《草甘膦除草剂是人类细胞系的有毒物质和内分泌干扰物》
(Glyphosate-based herbicides are toxic and endocrine disruptors in humancell lines)
作者:Céline Gasnier a, Coralie Dumont b, Nora Benachour a, Emilie Clair a, Marie-Christine Chagnonb,塞拉利尼等
摘要:
草甘膦除草剂是世界上使用最广泛的除草剂,它们以不同的剂型进行商业化。它们的残留物是环境中常见的污染物。并且,这些除草剂大多数喷洒在食用转基因植物上,植物被改性以耐受细胞中这些高浓度的化合物。在某些饲料中,其残留量可达400 ppm。我们用人肝癌HepG2细胞来试验,HEPG2是研究外源性毒性的一个著名模型,对四种不同的配方的草甘膦,这通常是在体内慢性调节研究中单独进行的。我们用三种方法来测定细胞毒性(Alamar Blue®, MTT, ToxiLight®),再加上遗传毒性(单细胞凝胶电泳),抗雌激素(ER,ER)和抗雄激素作用(AR)利用基因报告试验。我们还通过芳香化酶活性和M rna检测雄激素对雌激素的转化。所有配方的所有参数在24小时之内在亚农业剂量下中断,这些影响比草甘膦浓度更依赖于配方。首先,我们观察到的人体细胞内分泌干扰是从剂量0.5 ppm在mda-mb453-kb2细胞雄激素受体的最活跃的配方(R400),剂量2 ppm时,雌激素受体对HepG2细胞的转录活性也有抑制作用。芳香化酶转录和活性从10 ppm中断。细胞毒性作用在10 ppm Alamar blue测定开始(最敏感),5 ppm时DNA损伤。因此,草甘膦除草剂在食物、饲料或环境中残留的真实细胞影响必须加以考虑,讨论对他们的分类为致癌物质/突变剂/有毒物。
图一(解释):草甘膦(G)和四种草甘膦基制剂(含7.2-450 g/L G的抗草甘膦除草剂)对暴露后24小时HepG2细胞存活的剂量依赖性效应。通过MTT试验评价这些影响(a)或(b)toxilight法。结果以%相对未处理的细胞(100%活力,A)或相对于未经处理的细胞的相对水平(URL:1,B)。细胞在37◦C生长(5% CO2、95%空气)中含10%血清在48小时至80%汇合48以及MTT试验或96孔板ToxiLight板,然后暴露24 h的产品无血清。所有实验均重复3次重复4次。
表格一:对人肝癌HepG2细胞比较最初的毒性与草甘膦制剂由三种不同的方法测定LC50(见2节)
初期毒性对应于产品,引起第一个显著的影响。(大约10%的毒性),草甘膦(G)的百分比或不同农达配方中在不同浓度(7.2~450 g/L)的农达(R)
试验结果:
在我们的实验中,HepG2细胞在控制介质中的生长速度一般在32小时左右。所有草甘膦为基础的配方,与草甘膦单独(MTT法中的毒性为1%)相比,仅在24小时内,根据配方和试验诱导细胞存活率迅速下降。(图1和表1)达到了终点为:线粒体呼吸活性(MTT图1A和阿拉玛蓝,最敏感的检测,表1)或细胞膜损伤(图1B)。死亡率在所有农达中都是剂量依赖的,但对草甘膦浓度无剂量依赖性.这是第一次由三种具体方法证实。细胞毒性最强的配方(400 g/L of G) ,不是含草甘膦(G)浓度的最高。两种制剂表现出相似的中毒性 (7.2 and 360 g/L of G),另外两个显示毒性高20到200倍 (400 and 450 g/L of G,图1)。LC50和初始显著毒性的不同的值(约为10)的各种配方是在相同的范围内,无论试验:R400 > R450 > R360 > R7.2(表一)
图二:
图二:DNA损伤(从1类到3类增加,单细胞凝胶电泳),HepG2细胞暴露于不同浓度下的R400,24小时 (0: 对照 C, 1–10 ppm),苯并[a]芘 (50 M, B[a]P) 作为阳性对照。所有实验重复3次,对100个细胞一式二份
在HepG2 DNA 在R400暴露24小时后效果如图二所示,在我们的条件下,我们观察到大约50%DNA链在5 ppm断裂(25% 1类, 11% 2类和15.5% 3类),这种效应呈剂量依赖性,2类(27%)和3类(36%)急剧增加,揭示主要损害在10 ppm,对应于24 M 草甘膦G溶解在特定的佐剂,这激发了大约75%个DNA片段(损伤)与阴性对照中为35%相比。阳性对照,著名的前诱变剂苯并芘[a]芘,诱导95%损害,但浓度大约是2倍(50M)。这一结果清楚地表明,人肝癌细胞株(HepG2)的DNA是由草甘膦基除草剂损伤。
图三:
图三:农达(R)对肝癌HepG2细胞的胱门蛋白酶3/7活性诱导细胞凋亡,相对胱门蛋白酶3/7活性(%无血清培养基对照,M)农达R在60 ppm,时间在24小时后或48小时。治疗前细胞与血清汇合达80%
R450无毒剂量(60 ppm,图3)在24小时后3/7被激活的胱门蛋白酶比例高达156%,它们的水平在48小时内大大提高到765%,R(农达)能诱导细胞凋亡。(M没变化,笔者注)
图四:
图四:草甘膦(G)和四种农达制剂对HepG2细胞的芳香化酶活性的剂量依赖效应(粗线)和mRNA的表达水平。分别评价这些毒性水平对于%对照组,在芳构化的氚化水的释放,半定量RT-PCR。细胞生长如图1然后24小时暴露外源性物质。所有实验均重复3次一式三份。p<0.01(**)和p<0.05(*)有统计学意义的差异。
我们得到了草甘膦基除草剂与人类细胞内分泌活动的干扰,低于初始中毒剂量(约LC10),已知至少三种细胞毒性试验中的两种。我们开始研究不可逆性类固醇转化,芳香化酶的基因表达变化。酶活性和特异mRNA水平都被评估(图4)。单独的草甘膦(G)是不活跃的,而所有的制剂都抑制雄激素对雌激素的转化,在下面的LC50和在24小时内。同时,所有配方对芳香化酶和mRNA水平双相作用,在大多数情况下增加130-250%,然后恢复正常。R400是抑制然后跟着增加,这些影响是不易成正比的线性。
图五:
图五;草甘膦(G)和四种草甘膦制剂的剂量依赖效应在ERα, ERβ(A,左侧)瞬时转染HepG2细胞的转录活性(ERE-TK-荧光素酶)和AR(B,右侧,测量MDA-MB453-kb2细胞)。这些毒性低于毒性水平(除了最后剂量的规模)进行了评价,分别在24小时后,%对照组。10−8 M雌激素17的ER和10−10M DHT的AR活性。所有实验均重复3次一式三份,统计上有显著差异p < 0.01(** for ERα and AR, ## for ERβ).
此外,我们还观察到低剂量下雌激素和雄激素依赖性转录活性的紊乱。这些都是相当线性和剂量依赖性(对R农达,不是G草甘膦)在每一个配方的情况下,在被测试值的范围内,暴露24小时后(图五)。相应的IC50测定(见表二)。所有草甘膦基除草剂,常见抗雌激素谱分布为ER和抗雄激素的显示,根据该曲线的斜率(图五 A、B)。单独草甘膦(G)无抗雌激素活性,但显然是抗雄激素副农业和非细胞毒浓度。即使数据显示,ER转录活性也同样受到影响,有一些配方特点:R400明显2倍活跃ERβ、R450和ERα。最毒的制剂是最低的非细胞毒性剂量的抑制剂,对细胞内分泌活动(图五)。除了R450配方似乎抗雄激素比抗雌激素的更多。我们可以对农达(R)抑制效率进行分类:从R400 > R450 > R360 > R7.2,最强抑制剂和最低抑制剂之间相差300 - 800倍(见表格二)
表格二:
对于不同的草甘膦制剂对HepG2细胞的IC50类固醇激素受体的比较
草甘膦在7.2,360,400或450 g/L在四种草甘膦除草剂农达(R)中,%农达(R)在第一线,在第二行的相当于草甘膦G浓度(uM)。这是对雌激素受体(ERα和β)转染HepG2测试和乳腺癌细胞株MDA-MB453-kb2