《Toxics》:Micronuclei and Nuclear Abnormalities in Oral Mucosa as Indicators of Genotoxicity in Healthcare Professionals
编辑推荐:
本研究发现,即使按照欧洲食品安全局(EFSA)设定的安全剂量(ADI为0.5 mg/kg/天,NOAEL为50 mg/kg/天),经膳食途径暴露的草甘膦(GLY)仍能以非单调剂量效应方式破坏雌性斑马鱼的肝-性腺轴功能。21天暴露实验显示,GLY50剂量组引发慢性应激反应(皮质醇/ cortisone升高)、肝糖原积累、铁死亡(ferroptosis)相关蛋白Slc7a11/Slc11a2上调,并通过改变卵母细胞成熟相关基因(bmp15, ccnb1)和雌激素受体(esr1, esr2a)信号通路导致受精率下降。值得注意的是,最低剂量GLY0.5虽引起基因表达改变,但受精率反而升高,提示可能存在补偿机制。该研究为重新评估GLY的女性生殖毒性风险提供了关键证据。
草甘膦(GLY)作为全球使用最广泛的除草剂活性成分,其安全性评估一直存在争议。本研究通过模拟环境暴露场景,采用膳食给药方式研究GLY对雌性斑马鱼(Danio rerio)肝-性腺轴的干扰效应。实验设三个暴露剂量:0.5 mg/kg/天(GLY0.5,相当于EFSA设定的每日允许摄入量ADI)、5 mg/kg/天(GLY5)和50 mg/kg/天(GLY50,相当于无观察不良效应水平NOAEL),持续暴露21天。
GLY在鱼体内的积累与分布
通过液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)多反应监测(MRM)技术检测发现,GLY在鱼体内呈现剂量依赖性积累,其中GLY50组积累量最高。值得注意的是,养殖水中未检出GLY,说明污染物主要通过膳食途径进入生物体。
肝脏代谢与应激响应
肝体指数(HSI)在GLY5组显著升高,组织学分析显示GLY5和GLY50组肝糖原积累明显。免疫组化结果揭示,GLY0.5和GLY50组中铁死亡关键调控蛋白Slc7a11(胱氨酸/谷氨酸转运体)表达上调,GLY50组铁转运蛋白Slc11a2也显著增加,表明肝脏面临氧化应激和铁死亡风险。此外,所有暴露组中Keap1蛋白(抗氧化应激关键因子)均有上升趋势。
卵巢功能与分子调控
虽然性腺指数(GSI)和卵泡各发育阶段比例未发生显著改变,但分子层面出现深度扰动。肝脏中卵黄蛋白原基因(vtg1-vtg5)和雌激素受体(esr1, esr2a)在GLY50组普遍下调,提示卵黄合成障碍。在卵泡层面,GLY50组卵黄生成期卵泡的促黄体生成素受体(lhcgr)和雌激素受体表达升高,而成熟期卵泡的骨形态发生蛋白15(bmp15)和细胞周期蛋白B1(ccnb1)表达下降,表明卵母细胞成熟过程受损。
内分泌紊乱与生殖输出
激素检测显示,GLY50组孕酮、雌二醇、皮质醇和皮质酮均显著升高,呈现典型的慢性应激状态。生殖实验中,GLY0.5组受精卵数量反常增加,可能源于低剂量应激的兴奋效应;GLY5组虽受精率未变,但胚胎死亡率显著上升;GLY50组则直接出现受精率下降。这些结果说明GLY对生殖功能的影响具有非单调性特征。
机制阐释与生态启示
研究揭示GLY通过多重途径干扰雌鱼生殖健康:高剂量暴露引发糖皮质激素应激反应,导致肝代谢重组(糖原积累)和铁死亡风险;同时通过干扰雌激素受体信号通路和卵母细胞成熟相关基因表达,最终降低配子质量。特别值得注意的是,即使处于法规认定的安全剂量(ADI和NOAEL),GLY仍能引起分子水平的显著改变,这对现行安全阈值的科学性提出挑战。
该研究首次系统揭示膳食来源GLY对雌性鱼类肝-性腺轴的干扰模式,强调在生态风险评估中需关注低剂量、长期暴露的生殖内分泌干扰效应,并为重新制定基于生殖健康的安全阈值提供了科学依据。