Glyphosate-rich air samples induce IL-33, TSLP and generate IL-13 dependent airway inflammation.
Toxicology · 2014 · 325:42-51 · PMID 25172162 · 등급5 동물·현장 동물시험 · 비발암 건강영향 > 면역·피부·호흡기 · 포유동물 · 직업
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여러 저분자 물질이 직업성 천식 유발과 관련되어 온 경우가 많다. 글리포세이트는 전 세계적으로 널리 사용되는 소분자 제초제이다. 농부들에게서 아스마 및 비염 발병에 있어 글리포세이트의 역할에 대해서는 논란이 있으며, 그 기전은 아직 탐구되지 않았다. 본 연구의 목적은 마우스 모델과 실제 환경 샘플을 이용하여 글리포세이트 유발 폐 병리학적 기전을 탐색하는 것이었다. C57BL/6, TLR4-/-, 및 IL-13-/- 마우스에게 제초제 살포 시 농장에서 수집한 글리포세이트가 풍부한 공기 샘플 추출물을 흡입시키거나 다양한 용량의 글리포세이트와 오발부민을 흡입시켰다. 노출된 마우스의 세포 반응, 체액성 반응 및 폐 기능을 평가하였다. 글리포세이트가 풍부한 공기 샘플에 대한 노출과 글리포세이트 단독 노출 모두에서 호산구 및 호중구 수 증가, 비만세포 탈과립화, 그리고 IL-33, TSLP, IL-13, 및 IL-5의 생성 증가가 관찰되었다. 반면, 생체 내 전신 IL-4 생성은 증가하지 않았다. 오발부민을 글리포세이트와 함께 투여하는 것은 염증성 면역 반응에 큰 변화를 주지 않았다. 그러나 IL-13 결핍은 염증 반응 감소를 초래했으나, 글리포세이트 노출 7일 또는 21일 후 메타콜린 자극 시 기도 저항성에 유의한 영향을 미치지는 않았다. 글리포세이트가 풍부한 농장 공기 샘플과 글리포세이트 단독은 폐 IL-13 의존성 염증을 유발하고 Th2형 사이토카인을 촉진하는 것으로 나타났으나, 글리포세이트 단독으로는 IL-4를 촉진하지 않았다. 본 연구는 글리포세이트 유발 직업성 폐 질환의 기전에 대한 증거를 최초로 제시하였다.ORIGINAL ABSTRACT
Several low weight molecules have often been implicated in the induction of occupational asthma. Glyphosate, a small molecule herbicide, is widely used in the world. There is a controversy regarding a role of glyphosate in developing asthma and rhinitis among farmers, the mechanism of which is unexplored. The aim of this study was to explore the mechanisms of glyphosate induced pulmonary pathology by utilizing murine models and real environmental samples. C57BL/6, TLR4-/-, and IL-13-/- mice inhaled extracts of glyphosate-rich air samples collected on farms during spraying of herbicides or inhaled different doses of glyphosate and ovalbumin. The cellular response, humoral response, and lung function of exposed mice were evaluated. Exposure to glyphosate-rich air samples as well as glyphosate alone to the lungs increased: eosinophil and neutrophil counts, mast cell degranulation, and production of IL-33, TSLP, IL-13, and IL-5. In contrast, in vivo systemic IL-4 production was not increased. Co-administration of ovalbumin with glyphosate did not substantially change the inflammatory immune response. However, IL-13-deficiency resulted in diminished inflammatory response but did not have a significant effect on airway resistance upon methacholine challenge after 7 or 21 days of glyphosate exposure. Glyphosate-rich farm air samples as well as glyphosate alone were found to induce pulmonary IL-13-dependent inflammation and promote Th2 type cytokines, but not IL-4 for glyphosate alone. This study, for the first time, provides evidence for the mechanism of glyphosate-induced occupational lung disease.| 저자 | Kumar, S.; Khodoun, M.; Kettleson, E. M.; McKnight, C.; Reponen, T.; Grinshpun, S. A.; Adhikari, A. |
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| 저널 | Toxicology |
| 권·호·쪽 | 325, 42-51 |
| PMID | 25172162 |
| DOI | 10.1016/j.tox.2014.08.008 |
| MeSH | Agricultural Workers' Diseases; Air Pollutants; Airway Resistance; Animals; Cytokines; Dose-Response Relationship, Drug; Female; Glycine; Herbicides; Humans; Immunity, Humoral; Immunity, Innate; Inflammation Mediators; Inhalation Exposure; Interleukin-13; Interleukin-33; Interleukins; Lung; Mice, Inbred C57BL; Mice, Knockout; Pneumonia; Risk Assessment; Time Factors; Toll-Like Receptor 4; Thymic Stromal Lymphopoietin |