 RNA 시퀀싱을 수행하였다. 결과: 분석 결과, 글리포세이트가 용량 의존적으로 뇌로 침투하였으며 노출 후 혈장과 뇌 조직 모두에서 TNF$\alpha$를 상향 조절시키는 것이 확인되었다. 특히, 글리포세이트 수치는 TNF$\alpha$ 수치와 양의 상관관계를 보였다. APP/PS1 일차 피질 신경세포에서의 글리포세이트 노출은 용해성 A$\beta$40-42 및 세포독성을 증가시켰다. RNAseq 분석 결과, 200개 이상의 차등 발현 유전자가 용량 의존적으로 나타났으며, 세포 유형 특이적 디컨볼루션 분석에서는 수초화(myelination), 축삭 피복(axon ensheathment), 신경교세포 발달(glial cell development), 그리고 희돌기아교세포 발달(oligodendrocyte development)을 포함하는 주요 생물학적 과정의 풍부도가 나타났다. 결론: 종합적으로 볼 때, 본 연구 결과는 글리포세이트가 뇌로 침투하고, TNF$\alpha$와 용해성 A$\beta$의 발현 모두를 용량 의존적으로 상승시키며, 전사체를 교란시킨다는 것을 최초로 보여주었으며, 이는 이 제초제에 대한 노출이 일반 인구의 건강에 해로운 결과를 초래할 수 있음을 시사한다.
ORIGINAL ABSTRACT
BACKGROUND: Herbicides are environmental contaminants that have gained much attention due to the potential hazards they pose to human health. Glyphosate, the active ingredient in many commercial herbicides, is the most heavily applied herbicide worldwide. The recent rise in glyphosate application to corn and soy crops correlates positively with increased death rates due to Alzheimer's disease and other neurodegenerative disorders. Glyphosate has been shown to cross the blood-brain barrier in in vitro models, but has yet to be verified in vivo. Additionally, reports have shown that glyphosate exposure increases pro-inflammatory cytokines in blood plasma, particularly TNFα. METHODS: Here, we examined whether glyphosate infiltrates the brain and elevates TNFα levels in 4-month-old C57BL/6J mice. Mice received either 125, 250, or 500 mg/kg/day of glyphosate, or a vehicle via oral gavage for 14 days. Urine, plasma, and brain samples were collected on the final day of dosing for analysis via UPLC-MS and ELISAs. Primary cortical neurons were derived from amyloidogenic APP/PS1 pups to evaluate in vitro changes in Aβ40-42 burden and cytotoxicity. RNA sequencing was performed on C57BL/6J brain samples to determine changes in the transcriptome. RESULTS: Our analysis revealed that glyphosate infiltrated the brain in a dose-dependent manner and upregulated TNFα in both plasma and brain tissue post-exposure. Notably, glyphosate measures correlated positively with TNFα levels. Glyphosate exposure in APP/PS1 primary cortical neurons increases levels of soluble Aβ40-42 and cytotoxicity. RNAseq revealed over 200 differentially expressed genes in a dose-dependent manner and cell-type-specific deconvolution analysis showed enrichment of key biological processes in oligodendrocytes including myelination, axon ensheathment, glial cell development, and oligodendrocyte development. CONCLUSIONS: Collectively, these results show for the first time that glyphosate infiltrates the brain, elevates both the expression of TNFα and soluble Aβ, and disrupts the transcriptome in a dose-dependent manner, suggesting that exposure to this herbicide may have detrimental outcomes regarding the health of the general population.
저자Winstone, J. K.; Pathak, K. V.; Winslow, W.; Piras, I. S.; White, J.; Sharma, R.; Huentelman, M. J.; Pirrotte, P.; Velazquez, R.
저널Journal of neuroinflammation
권·호·쪽19(1), 193
PMID35897073
DOI10.3390/toxics9090220
MeSHAlzheimer Disease; Animals; Brain; Chromatography, Liquid; Cytokines; Glycine; Herbicides; Mice; Mice, Inbred C57BL; Tandem Mass Spectrometry; Tumor Necrosis Factor-alpha; Glyphosate
APA 7판
Winstone, J. K., Pathak, K. V., Winslow, W., Piras, I. S., White, J., Sharma, R., Huentelman, M. J., Pirrotte, P., & Velazquez, R. (2022). Glyphosate infiltrates the brain and increases pro-inflammatory cytokine TNFα: implications for neurodegenerative disorders. J Neuroinflammation, 19(1), 193. https://doi.org/10.3390/toxics9090220
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