The neuroprotective role of eugenol against glyphosate-induced toxicity in rats: Modulation of oxidative stress, inflammation, ER stress and apoptotic signaling pathways.
Tissue Cell · 2026 · 101:103509 · PMID 41922126 · 등급5 동물·현장 동물시험 · 발암성 > 산화스트레스·기전 · 사람 · 식이
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글리포세이트(GLY)는 농업 분야에서 널리 사용되는 제초제이며, 식물과 토양에 잔류하는 글리포세이트는 인간을 포함한 다양한 생물체에 독성 영향을 유발할 수 있으며, 특히 뇌가 취약하다. 천연 항산화제인 오일(EU)은 법랑나무에서 발견되며 여러 독성 물질에 대한 보호 효과를 보여왔다. 본 실험 연구에서는 오일이 쥐의 글리포세이트 노출로 인해 유발된 신경학적 손상을 완화할 수 있는지 탐구하였다. 총 40마리의 수컷 스프래그-돌리 쥐를 대조군, 오일(100 mg/kg), 글리포세이트(150 mg/kg), EU50과 글리포세이트 병용군(각각 50 mg/kg + 150 mg/kg), 그리고 EU100과 글리포세이트 병용군(각각 100 mg/kg + 150 mg/kg)의 다섯 가지 실험군으로 배정하였다. 동물들은 각각의 처치를 경구 포만법으로 7일 동안 받았다. 운동 및 불안 관련 행동은 행동 검사를 통해 평가하였고, 이후 뇌 조직을 병리학적 분석을 위해 처리하였다. 생화학적 분석에는 산화 스트레스 지표(MDA, SOD1, GSH, GPx1)에 대한 ELISA 평가, 소포체(ER) 스트레스 및 세포자멸사 관련 유전자(GRP78, ATF4, CHOP, PI3K/AKT/mTOR, BAX, Bcl-2)의 RT-PCR 분석, 염증 및 항산화 신호 전달 경로(TLR4/NF-κB 및 Nrf2/HO-1/SIRT1)에 대한 웨스턴 블롯 평가, 그리고 신경가소성, 일주기 리듬 및 자가포식 마커(BDNF, BMAL1, CLOCK, Beclin-1, LC3A/B)에 대한 면역조직화학 및 면역형광 분석이 포함되었다. GLY 노출은 지질 과산화(MDA), ER 스트레스 마커(GRP78 및 CHOP), 염증성 매개체(TLR4, NF-κB, TNF-$\alpha$, 및 IL-1$\beta$), 세포자멸사 신호(BAX 및 caspase-3), 그리고 자가포식 관련 단백질을 유의하게 증가시켰으며 항산화 경로 구성 요소를 억제하였다. 글리포세이트 노출은 대뇌 피질 조직에서 산화 스트레스, 염증 활성화, 소포체 스트레스, 세포자멸사 및 조절되지 않은 자가포식과 동반된 행동 장애를 유발하였다. EU 처리는 용량 의존적으로 이러한 분자적 및 병리학적 변화를 완화하고 항산화 및 세포 스트레스 반응을 회복시켰으며, 행동 수행 능력을 유의하게 개선하여 GLY 유도 신경독성에 대한 보호 역할을 시사하였다. 전반적으로, EU는 제초제 유발 뇌 손상을 완화하는 데 있어 유망한 치료 후보 물질일 수 있다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate (GLY) is a widely used herbicide, particularly in agriculture, and its residues in plants and soil can induce toxic effects in various organisms, including humans, with the brain being especially vulnerable. Eugenol (EU), a natural antioxidant found in cloves, has demonstrated protective effects against different toxic substances. This experimental study explored whether eugenol could mitigate neurological damage triggered by glyphosate exposure in rats. A total of forty male Sprague-Dawley rats were allocated into five experimental groups consisting of control, eugenol (100 mg/kg), glyphosate (150 mg/kg), EU50 combined with glyphosate (50 mg/kg + 150 mg/kg), and EU100 combined with glyphosate (100 mg/kg + 150 mg/kg). Animals received the respective treatments by oral gavage for a period of seven days. Motor and anxiety-related behaviors were evaluated using behaviour tests, after which brain tissues were processed for histopathological analysis. Biochemical analyses included ELISA assessment of oxidative stress markers (MDA, SOD1, GSH, and GPx1), RT-PCR analysis of endoplasmic reticulum (ER) stress- and apoptosis-related genes (GRP78, ATF4, CHOP, PI3K/AKT/mTOR, BAX, and Bcl-2), Western blot evaluation of inflammatory and antioxidant signaling pathways (TLR4/NF-κB and Nrf2/HO-1/SIRT1), and immunohistochemical and immunofluorescence analyses of neuroplasticity, circadian rhythm, and autophagy markers (BDNF, BMAL1, CLOCK, Beclin-1, and LC3A/B). GLY exposure significantly increased lipid peroxidation (MDA), ER stress markers (GRP78 and CHOP), pro-inflammatory mediators (TLR4, NF-κB, TNF-α, and IL-1β), apoptotic signaling (BAX and caspase-3), and autophagy-related proteins, while suppressing antioxidant pathway components. Glyphosate exposure induced behavioral impairments accompanied by increased oxidative stress, inflammatory activation, endoplasmic reticulum stress, apoptosis, and dysregulated autophagy in cerebral cortex tissue. EU treatment dose-dependently attenuated these molecular and histopathological alterations, restored antioxidant and cellular stress responses, and significantly improved behavioral performance, indicating a protective role against GLY-induced neurotoxicity. Overall, EU may represent a promising therapeutic candidate for mitigating herbicide-induced brain injury.| 저자 | Bolat, İ.; Alat, Ö.; Orhan, B.; Dereli, E.; Tekin, S.; Laçin, B. B.; Bolat, M.; Kapakin, K. A. T.; Sağlam, Y. S. |
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| 저널 | Tissue & cell |
| 권·호·쪽 | 101, 103509 |
| PMID | 41922126 |
| DOI | 10.1016/j.tice.2026.103509 |
| MeSH | Animals; Oxidative Stress; Glycine; Apoptosis; Glyphosate; Endoplasmic Reticulum Stress; Signal Transduction; Male; Inflammation; Neuroprotective Agents; Eugenol; Rats; Rats, Sprague-Dawley; Endoplasmic Reticulum Chaperone BiP; Brain |