Developmental and epigenetic effects of Roundup and glyphosate exposure on Japanese medaka (Oryzias latipes).
Aquat Toxicol · 2019 · 210:215-226 · PMID 30875550 · 등급5 동물·현장 동물실험 · 비발암 건강영향 > 내분비교란 · 수생생물 · 실험투여 · 원제+제형 비교
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라운드업 및 기타 글리포세이트계 제초제는 전 세계적으로 가장 흔하게 사용되는 제초제이나, 발달 중인 어류 배아에 미치는 영향은 명확히 이해되지 않았다. 따라서 본 연구에서는 일본 메다카(Oryzias latipes)를 대상으로 환경적으로 관련성 있는 농도의 글리포세이트와 라운드업 노출이 배아 발생 독성 및 성체 발현 생식 독성에 미치는 영향을 조사하였다. Hd-rR 계통의 메다카 배아는 수정 후 15일 동안 각각 0.5 mg/L 글리포세이트, 0.5 mg/L 및 5 mg/L 라운드업(글리포세이트산 당량)에 노출되었으며, 이후 추가적인 노출 없이 성적으로 성숙하도록 하였다. 전신 조직 샘플은 수정 후 15일(dpf)에 수집하였고, 뇌와 생식샘 샘플은 성체에서 수집하였다. 부화 성공률과 표현형 이상은 15 dpf까지 기록되었다. 라운드업 (0.5 mg/L) 및 글리포세이트는 누적 부화 성공률을 감소시켰으며, 글리포세이트 노출은 메다카 치어의 발달 이상을 증가시켰다. 유지 DNA 메틸전달효소 유전자 Dnmt1의 발현은 감소하였으나, 15 dpf의 치어에서 메틸사이토신 다이옥시게나아제 유전자(Tet1, Tet2 및 Tet3)의 발현은 증가하여, 이는 후성유전학적 변화가 발달 중인 치어에서 전반적인 DNA 탈메틸화를 증가시켰음을 시사한다. 생식 능력과 수정 효율성은 노출로 인해 변화하지 않았다. 뇌 내 생식 관련 유전자 중 키스펩틴 수용체(Gpr54-1)의 발현은 0.5 mg/L 및 5 mg/L 라운드업에 노출된 암컷에서 유의하게 감소하였고, Gpr54-2는 0.5 mg/L 라운드업 처리군에서 감소하였다. 이러한 유전자들의 발현 변화는 수컷 뇌에서는 관찰되지 않았다. 정소에서는 0.5 mg/L 라운드업 및 글리포세이트에 노출된 메다카에서 Fshr 및 Ar$\alpha$의 발현이 유의하게 감소하였으며, 0.5 mg/L 글리포세이트에 노출된 메다카에서는 Dmrt1 및 Dnmt1의 발현이 감소하였다. 난소에서는 이러한 유전자들의 발현 변화가 관찰되지 않았다. 본 연구는 라운드업과 그 활성 성분인 글리포세이트가 어류에서 발달적, 생식적, 그리고 후성유전학적 영향을 유도할 수 있음을 보여주며, 주로 어류를 포함한 생태계 종들이 글리포세이트 및 라운드업 오염 수역에서 내분비 교란의 위험에 처할 수 있음을 시사한다.ORIGINAL ABSTRACT
Roundup and other glyphosate-based herbicides are the most commonly used herbicides in the world, yet their effects on developing fish embryos are not clearly understood. The present study, therefore, examined developmental teratogenic effects and adult-onset reproductive effects of exposure to environmentally relevant concentrations of glyphosate and Roundup in Japanese medaka fish (Oryzias latipes). Hd-rR strain medaka embryos were exposed to 0.5 mg/L glyphosate, 0.5 mg/L and 5 mg/L Roundup (glyphosate acid equivalent) for the first 15 days of their embryonic life and then allowed to sexually mature without further exposure. Whole body tissue samples were collected at 15 days post fertilization (dpf) and brain and gonad samples were collected in mature adults. Hatching success and phenotypic abnormalities were recorded up until 15 dpf. Roundup (0.5 mg/L) and glyphosate decreased cumulative hatching success, while glyphosate exposure increased developmental abnormalities in medaka fry. Expression of the maintenance DNA methyltransferase gene Dnmt1 decreased, whereas expression of methylcytosine dioxygenase genes (Tet1, Tet2 and Tet3) increased in fry at 15 dpf suggesting that epigenetic alterations increased global DNA demethylation in the developing fry. Fecundity and fertilization efficiency were not altered due to exposure. Among the reproduction-related genes in the brain, kisspeptin receptor (Gpr54-1) expression was significantly reduced in females exposed to 0.5 mg/L and 5 mg/L Roundup, and Gpr54-2 was reduced in the 0.5 mg/L Roundup treatment group. No change in expression of these genes was observed in the male brain. In the testes, expression of Fshr and Arα was significantly reduced in medaka exposed to 0.5 mg/L Roundup and glyphosate, while the expression of Dmrt1 and Dnmt1 was reduced in medaka exposed to 0.5 mg/L glyphosate. No change in expression of these genes was observed in the ovaries. The present study demonstrates that Roundup and its active ingredient glyphosate can induce developmental, reproductive, and epigenetic effects in fish; suggesting that ecological species, mainly fish, could be at risk for endocrine disruption in glyphosate and Roundup-contaminated water bodies.| 저자 | Smith, C. M.; Vera, M. K. M.; Bhandari, R. K. |
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| 저널 | Aquatic toxicology (Amsterdam, Netherlands) |
| 권·호·쪽 | 210, 215-226 |
| PMID | 30875550 |
| DOI | 10.1016/j.aquatox.2019.03.005 |
| MeSH | Animals; Dose-Response Relationship, Drug; Embryo, Nonmammalian; Embryonic Development; Endocrine Disruptors; Epigenesis, Genetic; Female; Glycine; Male; Oryzias; Ovary; Reproduction; Water Pollutants, Chemical; Glyphosate |