《Chemosphere》：Comparison of the genotoxic and epigenetic effects induced by the herbicide glyphosate and a commercial formulation in the bronchial cell line NL20
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本研究对比纯草甘膦（GLY）与含草甘膦的市售herbicide Faena Fuerte with Transorb对人支气管上皮细胞系NL20的细胞毒性、遗传毒性和表观遗传（DNA甲基化及染色质重塑）影响。结果表明市售herbicide组细胞毒性更强，且GLY暴露引发TP53、p21等细胞周期调控基因表达变化，提示其潜在危害。该模型为职业暴露人群的后续研究提供依据。
Zeltzin Mu?oz-Juárez|Javier Ancona-Torres|Denisse J. Badillo-Velázquez|Francisco Arenas-Huertero|Sandra Gómez-Arroyo
墨西哥国立自治大学（UNAM）大气与气候变化科学研究所环境遗传毒理学实验室，墨西哥城Coyoacán校区，邮编04510
引言
活性成分草甘膦（GLY），即N-（膦甲基）甘氨酸，是一种广谱、苗后使用的非选择性合成除草剂（Agostini等人，2020年），广泛应用于农作物和花园、公园中的草坪杂草控制（Bento等人，2016年）。其作用机制是通过抑制莽草酸途径中的5-烯醇吡ruvyl-莽草酸-3-磷酸合成酶（EPSPS），最终阻断芳香氨基酸的合成，导致植物死亡（Boocock和Coggins，1983年；Duke和Powles，2008年）。
草甘膦是草甘膦类除草剂（GBHs）中的活性成分，这些除草剂还含有稀释剂和助剂，以增强植物对草甘膦的吸收（Altmanninger等人，2023年）。首个获准用于农业的草甘膦类除草剂是Roundup，由孟山都公司于1974年研发（Duke和Powles，2008年）。自那时起，草甘膦类除草剂成为全球使用最广泛的除草剂之一（Maggi等人，2019年；Galli等人，2024年），草甘膦也被认为是历史上最成功的活性成分（Duke和Powles，2008年；Martins-Gomes等人，2022年）。
草甘膦类除草剂的广泛使用导致其在土壤、水和空气中的检测（Silva等人，2018年），这可能对职业暴露人群以及通过受污染的食物或水间接暴露的个体构成潜在风险（Agostini等人，2020年）。这一情况凸显了持续研究草甘膦毒理效应的紧迫性。草甘膦的毒性仍存在争议，许多研究结果被误认为是草甘膦本身的效应，而实际上这些评估是针对草甘膦类除草剂进行的（Mesnage等人，2019年）。这种不一致性表明需要进一步研究草甘膦暴露的潜在风险。农药暴露的主要途径之一是吸入，这可能由于环境或职业原因发生。NL20细胞系被用作体外模型，用于评估其对呼吸系统细胞的影响，有助于了解初次接触草甘膦等环境污染物后的毒性效应。
职业暴露于草甘膦与呼吸系统疾病（Slager等人，2010年；Hoppin等人，2017年）和生殖系统疾病（Arbuckle等人，2001年）的发病率增加有关。体外暴露于草甘膦和草甘膦类除草剂与氧化应激有关（Gehin等人，2006年），而仅暴露于纯草甘膦则与遗传毒性（Santovito等人，2024年）以及表观遗传修饰（如DNA甲基化，Kwiatkowska等人，2017年）相关，还涉及细胞周期调控基因（特别是TP53、p21、p16和CCND1，Wo?niak等人，2020年）以及负责DNA甲基化和组蛋白去乙酰化的基因（Wo?niak等人，2021年）的表达变化。表观遗传修饰在调控基因表达中起着关键作用；这些变化可能导致不同的细胞和生物体结果（Rossetti等人，2021年）。了解草甘膦如何引发这些变化对于确定其危害性至关重要（Bukowska等人，2022年）。
研究设计和结果的多样性使得监管评估变得复杂（Reffstrup等人，2010年；Cedergreen，2014年）。2015年，国际癌症研究机构（IARC）将草甘膦归类为2A组（可能对人类致癌）。然而，欧洲食品安全局（EFSA）和环境保护署（EPA）分别在2015年和2017年得出结论，认为草甘膦对人类不具致癌性（Rossetti等人，2021年）。
因此，本研究旨在评估和比较纯草甘膦（纯度≥99%）和含有Transorb成分的草甘膦类除草剂Faena Fuerte对人类支气管上皮细胞系NL20的影响，重点关注遗传毒性、DNA甲基化、染色质重塑以及细胞周期调控基因表达的变化。
研究部分摘录
化学物质
细胞暴露于纯度≥99%的草甘膦（CAS号：1071-83-6）以及含有363 g/L草甘膦钾盐的草甘膦类除草剂Faena Fuerte with Transorb（MON 79360，孟山都公司产品，墨西哥注册号RSCO-HEDE-0230-346-375-036），其酸含量至少为81.61%。该除草剂购自墨西哥城的一家农业化学品商店。
在遗传毒性实验中，我们使用纯度≥98%的benzo[ghi]perylene, B[ghi]p作为阳性对照。
细胞毒性
草甘膦的IC20和IC50值分别为600 μg/mL和800 μg/mL，而草甘膦类除草剂的IC50值分别为16 μg/mL和80 μg/mL（图1A和B）。这些数值反映了化合物的毒性强度。草甘膦类除草剂的IC50值是草甘膦的十分之一。商业配方中的共溶剂可能增强了草甘膦的毒性。鉴于草甘膦和草甘膦类除草剂抑制浓度的显著差异，我们选择了...
讨论
关于草甘膦暴露影响的研究具有重要的科学意义，可分为三类：专注于活性成分草甘膦的研究、探讨草甘膦类除草剂不良影响的研究，以及比较两者影响的研究。这些研究的结果不仅至关重要，而且有助于全面理解该除草剂的效应。
还有...
结论
本研究结果表明，NL20细胞系能够有效模拟草甘膦和草甘膦类除草剂暴露引起的细胞效应。尽管它不能完全模拟实验室动物模型或实际暴露人群的复杂性，但NL20细胞系仍可作为体外模型，用于进一步评估职业暴露于草甘膦的人群。
总体而言，在NL20细胞系中，含有Transorb成分的草甘膦类除草剂Faena Fuerte的细胞毒性比纯草甘膦更强。
作者贡献声明
Zeltzin Mu?oz-Juárez：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，数据可视化，方法学设计，实验设计，概念框架。Javier Ancona-Torres：实验设计。Denisse J. Badillo-Velázquez：实验设计。Francisco Arenas-Huertero：撰写 – 原稿，数据验证，实验监督，概念框架。Sandra Gómez-Arroyo：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，实验监督，资源协调，概念框架。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
本文是Mu?oz-Juárez Zeltzin获得墨西哥国立自治大学（UNAM）生物科学研究生学位的必要条件。作者Mu?oz-Juárez Zeltzin感谢UNAM生物科学研究生项目的支持，并感谢国家人文、科学和技术委员会（CONAHCyT，现隶属于科学、人文、技术和创新部）提供的奖学金（CVU-774411）。
