En färsk rapport från United States Centers for Disease Control and Prevention fann att mer än 80 procent av urinproverna från barn och vuxna i USA innehöll herbiciden glyfosat. En studie från Florida Atlantic University och Nova Southeastern University tar denna forskning ett steg längre och är den första som kopplar användningen av ogräsmedlet Roundup, en allmänt använd ogräsdödare, till kramper hos djur.

Glyfosat, ogräsdödande komponenten i Roundup, är världens mest använda ogräsmedel i volym och behandlat efter landområde. Glyfosatresistenta grödor står för nästan 80 procent av den transgena odlade marken, vilket har resulterat i uppskattningsvis 6,1 miljarder kilo glyfosat sprayat över hela världen från 2005 till 2014. Roundup används på både industri- och konsumentnivå, och dess användning beräknas kommer att öka dramatiskt under de kommande åren. En viktig fråga, som ännu inte är helt klarlagd, är den potentiella påverkan av glyfosat på nervsystemet.

"Det handlar om hur lite vi förstår effekten av glyfosat på nervsystemet", säger Akshay S. Naraine, MSc., projektledare och doktor. student vid FAU och International Max Planck Research School for Synapses and Circuits. "Fler bevis ökar för hur utbredd exponering för glyfosat är, så detta arbete driver förhoppningsvis andra forskare att expandera på dessa fynd och befästa var vår oro borde vara."

Resultat, publicerade i Scientific Reports, visade att glyfosat och Roundup ökade anfallsliknande beteende hos jordlevande spolmaskar och ger betydande bevis för att glyfosat riktar sig mot GABA-A-receptorer. Dessa kommunikationspunkter är viktiga för rörelse och är starkt involverade i att reglera sömn och humör hos människor. Vad som verkligen skiljer den här forskningen åt är att den gjordes betydligt lägre än vad som rekommenderas av EPA och de som använts i tidigare studier.

"Koncentrationen som anges för bästa resultat på Roundup Super Concentrate-etiketten är 0,98 procent glyfosat, vilket är cirka 5 matskedar Roundup i 1 gallon vatten," sa Naraine. "Ett signifikant fynd från vår studie visar att bara 0,002 procent glyfosat, en skillnad på cirka 300 gånger mindre herbicid än den lägsta koncentration som rekommenderas för konsumentanvändning, hade angående effekter på nervsystemet."

Med hjälp av C. elegans, en jordlevande rundmask, testade forskare först enbart glyfosat och sedan både de amerikanska och brittiska formuleringarna av Roundup från två distinkta tidsperioder – före och efter Storbritanniens 2016 förbud mot polyetoxylerat talgamin (POEA). Dessa betingelser valdes ut för att fastställa vilka effekter som är specifika för den aktiva ingrediensen glyfosat, Roundup-formuleringar i allmänhet, POEAs ytaktiva ämnen eller någon kombination av dessa.

Studien fann att den aktiva ingrediensen glyfosat förvärrade kramper hos C. elegans och föreslår GABA-A-receptorn som ett neurologiskt mål för de observerade fysiologiska förändringarna. Data indikerar också att det finns en viktig skillnad mellan exponering för glyfosat och Roundup, där Roundup-exponering ökar andelen C. elegans som inte återhämtade sig från anfallsaktivitet. Den icke-återhämtande fenotypen och långvariga konvulsioner hos C. elegans från denna studie har hjälpt till att lägga en grund för att förstå nyanserade fysiologiska effekter av herbicid som uppstår vid koncentrationer exponentiellt under neurotoxiska nivåer.

"Med tanke på hur utbredd användningen av dessa produkter är måste vi lära oss så mycket vi kan om de potentiella negativa effekterna som kan finnas", säger Ken Dawson-Scully, Ph.D., labbchef, professor, senior vice president och associate provost, avdelningen för forskning och ekonomisk utveckling, Nova Southeastern University. "Det har gjorts studier tidigare som visade de potentiella farorna, och vår studie tar det ett steg längre med några ganska dramatiska resultat."

Fynden skapar också oro över hur herbicidanvändning kan påverka marklevande organismer som C. elegans.

"Dessa rundmaskar genomgår kramper under termisk stress, och våra data implicerar starkt glyfosat- och Roundup-exponering för att förvärra krampeffekter. Detta kan visa sig vara avgörande när vi upplever effekterna av klimatförändringar", säger Naraine.

Denna studie ger bevis för att ytterligare undersöka hur kronisk exponering och ackumulering kan leda till neurodegenerativa sjukdomar som Parkinsons sjukdom. Viktigt är att det också finns en sub-neurodegenerativ tröskel som dramatiskt kan påverka dysregulation av neurotransmission.

"Från och med nu finns det ingen information om hur exponering för glyfosat och Roundup kan påverka människor som diagnostiserats med epilepsi eller andra anfallsstörningar", säger Dawson-Scully. "Vår studie indikerar att det finns betydande störningar i rörelsen och bör föranleda ytterligare studier av ryggradsdjur."

Medförfattare till studien är Venkatesh Shanbhag, Ph.D., ledande kemist och professor i kemi, Halmos College of Arts and Sciences, NSU; Rebecca Aker som var masterstudent vid FAU samtidigt som hon bidrog till denna forskning; och Isis Sweeney, Meghan Kalvey och Alexis Surtel, studenter som bidrog vid FAU. + Utforska vidare

Exponering för Roundup förlänger anfallsliknande beteende hos spolmaskar