妊娠期间接触基于草甘膦的除草剂对大鼠葡萄糖稳态的影响:对怀孕期间和产后雌性大鼠及其后代的影响

《Environmental Pollution》:Gestational exposure to glyphosate-based herbicide and glucose homeostasis in rats: effects on dams during pregnancy and post-term periods, and on their progeny

【字体: 时间:2026年03月12日 来源:Environmental Pollution 7.3

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  孕期接触低剂量GBH未引发母体代谢紊乱,但导致肝脏糖原减少及甲基化改变,子代出现短暂神经发育迟缓,后期代谢应激下未显示累积效应,体外实验证实GBH制剂毒性显著高于单一成分。

  
阿琳·巴尔博萨·利马(Aline Barbosa Lima)、维多利亚·克里斯蒂娜·马林斯基(Victoria Cristina Malinski)、莫尔加娜·康蒂尼(Morgana Contini)、娜塔莉亚·斯廷根·托内特(Natália Stinghen Tonet)、比安卡·弗兰科·莱奥纳尔迪(Bianca Franco Leonardi)、罗德里戈·奥古斯托·福甘霍利·达席尔瓦(Rodrigo Augusto Foganholi da Silva)、威廉·T·费斯图西亚(William T. Festuccia)、伊万·克萨达(Ivan Quesada)、亚历克斯·拉法乔(Alex Rafacho)
巴西圣卡塔琳娜联邦大学(Federal University of Santa Catarina, UFSC)生物科学中心生理科学系慢性疾病研究实验室(Laboratory of Investigation in Chronic Diseases - LIDoC),弗洛里亚诺波利斯(Florianópolis)

摘要:

接触草甘膦类除草剂(GBH)可能会影响新陈代谢并引发内分泌紊乱。本研究评估了环境中低剂量的草甘膦类除草剂是否会影响妊娠期间的葡萄糖稳态以及后代后期的代谢情况。怀孕的Wistar大鼠在整个妊娠期间每天口服0.5毫克或50毫克/千克的草甘膦类除草剂,或仅摄入水(作为对照组)。妊娠期间,生物测量指标和代谢参数均未出现显著变化。然而,接受草甘膦类除草剂处理的大鼠肝脏出现了变化,包括糖原含量减少和全基因组甲基化程度下降。后代在神经发育反射方面表现出短暂的延迟。出生后70天内,体重和食物摄入量保持不变。此后,这些动物接受了地塞米松的代谢挑战测试。虽然接受地塞米松处理的动物出现了典型的糖皮质激素暴露效应(如葡萄糖不耐受、胰岛素抵抗和血脂异常),但妊娠期间母亲接触草甘膦类除草剂并未加剧后代的这些症状。此外,在雌性后代中观察到了与DNA甲基化相关的基因表达变化,而在雄性后代中未观察到此类变化。体外实验显示,草甘膦类除草剂的细胞毒性比单独使用草甘膦更强,显著降低了3T3-L1脂肪细胞和HepG2肝细胞的存活率,而单独使用草甘膦即使在较高浓度下也未产生显著影响。总体而言,妊娠期间在安全剂量下接触草甘膦类除草剂不会对母体或其后代造成严重的代谢紊乱。然而,这些低剂量下肝脏葡萄糖代谢的变化以及对肝脏表观遗传调控的影响,以及高浓度下草甘膦类除草剂的细胞毒性效应,值得我们关注其对人类健康的影响。

引言

草甘膦(N-(phosphonomethyl)glycine)是一种广谱有机磷化合物,是许多市售草甘膦类除草剂(GBH)的有效成分(Benbrook, 2016)。全球每年大约使用60万至75万吨草甘膦(Maggi et al., 2020)。草甘膦的作用机制是抑制5-烯醇吡ruvyl-shikimate-3-phosphate合成酶的活性,从而干扰植物生长所需的芳香族氨基酸的生物合成(Duke, Powles, 2008)。由于草甘膦针对的是人体细胞中不存在的酶,因此被归类为对动物低风险的物质。关于草甘膦对人类的遗传毒性和可能的致癌性,科学界仍存在争议(IARC, 2016; Portier et al., 2016)。尽管草甘膦被归类为对动物低风险的物质(Duke, Powles, 2008),但有越来越多的证据表明,大规模使用草甘膦可能影响脊椎动物和无脊椎动物(Benachour et al., 2007; Tan et al., 2022)。
人类可能通过摄入受污染的食物和水、皮肤接触或吸入含有草甘膦的颗粒物而暴露于该物质,这种情况既可能发生在职业环境中,也可能发生在非职业环境中(Bai, Ogbourne, 2016; Lima et al., 2023)。在孕妇的尿液、血浆、胎盘和脐带中检测到了草甘膦及其主要代谢物氨基甲基膦酸(AMPA)(Kongtip et al., 2017; Gillezeau et al., 2019)。妊娠期是胎儿发育的关键时期,环境因素可能对长期健康结果产生显著影响。早期接触外源性物质(包括草甘膦)可能穿过胎盘并影响后代的发育(Benachour et al., 2007; Lorenz et al., 2020)。此外,胎儿接触草甘膦等环境污染物可能干扰激素信号传导,导致表观遗传变化,从而增加日后出现代谢紊乱的风险(Benachour et al., 2007; Kubsad et al., 2019; Mu?oz et al., 2021; Rossetti et al., 2021; Miranda et al., 2023; La Merrill et al., 2025)。
先前的临床前和临床研究表明,接触草甘膦类除草剂(如RoundUp?)会破坏成人的血糖和脂质代谢,提示其可能具有致肥胖和致糖尿病的作用(Kubsad et al., 2019; Miranda et al., 2023; Rosolen et al., 2024; Feng et al., 2025)。即使在监管机构认为无不良效应的水平(NOAELs,例如50毫克/千克)下,成人大鼠的代谢紊乱也与促炎细胞因子的表达增加和抗氧化防御能力下降有关(Prasad et al., 2022)。然而,关于妊娠期间接触草甘膦类除草剂对后代代谢影响的潜在致糖尿病效应的研究仍不充分,现有证据表明其对后代代谢结果的影响通常是负面的或不存在的(Gomes et al., 2022)。
除了代谢和内分泌紊乱外,新的证据表明草甘膦类除草剂还可能干扰表观遗传调控机制。实验研究表明,接触草甘膦或其制剂后,DNA甲基化模式和转录反应会发生变化。例如,接触草甘膦类除草剂的大鼠肝脏中的转录组和表观遗传变化表明,即使是低剂量接触也可能影响与细胞应激反应和代谢调节相关的分子通路(Mesnage et al., 2022A)。同样,在体外条件下,草甘膦会降低人类外周血单核细胞的DNA甲基化水平,并改变参与细胞周期调控和凋亡的基因的启动子甲基化(Wo?niak et al. 2020)。这些发现表明,表观遗传机制可能是草甘膦暴露与长期生物学效应之间的重要联系。
尽管草甘膦类除草剂在全球范围内被广泛使用,且关于其潜在健康影响的争论持续不断,但很少有研究探讨妊娠期间接触草甘膦类除草剂作为致糖尿病因素对后代的影响。因此,我们旨在评估在妊娠期间接触环境相关剂量的草甘膦类除草剂(在NOAEL和可接受日摄入量(ADI)范围内)对妊娠期间及产后葡萄糖和脂质稳态的影响,以及后代生命早期和后期的影响。

伦理声明

实验方案获得了圣卡塔琳娜联邦大学动物实验伦理委员会(ID编号3797220921)的批准,遵循ARRIVE指南和国家科学院研究委员会关于实验室动物护理和使用的指南(第八版,2011年修订版)。

动物

40天大的雄性和雌性Wistar大鼠被饲养在温度和湿度受控的环境中,遵循12小时光照-黑暗周期(光照时间为06:00–18:00)。所有大鼠

妊娠期间接触草甘膦类除草剂并未影响母亲及其后代的妊娠结局

接触草甘膦类除草剂并未改变妊娠期长度,两组分别为21天。所有草甘膦处理组和对照组的产仔数没有差异,对照组产仔10±2只,0.5毫克/千克草甘膦处理组产仔9±4只,50毫克/千克草甘膦处理组产仔11±3只。
接触草甘膦类除草剂在妊娠期间及产后期间均未影响体重(图1A)。很可能妊娠期间和产后期间的食物摄入量保持不变,无论是否接触过草甘膦类除草剂

讨论

我们的研究结果表明,妊娠期间低剂量接触草甘膦类除草剂并未在母体或其成年后代中引起显著的生物测量指标、葡萄糖耐受性、胰岛素敏感性或脂质代谢变化。此外,用致糖尿病药物地塞米松处理后代后,未发现任何在未受挑战条件下可能被掩盖的代谢脆弱性。然而,需要强调的是,低剂量接触草甘膦类除草剂并非完全没有影响

结论

总体而言,妊娠期间接触符合监管标准的草甘膦类除草剂剂量并未在母体或其后代中引起明显的代谢紊乱,即使在代谢应激条件下也是如此。然而,本研究中观察到的肝脏代谢变化、短暂的神经发育效应以及明显的体外细胞毒性表明需要谨慎对待。鉴于草甘膦类除草剂在环境中的广泛污染和人类接触情况,进一步研究其长期、多代影响是必要的

作者贡献声明

威廉·T·费斯图西亚(William T. Festuccia):撰写、审稿与编辑、资源准备、方法学设计。伊万·克萨达(Ivan Quesada):撰写、审稿与编辑、资源准备、方法学设计。亚历克斯·拉法乔(Alex Rafacho):撰写、审稿与编辑、初稿撰写、可视化处理、监督、资源协调、项目管理、方法学设计、研究实施、资金争取、数据分析、概念构建。莫尔加娜·康蒂尼(Morgana Contini):撰写、审稿与编辑、研究实施、数据管理。娜塔莉亚·斯廷根·托内特(Natália Stinghen Tonet):撰写、审稿与编辑

未引用参考文献

Bai and Ogbourne, 2016; Duke and Powles, 2008; IARC(国际癌症研究机构),2011; Mesnage et al., 2022; Mesnage et al., 2022; Mu?oz et al.; Natividade da Silva et al., 2019; Vandenberg, 2022.

关于手稿准备过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备本稿时,作者使用了ChatGPT、Copilot和Grammarly等AI平台来改进语法和文本语义。使用这些工具/服务后,作者根据需要对内容进行了审查和编辑,并对发表文章的内容负全责。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的研究。

致谢与资助

我们感谢LIDoC和LAMEB的工作人员。本研究部分由国家科学技术发展委员会(CNPq;资助编号306955/2023-7、402605/2024-1、409641/2024-3以及CNPq/INCT DOHaD 409165/2024-7)和西班牙研究机构(PID2023-146795OB-I00)资助。A.R.和A.B.L.通过私人资助或合作者捐赠获取了一些试剂和材料。本项工作由A.B.L.作为论文提交。A.B.L.和M.C.获得了
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