J NEUROINFLAMM丨草甘膦可能加速AD发病机制

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2024年12月4日，美国亚利桑那州立大学Ramon Velazquez团队在Journal of Neuroinflammation发表“Glyphosate exposure exacerbates neuroinflammation and Alzheimer’s diseaselike pathology despite a 6-month recovery period in mice”，揭示了草甘膦暴露加剧了小鼠的神经炎症和类似阿尔茨海默病的病理，即使在停止暴露后的六个月恢复期内，这些影响仍然持续存在。

自1996年引入草甘膦作物以来，美国的草甘膦使用量每年都在增加，但关于其对大脑的影响知之甚少。作者用草甘膦处理14天的C57BL/6J小鼠在大脑组织中发现了草甘膦及其主要代谢产物氨基甲基膦酸，同时大脑和外周血浆中的促炎细胞因子肿瘤坏死因子α（TNF-α）相应增加。由于TNF-α在阿尔茨海默病（AD）等神经退行性疾病中升高，因此本研究探讨了草甘膦暴露是否作为AD病理进程的加速剂。结果显示草甘膦对小鼠大脑有长期影响，可使3xTg-AD小鼠生存率降低、空间认知受损、Aβ和tau病理加重，且在3xTg-AD和非转基因NonTg对照小鼠大脑及3xTg-AD外周血浆中促炎和抗炎因子持续增加，尽管有6个月恢复，草甘膦代谢物仍可在脑内检测到，表明草甘膦可能加速AD发病机制。

图一 草甘膦暴露后经过恢复期不会影响体重，但降低3xTg-AD小鼠的生存率

为了确定草甘膦暴露后恢复期是否会导致神经炎症加剧、神经病理学改变和相关的认知缺陷，作者将非转基因（NonTg）和3xTg-AD小鼠暴露于0 mg/kg、50 mg/kg或500 mg/kg/天的草甘膦中，从4.5个月大开始，在大约7.5个月大时进入恢复期。在给药期间，小鼠的体重没有变化。在恢复期，7.5至13.5月龄之间，3xTg-AD小鼠比NonTg对照组显著增重更多。最后，作者检查了给药期间的早死情况，1只NonTg 0 mg/kg和1只NonTg 500 mg/kg小鼠死亡。其余的NonTg小鼠存活了整个研究的剩余时间。在给药期间，1只3xTg-AD 0 mg/kg和2只3xTg-AD 500 mg/kg小鼠死亡，而在恢复期，4只3xTg-AD 50 mg/kg和2只3xTg-AD 500 mg/kg小鼠死亡。总的来说，这些结果表明草甘膦暴露不影响体重，但导致了早死情况，特别是在3xTg-AD小鼠中。

图二 草甘膦暴露后经过恢复期会导致皮质组织中出现氨基甲基膦酸

为了探究草甘膦暴露是否损害空间认知，将小鼠在Morris水迷宫（MWM）中连续6天测试。作者发现3xTg-AD小鼠比NonTg小鼠寻找隐藏平台的距离明显更远。接下来，进行了趋触性的分析，即小鼠倾向于靠近墙壁的倾向。3xTg-AD 500 mg/kg组在MWM的学习阶段表现出比3xTg-AD 0 mg/kg组更多的趋触性，表明焦虑增加。在第6天，平台被移除，小鼠在60秒的探测试验中进行测试以评估空间记忆。其中3xTg-AD小鼠穿过平台位置的次数明显少于NonTg对照组。这些数据表明，暴露于草甘膦的3xTg-AD小鼠表现出增加的趋触性，明显表现出加剧的类焦虑行为。为了评估草甘膦和氨基甲基膦酸在暴露后几个月是否仍然存在于血液和大脑组织中，对小鼠的血浆和皮质组织匀浆进行了UPLC-MS分析。在检查大脑重量时，3xTg-AD小鼠与NonTg小鼠相比显示出明显的降低。这些结果突出显示，在草甘膦暴露6个月后，50 mg/kg组的大脑重量降低，并且在50 mg/kg和500 mg/kg组的小鼠皮质氨基甲基膦酸显著升高，突出了持久的影响。

图三 暴露于草甘膦的3xTg-AD小鼠在海马和皮层表现出增加的病理性tau蛋白

为了探究草甘膦暴露对tau病理的长期影响，作者进行了酶联免疫吸附试验来检测3xTg-AD小鼠中苏氨酸181和丝氨酸396位点的磷酸化tau蛋白（pTau）的可溶性和不可溶性分数。对于可溶性pTau Thr 181，3xTg-AD 500 mg/kg和50 mg/kg小鼠的pTau水平高于3xTg-AD 0 mg/kg组。在皮层中，3xTg-AD 500 mg/kg的pTau水平高于3xTg-AD 50 mg/kg，而3xTg-AD 50 mg/kg的pTau水平高于3xTg-AD 0 mg/kg小鼠。对于可溶性pTau Ser 396，在海马区和皮层中发现了显著的剂量依赖性效应，3xTg-AD 500 mg/kg小鼠的pTau水平高于低剂量小鼠。最后对组织进行了AT8染色，AT8与细胞内tau纤维相关，发现3xTg-AD 50 mg/kg和500 mg/kg小鼠的海马CA1区域AT8阳性细胞显著多于0 mg/kg组。这些结果是首次证明草甘膦暴露增加了过度磷酸化的tau蛋白。总的来说，早期草甘膦暴露增加了3xTg-AD小鼠中类似AD的神经病理学变化。

综上所述，草甘膦暴露不仅加速了AD模型小鼠的病理进程和行为异常，还在非转基因和AD小鼠中引发了持续的神经炎症。尤其是在恢复后大脑中检测到的AMPA累积，表明草甘膦及其代谢物可能带来长期的神经系统风险。鉴于草甘膦的广泛应用，必须进一步研究其对人类大脑的潜在危害，尤其是其在神经退行性疾病发病率上升中的可能作用。

文章来源

https://doi.org/10.1186/s12974-024-03290-6

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