Transcriptomic implications of low herbicide concentrations in hepatic cells: Insights into the individual and combined effects of 2,4-D, glyphosate, and AMPA.
Toxicol Lett · 2025 · 409:1-11 · PMID 40294809 · 등급6 세포·모델 in vitro · 비발암 건강영향 > 간·대사 · 사람 · 식이 · AMPA
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글리포세이트와 2,4-D는 전 세계적으로 가장 광범위하게 사용되는 제초제 중 일부이며, 이는 환경 잔류, 식품 오염 및 인체 접촉을 야기한다. 현재의 독성학적 한계나 인구 기반의 제초제 노출에 근거한 조사가 필요하며, 시험관 내 생물 분석법은 독성학적 스크리닝에 유용한 도구를 제공한다. 따라서 본 연구에서는 글리포세이트, 그 대사산물인 아미노메틸포스폰산(AMPA), 또는 2,4-D에 대한 비독성 노출이나 이들의 혼합물이 간세포에 미치는 전사체학적 영향을 평가하였다. 각 제초제의 반최대효능농도($\text{IC}_{50}$)를 인간 간 C3A 세포에서 계산하였고, 현재의 독성학적 한계를 모방하고 제초제 수계 농도를 고려하여(글리포세이트: $0.95 \mu\text{g/mL}$; AMPA: $3.7 \mu\text{g/mL}$; 2,4-D: $0.56 \mu\text{g/mL}$) 48시간 노출 후 전사체 분석(RNA-Seq)을 위해 1000배 낮은 농도를 사용하였다. 글리포세이트 노출은 MAPK 관련 생물학적 과정(TNF, FOS, IGF1 및 PDGFB 상향 조절)을 풍부하게 했고, 지질 대사와 관련된 유전자(CD36 및 PPARA)를 하향 조절하였다. AMPA 노출과 관련된 여러 차등 발현 유전자(DEGs, 예: PFKFB3, HK2 및 ALDOA)는 포도당 대사 경로와 연관되었다. 글리포세이트와 그 대사산물은 주성분 분석 및 212개의 공유 DEG의 기능에서 나타나듯이 공통적인 분자적 특징을 보였다. 2,4-D에 대한 노출은 JNK 캐스케이드 및 용질 수송체 계열 주석과 연관되었다. 제초제 혼합물은 개별 제초제의 영향을 증강시키는 뚜렷한 효과를 가졌으나, 중요한 상피-중간엽 전이 유전자들은 혼합물에 의해서만 독특하게 변형되었다(COL11A2, LOXL3, SNAI1). 종합적으로, 본 데이터는 간세포에서 제초제 노출의 단기 분자적 영향에 대한 새로운 관점을 제시하며, 추가적인 탐구를 위한 잠재적 경로를 강조한다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate and 2,4-D are among the most widely used herbicides globally, leading to environmental presence, food contamination, and human contact. Investigations based on current toxicological limits or populational-based herbicide exposures are warranted, and in vitro bioassays provide useful tools for toxicological screening. Thus, this study evaluated the transcriptomic implications of non-cytotoxic exposures to glyphosate, its metabolite aminomethylphosphonic acid (AMPA), or 2,4-D - or to their mixes - on hepatic cells. The half maximal effective concentration (IC50) of each herbicide was calculated (cell viability) in human hepatic C3A cells and 1000-fold lower concentrations were used for transcriptomic analysis (RNA-Seq) after 48 h exposure, resembling current toxicological limits and considering herbicide water levels (glyphosate: 0.95 µg/mL; AMPA: 3.7 µg/mL; 2,4-D: 0.56 µg/mL). Glyphosate exposure enriched MAPK-related biological processes (upregulated TNF, FOS, IGF1, and PDGFB), and downregulated genes associated with lipid metabolism (CD36 and PPARA). Many AMPA exposure-related differentially expressed genes (DEGs, such as PFKFB3, HK2, and ALDOA) were associated with glucose metabolic pathways. Glyphosate and its metabolite yielded a common molecular signature, as illustrated by principal component analysis and the function of 212 shared DEGs. The exposure to 2,4-D was associated with the JNK cascade and the solute carrier family annotations. The herbicide mixtures had a discrete effect on enhancing the impact of individual herbicides, although important epithelial-mesenchymal transition genes were exclusively modified by the mixes (COL11A2, LOXL3, SNAI1). Altogether, our data reveals new perspectives on the short-term molecular effects of herbicide exposure in liver cells, emphasizing potential avenues for further exploration.| 저자 | Valente, L. C.; Riechelmann-Casarin, L.; Otton, R.; Delella, F. K.; Barbisan, L. F.; Romualdo, G. R. |
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| 저널 | Toxicology letters |
| 권·호·쪽 | 409, 1-11 |
| PMID | 40294809 |
| DOI | 10.1016/j.toxlet.2025.04.009 |
| MeSH | Glyphosate; Herbicides; Glycine; Humans; 2,4-Dichlorophenoxyacetic Acid; Transcriptome; Hepatocytes; Cell Survival; Cell Line; Isoxazoles; Gene Expression Profiling; Tetrazoles; Dose-Response Relationship, Drug |