Glyphosate-based herbicide impairs energy metabolism and increases autophagy in C6 astroglioma cell line.
J Toxicol Environ Health A · 2020 · 83:153-167 · PMID 32085696 · 등급5 동물·현장 원저 · 발암성 > 산화스트레스·기전 · 포유동물 · 제형(GBH)
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여러 연구자들은 글리포세이트 제제가 산화 스트레스, 흥분성 아미노산 시스템 변화, 아세틸콜린에스터레이스 활성 억제 및 미토콘드리아 기능 장애와 관련된 신경독성을 유발함을 입증하였다. 그러나 이 제초제에 노출된 후 성상교세포에서 발생하는 근본적인 분자 메커니즘은 불분명하다. 따라서 본 연구의 목적은 글리포세이트계 제초제로 처리한 성상교세포에서 산화 스트레스 지표 외에도 에너지 대사와 관련된 효소 활성, 미토콘드리아량, 핵 면적 및 자가포식(autophagy)을 결정하는 것이었다. 본 연구 결과에 따르면, 글리포세이트계 제초제에 24시간 노출된 것은 쥐 성상교종 세포주(C6 cells)에서 (1) 세포 생존율, (2) 미토콘드리아 호흡 사슬 효소 활성 및 크레아틴 키나아제(CK), (3) 미토콘드리아량, 그리고 (4) 핵 면적을 감소시켰다. 그러나 비단백질 티올(NPSH) 수치는 증가하였으나 카탈라아제 활성은 제초제에 비독성 농도로 노출된 세포에서 변화가 없었다. 낮은 글리포세이트 농도는 자가포식 관련 단백질 양성 세포의 함량을 증가시켰다. 핵 인자 에리트로이드 2 관련 인자(Nrf2), NAD(P)H 탈수소효소 [퀴논] 1 (NQO1) 및 PTEN 유도 키나아제 1 (PINK1) 표지도는 NPSH 수치 증가와 자가포식 양성 세포 발견이 있었던 것과 동일한 농도로 글리포세이트에 노출된 세포에서 현저하게 변화하지 않았다. 미토콘드리아와 CK가 글리포세이트계 제초제의 표적일 가능성이 있다. 또한, 자가포식 유도 및 NPSH 증가는 산화 스트레스와 세포 사멸을 회피하기 위해 개시되는 메커니즘일 수 있다. 그러나 이 제초제에 노출된 성상교세포에서 자가포식의 역할을 명확히 하고 관찰된 효과를 유발하는 제제의 어떤 구성 요소인지 밝히기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다.ORIGINAL ABSTRACT
Several investigators demonstrated that glyphosate formulations produce neurotoxicity associated with oxidative stress, alterations in glutamatergic system, inhibition of acetylcholinesterase activity and mitochondrial dysfunction. However, the underlying molecular mechanisms following exposure to this herbicide on astrocytes are unclear. Thus, the aim of the present study was to determine the activity of enzymes related to energy metabolism, in addition to oxidative stress parameters, mitochondrial mass, nuclear area, and autophagy in astrocytes treated with a glyphosate-based herbicide. Our results showed that 24 h exposure to a glyphosate-based herbicide decreased (1) cell viability, (2) activities of mitochondrial respiratory chain enzymes and creatine kinase (CK), (3) mitochondrial mass, and (4) nuclear area in rat astroglioma cell line (C6 cells). However, non-protein thiol (NPSH) levels were increased but catalase activity was not changed in cells exposed to the herbicide at non-cytotoxic concentrations. Low glyphosate concentrations elevated content of cells positive to autophagy-related proteins. Nuclear factor erythroid 2-related factor (Nrf2), NAD(P)H dehydrogenase [quinone] 1 (NQO1) and PTEN-induced kinase 1 (PINK1) labeling were not markedly altered in cells exposed to glyphosate at the same concentrations that an increase in NPSH levels and positive cells to autophagy were found. It is conceivable that mitochondria and CK may be glyphosate-based herbicides targets. Further, autophagy induction and NPSH increase may be mechanisms initiated to avoid oxidative stress and cell death. However, more studies are needed to clarify the role of autophagy in astrocytes exposed to the herbicide and which components of the formulation might be triggering the effects observed here.| 저자 | Neto da Silva, K.; Garbin Cappellaro, L.; Ueda, C. N.; Rodrigues, L.; Pertile Remor, A.; Martins, R. P.; Latini, A.; Glaser, V. |
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| 저널 | Journal of toxicology and environmental health. Part A |
| 권·호·쪽 | 83(4), 153-167 |
| PMID | 32085696 |
| DOI | 10.1080/15287394.2020.1731897 |
| MeSH | Autophagy; Cell Line, Tumor; Cell Survival; Energy Metabolism; Glycine; Herbicides; Humans; Reactive Oxygen Species; Glyphosate |