Comparative Toxicogenomics of Glyphosate and Roundup Herbicides by Mammalian Stem Cell-Based Genotoxicity Assays and Molecular Profiling in Sprague-Dawley Rats.
Toxicol Sci · 2022 · 186:83-101 · PMID 34850229 · 등급5 동물·현장 동물시험 · 발암성 > 유전독성 · 포유동물 · 식이 · 제형(GBH)
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글리포세이트계 제초제(GBHs)가 글리포세이트 단독보다 발암을 유도하는 세포 메커니즘 활성화에 더 강력한지 여부는 논란의 여지가 있다. GBHs가 글리포세이트보다 세포 독성이 높으므로, 이들 역시 발암 경로를 활성화시키는 능력이 더 클 것이라고 추론하였다. 본 연구에서는 이러한 가설을 검증하기 위해 시험관 내(in vitro) 및 생체 내(in vivo)에서 글리포세이트와 라운드업 GBHs의 영향을 비교하였다. 첫째, 포유류 줄기세포 기반 ToxTracker 시스템을 사용하여 글리포세이트를 대표적인 GBHs인 MON 52276(유럽 연합), MON 76473(영국), 및 MON 76207(미국)과 비교하였다. 이 실험에서 MON 52276과 MON 76473은 산화 스트레스 및 미접힘 단백질 반응을 활성화시켰으나, 글리포세이트와 MON 76207은 그렇지 않았다. 둘째, 암컷 스프라그-돌리 랫트를 대상으로 90일 동안 글리포세이트 또는 MON 52276(각각 0.5, 50, 및 175 mg/kg 체중/일의 글리포세이트)에 노출시킨 후 간의 분자 프로파일링을 수행하였다. MON 52276은 간 지방증 및 괴사를 증가시켰으나 글리포세이트는 그렇지 않았다. MON 52276과 글리포세이트는 DNA 손상에 의한 TP53 활성화와 일주기 리듬 조절을 반영하는 유전자 발현을 변화시켰다. 간에서 가장 영향을 받은 유전자들은 신장에서도 유사하게 변화하였다. 간의 작은 RNA 프로파일링 결과, MON 52276 섭취는 miR-22와 miR-17의 감소를 보였다. 글리포세이트는 miR-30을 감소시켰고, miR-10 수준은 증가하였다. 간의 DNA 메틸화 프로파일링 결과, 대조군과 각각 글리포세이트 및 MON 52276에 노출된 동물 간에서 5727개와 4496개의 차등 메틸화 CpG 부위가 발견되었다. 간에서 아푸린/아피리미딘 DNA 손상 형성은 글리포세이트 노출과 함께 증가하였다. 종합적으로, 본 연구 결과는 라운드업 제제가 글리포세이트보다 발암과 관련된 더 많은 생물학적 변화를 유발함을 보여준다.ORIGINAL ABSTRACT
Whether glyphosate-based herbicides (GBHs) are more potent than glyphosate alone at activating cellular mechanisms, which drive carcinogenesis remain controversial. As GBHs are more cytotoxic than glyphosate, we reasoned they may also be more capable of activating carcinogenic pathways. We tested this hypothesis by comparing the effects of glyphosate with Roundup GBHs both in vitro and in vivo. First, glyphosate was compared with representative GBHs, namely MON 52276 (European Union), MON 76473 (United Kingdom), and MON 76207 (United States) using the mammalian stem cell-based ToxTracker system. Here, MON 52276 and MON 76473, but not glyphosate and MON 76207, activated oxidative stress and unfolded protein responses. Second, molecular profiling of liver was performed in female Sprague-Dawley rats exposed to glyphosate or MON 52276 (at 0.5, 50, and 175 mg/kg bw/day glyphosate) for 90 days. MON 52276 but not glyphosate increased hepatic steatosis and necrosis. MON 52276 and glyphosate altered the expression of genes in liver reflecting TP53 activation by DNA damage and circadian rhythm regulation. Genes most affected in liver were similarly altered in kidneys. Small RNA profiling in liver showed decreased amounts of miR-22 and miR-17 from MON 52276 ingestion. Glyphosate decreased miR-30, whereas miR-10 levels were increased. DNA methylation profiling of liver revealed 5727 and 4496 differentially methylated CpG sites between the control and glyphosate and MON 52276 exposed animals, respectively. Apurinic/apyrimidinic DNA damage formation in liver was increased with glyphosate exposure. Altogether, our results show that Roundup formulations cause more biological changes linked with carcinogenesis than glyphosate.| 저자 | Mesnage, R.; Ibragim, M.; Mandrioli, D.; Falcioni, L.; Tibaldi, E.; Belpoggi, F.; Brandsma, I.; Bourne, E.; Savage, E.; Mein, C. A.; Antoniou, M. N. |
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| 저널 | Toxicological sciences : an official journal of the Society of Toxicology |
| 권·호·쪽 | 186(1), 83-101 |
| PMID | 34850229 |
| DOI | 10.1093/toxsci/kfab143 |
| MeSH | Animals; DNA Damage; Female; Glycine; Herbicides; Mammals; MicroRNAs; Rats; Rats, Sprague-Dawley; Stem Cells; Toxicogenetics; Glyphosate |