グリホサートが生殖ホルモンに及ぼす影響に関する系統的レビューとメタアナリシス
A systematic review and meta-analysis of the impacts of glyphosate on the reproductive hormones

強調オフ

グリホサート

サイトのご利用には利用規約への同意が必要です

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34453247/

受理 2021 年 8 月 18 日

要旨

グリホサートの使用量は世界的に増加しており、その残留物は飲料水、農業、食品から検出される。グリホサート除草剤による生殖への悪影響の可能性については、議論のあるデータがある。そこで、ラットの測定結果として、テストステロン、黄体形成ホルモン(LH)、卵胞刺激ホルモン(FSH)、エストラジオールを含む少なくとも一つの性ホルモンの変化が報告されている研究についての系統的レビューとメタ解析を行った。2020年11月、284件の論文がスクリーニングされ、そのうち8件がメタ解析の対象となった。

グリホサート曝露の全体的なかなりの効果は、テストステロンの減少(7研究、WMD = – 1.48 ng/mL; 95% CI, – 2.34 to – 0.61; P = 0.001)に見いだされた。 001)、LH(3 件、WMD = – 2.03 mIu/mL; 95% CI, – 3.34 to – 0.71; P = 0.003)、FSH(3 件、WMD = – 2.28 mIu/mL; 95% CI, – 5.12 to 0.55; P = 0.115) が減少することが認められた。

この結果から、グリホサート摂取は生殖器系の健康に大きな影響を与える可能性がある。従って、飲料水,農作物および食品中のグリホサート残留量を厳密にモニタリングする必要がある。

キーワード 毒性学 . 残留除草剤 . 環境・食品汚染物質 . 生殖障害性ホルモン . ラット

はじめに

今日、世界人口の増加、気候変動、産業の発展、近代技術、化学肥料や農薬の過剰使用などにより、人々は様々な環境汚染物質や食品汚染物質にさらされる可能性があり、これらの現象は食品の安全性と安心に影響を与える可能性がある(Carvalho 2006; Maxwell 1996; Schmidhuber and Tubiello 2007)。グリホサート系除草剤(GBH)は、トウモロコシ、大豆、小麦、カノーラ、コメ、バーレイ、食用豆など、さまざまな農産物や食品に広く使用されている(Myers et al.2016)。グリホサート(N-(phosphonomethyl) glycine)は、有機リン系浸透性除草剤および作物乾燥剤として知られており、植物および菌類におけるシキミメート経路の主要酵素である植物酵素5-エノールピルビルシキメート3-リン酸シンターゼを阻害するが、この経路は動物ではプレセントしない(Franzら1997; Leinoら2021; Padgetteら1995; Zhangら2020). グリホサートは、様々なグリホサート系除草剤(GBH)の市販製剤の有効成分の一つであり、製剤によって異なる特定のアジュバントも含まれている(Abarikwu et al.2015、Manservisi et al.2019)。多くの研究者がグリホサートとGBHの毒性および副作用を調査している(Ingaramo et al.2020; Kier and Kirkland 2013; Zanardi et al.2020 )。環境保護庁(EPA-USA)はグリホサートがユーザーにとって安全であることを再確認しているが、しかし、この点については議論の余地がある。

最近では、遺伝子組み換え(GM)製品が多くのメディアの注目を集め、現在も続いている(Van Bruggen et al.2018b)。除草剤耐性GM製品は、一般にグリフオセートに対する耐性が報告されている。このような条件下では、農場内の植物は遺伝子組換え植物以外すべて破壊される(Schütte et al.) その結果、また農業におけるグリホサートとGBHの広範な使用に従って、食品、水、土壌に蓄積することが可能である。したがって、土壌中に残留するアミノメチルホスホン酸(AMPA)などのグリホサート/GBHsおよびその主要代謝物の長期暴露は、人間の健康や動物に悪影響や毒性を及ぼす可能性がある(Domínguez et al.)

2015年、グリホサートはWHOによってヒトに対する発がん性が確率的に高い(カテゴリー2)と分類されたため、多くの研究によって様々な疾患のリスクとその発がん性が報告されている(Gillezeau et al. 2019; Greim et al. 2015; Mink et al. 2012; Nerozzi et al. 2020; Van Bruggen et al. 2018a)。

法的には、ヒトに対するグリホサート曝露の1日摂取量の「許容範囲」が各国で法制化されている。米国環境保護庁(EPA)はグリホサート1.75(mg/kg/日)を慢性参照用量(cRfD)として定例化しているが、EUにおけるグリホサートのac-ceptable daily intake(ADI)は2002年に0.3mg/kg/日を採用している(Myers et al.2016 )。生殖毒性に関するグリホサートの無観察有害事象レベル(NOAEL)は約50 mg/kgと報告されている(Romano et al.2012)。農業におけるグリホサートの利点にもかかわらず、環境衛生への影響についていくつかの懸念が提起されている(Gillezeau et al.2019、Van Bruggen et al.2018a、Zhang et al.2020)。したがって、飲料水、農作物、食品中のグリホサートの残留に関して特別な注意が必要である(Van Bruggen et al.2018b)。グリホサートの潜在的な曝露源とヒトに起こりうる有害作用は、図1に示されている。

したがって、前述の懸念とこれらの矛盾に対処するために、この系統的レビューおよび用量反応メタ分析では、雄ラットの生殖ホルモンレベル(テストステロン、FSH、LH、エストラジオール)へのグリホサート曝露の影響を評価する研究を包括的に評価した。

方法論

検索方法

生殖ホルモン濃度に対するグリホサートの影響を調査した査読付き研究を特定するため、包括的な文献検索を行った。この目的のために、Scopus、PubMed、Embase、Web of Sciencesなどのいくつかの電子データベースを、以下の用語とキーワードを用いて、開始時から2020年6月まで検索した。「グリホサート AND 生殖ホルモン AND ラット ; “グリホサート AND エストラジオール AND ラット ; “グリホサート AND FSH AND ラット ; “グリホサート AND LH AND ラット ; “グリホサート AND プロゲステロン AND ラット ; “グリホサート AND テストステロン AND ラット.

研究の選択

全ての論文は、タイトル、要旨、キーワード欄に基づいてスクリーニングされ、適格な研究が特定された。対象論文は、以下の包括的基準を満たした。(1) 英語で出版された論文、(2) 生殖ホルモン濃度の平均±SD(またはSEM)を報告、(3) ラットモデルを用いた生体内試験実験のみ、かつ (4) グリホサートを介入として使用したもの。したがって、以下の研究は除外された。(i) 総説、(ii) 他の言語の論文、(iii) 実験モデルとしてラットを使用していない研究、(iv) 測定単位が不明瞭な報告、および (v) 重複した出版物、は除外した。

データ抽出

バイアスのリスクを軽減するため、2人1組のレビュアーが有効な研究のデータ抽出を行った。対照群、グリホサート曝露群ともに、筆頭著者、発表日、サンプルサイズ、実験方法、投与量、生殖ホルモン濃度の平均±SD(またはSEM)値などの情報を抽出した。

統計解析

グリホサート曝露の性ホルモン濃度への影響を推定するために、95%CIを用いた加重平均差(WMD)を適用した。全体の効果量を推定するために、逆バランス法を用いたランダム効果モデルを利用した(DerSimonian and Laird 1986)。I2検定は、対象とした研究間の潜在的な異質性を評価するために利用された。この検定によると、I2 > 50%は、研究間の有意な異質性を示す。一方、出版バイアスのリスクを判断するために、Eggerの検定が行われた。さらに、算出されたWMDと投与量や治療期間などの潜在的交絡因子との関連を、それぞれ分数多項式モデリングおよびランダム効果メタ回帰分析法により評価した。このメタ分析の統計的検定はすべてSTATA統計ソフト(version 15.0; Stata Corporation, College Station, TX, USA)を用いて実施された。

結果

研究の選択

研究の選択プロセスを図2のPRISMAダイアグラムに示す。Scopus, PubMed, Web of Science, Embaseでの系統的な検索と相互参照による関連研究の検索で、283件の論文がヒットした。二重引用符を削除した後、136の論文がタイトル/要旨スクリーニングに適格であり、そのうち54の論文がフルテキスト評価のために検索された。最終的に、8件の研究がこの系統的レビューとメタ解析の対象となった。

研究の特徴

対象研究の特徴を表1にまとめた。3つの研究は、ブラジル(Dallegraveら2007、Romanoら2012、Romanoら2010)、ナイジェリア(Abarikwuら2015、Owagboriayeら2017)、中国(Daiら2016)、イラン(Raziら2012)、イタリア(Manservisiら2019)で1つ実施されたものであった。それらは2007年から2019年の間に発表された。グリホサートおよびGBHの投与量は、体重1kgあたり1.75~500mgを経口投与していた。ほとんどの適格研究が雄ラットに対するグリホサートおよびGBH曝露の影響を調査しているため、本解析では雄ラットのプールデータを抽出した。プロゲステロン値の変化は 1 件の試験でのみ報告されているため、この結果は考慮されなかった。対象臨床試験のサンプルサイズは 10~66 であった。投与期間は 10 日から 91 日(中央値 37.5 日)であった。本解析では、324のサンプルサイズのデータをプールした。

メタアナリシス結果

テストステロン値の変化

グリホサートとGBHへの曝露がテストステロン値に及ぼす影響の評価については、24種類の投与戦略(介入=220、対照=94、合計=314)を含む7つの論文(Daiら2016、Dallegraveら2007、Manservisiら2019、Owagboriayeら2017、Raziら2012、 Romanoら2012、Romanoら2010)からのデータをこの解析の対象とした。対象論文のうち、テストステロン値の変化をアウトカム指標として検討した論文では、図3に示すように、様々な除草剤投与に伴い、テストステロン値は1.48ng/mL有意に減少し(WMD = – 1.48ng/ mL; 95% CI, – 2.34 to – 0.61; P = 0.001) 研究間で著しい異質性(I2 = 99.7%, Pheterogeneity < 0.001)が認められた。

LH値の変化

合計58匹のラット(介入=37匹、対照=21匹)を含む5つのarmを含む3つの研究(Abarikwuら2015;Owagboriayeら2017;Romanoら2012)が、LH濃度の変化をアウトカム尺度として報告した。ランダム効果モデルを用いたプール結果は、図4に示すように、グリホサートおよびGBH曝露後のLHの全体的な有意な減少(WMD = – 2.03 mIu/mL; 95% CI, – 3.34 to – 0.71; P = 0.003)、著しい異質性(I2 = 99.8%, Pheterogeneity < 0.001)、が実証された。

FSH値の変化

FSH値の変化は、3つの研究(Abarikwu et al. 2015, Owagboriaye et al. 2017, Romano et al. 2012)で5群(介入=37、対照=21、計58)がアウトカム指標として報告された。曝露後、有意ではないFSHの減少が認められたが(WMD = – 2.28 mIu/ mL; 95% CI, – 5.12 to 0.55; P = 0.115)、図5で確認したように、有意な試験間異質性が認められた(I2 = 99.9%; Pheterogeneity < 0.001 )。

エストラジオール値の変化

11群(介入=119、対照=55、計174)の4研究(Dai et al. 2016; Manservisi et al. 2019; Romano et al. 2012; Romano et al. 2010)の効果量を組み合わせることにより、除草剤投与への曝露はエストラジオール値を有意に変化させない(WMD=0. 21 mIu/ mL; 95% CI, – 2.33 to 2.75; P = 0.874)、試験間の異質性(I2 = 76.0%; Pheterogeneity < 0.001)が有意に高いことがわかった(図6)。

用量反応とメタ回帰

介入期間(日数)とホルモン値の変化の関連性を評価するために、メタ回帰分析を検討した。グリホサートとGBHsの異なる用量曝露とホルモンレベルの間の非線形用量反応関係を見出すために、分数多項式モデリングによる用量反応分析を行った。その結果、図 S1(補足データ)に示すように、曝露期間とテストステロン値の間には負の相関が認められた(係数 = – 0.012、P = 0.514)。また、用量反応評価において、異なる用量を非線形に比較したところ、有意ではないテストステロン値の減少が見られた(図S2)。

図 S3 に示すように、グリホサートと GBH の様々な曝露期間が LH レベルに及ぼす影響を評価したところ、有意ではない負の相関が観察された(係数 = – 0.12, P = 0.179)。用量反応評価の結果、除草剤の用量の違いにより、LH値は非線形に有意に変化しなかった(図 S4)。FSHについては、FSH値の変化に関連して曝露期間の違いを比較したところ、有意な関連は認められなかった(係数=-0.13、P=0.134)(図S5参照)。グリホサートおよびGBHの投与量とFSH値の減少との間には、有意ではない負の相関が非線形に見られた(図 S6)。

図 S7 に示すように、曝露期間とエストラジオールレベルの関係は、有意でない負の相関を示した(係数 = – 0.06, P = 0.431)。グリホサートとGBHの異なる用量の影響を非線形に比較する用量反応解析を行ったところ、エストラジオールレベルの非有意な減少が見られた(図S8)。

出版バイアスと感度分析

Egger の検定では、テストステロン、LH、FSH、エストラジオールをアウトカム指標として報告し た研究間で有意な出版バイアスは認められなかった(それぞれ、P = 0.614,0.168,0.275、および 0.995)。出版バイアスの評価は、funnel plotの目視によるもので、出版バイアスを示す証拠はない。

考察

前述のように、グリホサート(N-(phosphonomethyl) glycine)およびGBHは、有機リン系に属する浸透性除草剤であると考えられている。グリホサートはホスホン酸塩の形で利用でき、植物の酵素 5- enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase を阻害する (Franz et al. 1997; Padgette et al. 1995; Zhang et al. 2020)。農業におけるその利点とこの文脈での広範な使用にもかかわらず、環境、人間の健康、内分泌の副作用、および癌リスクへの影響に関するいくつかの懸念が提起されている(Gillezeauら2019; Minkら2012; Van Bruggenら2018a; Zhangら2020)。グリホサートは植物中で急速に分解されず、一部の食品や農産物に蓄積されることを考慮すると、したがって、健康上の結果に大きな影響を与える可能性がある。グリホサート系除草剤の市販製剤によって引き起こされる甚大な毒性を、その有効成分に起因するとする報告に対する懸念と不確実性が高まっている。そこで、有効成分グリホサートとGBHの毒性を比較する様々な研究が行われてきた(Braconi et al. 2006、Chaufan et al. 2014、Jacques et al. 2019、Janssens and Stoks 2017、Owagboriaye et al.) それらのほとんどは、不活性成分の添加が、様々な研究モデルにおいて活性成分グリホサートの毒性を増加させると結論付けている。

一方,いくつかの研究によって、いくつかの重要な酵素の阻害によるアンドロゲンレベルの低下,エストロゲンレベルの変化,動物における生殖器官の破壊的損傷など、グリホサートおよびGBHの内分泌系に対する毒性および影響が提案されている(Gomez et al.2019; Jarrell et al.2020; Pham et al.2019; Warner et al.2020)。したがって、この除草剤の内分泌安全性を調査・評価することが不可欠である。

我々のメタ分析の結果は、グリホサートおよびGBHへの曝露と、雄ラットのテストステロンおよびLHレベルの低下との間に有意な関連性があることを反映していた。FSH とエストラジオールレベルの低下も見られたが、これらの結果は統計的に有意ではなかった。このシステマティックレビューの最も重要な発見の一つは、グリホサートおよびGBHへの曝露期間とテストステロンレベルへの影響との間に統計的に有意な関連があることだ。一方、曝露期間と他のホルモンレベルの変化との関連は有意ではなかった。もう一つの重要な発見は、異なる用量の除草剤を投与した場合に含まれるホルモンレベルが減少することであったが、これは測定された結果に対して統計的に有意でなかった。

しかしながら、上記の結果については、図 7 に示すように、異なるメカニズムが示唆されている。グリホサートとGBHは、エストラジオールとテストステロンのホルモンの生合成に関与するアロマターゼ酵素を阻害し得ることが示されている(Defarge et al.2016;Richardら 2005)。この阻害作用は、速度論的研究とスペクトル研究の両方で競合的に観察された(Jarrell et al.2020)。さらに、遺伝子レポーター試験を用いたグリホサートとGBHのアンドロゲン受容体とアロマターゼmRNAに対する阻害作用が仮定された(Ingaramo et al.2020)。いくつかの研究では、グリホサートとGBHsは約5mg/kgという低用量でも用量依存的にテストステロン値を低下させると報告されている(Clair et al.2012、Owagboriaye et al.2017)。その他の関与するメカニズムは、セリンヒドロキシメチルトランスフェラーゼという酵素を介した細胞増殖の抑制とアプオトーシスの誘導である(Li et al.2013)。この除草剤のアンドロゲンレベルと受容体に対する阻害作用は、細胞株研究でも見られた(Gasnier et al.) エストロゲン受容体の発現は、複数の動物実験においてGBHに曝露された後に破壊された(Guerrero Schimpf et al.2017; Varayoud et al.2017)。グリホサートとGBHがゴナドトロピン(LHとFSH)ホルモンレベルに及ぼす影響については、論争があった。ある報告ではLHとFSHレベルの低下が観察されたが(Manservisi et al. 2019),いくつかの研究では、主にテストステロンレベルの低下による二次的なネガティブアティブフィードバックの活性化によって逆の所見がみられた(Owagboriaye et al.)

我々の結果と同様に、GBH曝露により、ラットの各用量レベルでテストステロン濃度が35%減少したことが示されている(Clair et al.2012)。このテストステロン濃度の低下は、グリホサート曝露後の LH 濃度の二次的な変化を引き起こす可能性がある。さらに、アロマターゼ酵素活性の変化は、エストラジオールと テストステロンのレベルに影響を与える可能性がある。同様に、別の研究では、グリホサートとGBHはマウスの生殖システムを破壊し、オスの血清テストステロン量を減少させた(Pham et al.2019)。一方、離乳子豚をこの除草剤に暴露すると、テストステロンとLH放出ホルモンのレベルが上昇したが、FSHのレベルは対照群と比較してかなり減少した。

グリホサートが生殖系と卵巣機能に及ぼす他の潜在的影響も、以前の試験管内試験研究で示され、グリホサートは低レベルであっても、卵巣からのステロイドの産生を損なう可能性があるとした(Perego et al.2017b)。彼らは、グリホサートへの曝露が牛の生殖系に影響を与え、卵巣の活動に直接的な影響を与える可能性があることを示唆した。ある研究では、異なる濃度のグリホサートへの曝露は、マウスの17β-エストラジオールレベルに有意な影響を与えなかったと報告している(Ganesan and Keating 2020)。同様に、イタリアで行われた研究では、GBHによるエストラジオール産生は、いずれの処理用量においても影響を受けなかったことが示された(Perego et al.2017a)。一方、我々の知見とは対照的に、試験管内試験モデルでグリホサート曝露後にエストラジオール産生が減少した(Perego et al.2017b)。

Telekenらは、妊娠中および授乳期のGBH曝露が男性の生殖器系の発達に及ぼす影響について調査した(Telekenら 2020)。彼らの仮説は、妊娠前および授乳期に母体がGBHに曝露されると、マウスモデルにおいて雄の生殖器官の成長に影響を与え、雄の生殖能力が損なわれるというものであった。本研究では、妊娠 4 日目から授乳期まで、GBH(0.5%)を飲料水として雌マウスに投与した。

その結果、グリホサートを投与した雌マウスの体重は妊娠期間中に減少したが、産子サイズには変化がなかったと報告している。しかし、この結果は、妊娠中および授乳期に母体がGBHsに曝露されると、処理されたマウスでは精子形成が低下し、視床下部-下垂体-精巣軸の調節が乱れる可能性を証明するものであった。

別の研究では、Wistar系雄ラットの副腎に対するGBHsの内分泌作用を評価した(Pandey and Rudraiah 2015)。彼らは、2週間の試験期間中にGBHに曝露したラットで、特にステロイドホルモンの生合成経路にかなりの変化が観察された。彼らは、GBH曝露によりステロイド生成急性調節タンパク質(StAR)のmRNAレベルがダウンレギュレートされ、総タンパク質およびリン酸化StARタンパク質の発現が減少したと報告している。また、GBH に暴露すると、副腎皮質刺激ホルモン(ACTH)濃度が低下した。

グリホサートと GBH 以外にも、他の除草剤への曝露がメタボリック障害や内分泌障害を引き起こす可能性があることが、多くの研究で報告されている。例えば、Harper らは、雄マウスを飲料水によりアトラジン(5 mg/kg/日)に慢性的に曝露し、代謝系、内分泌系、生殖系への影響を調査した(Harper et al.2020 )。アトラジンに曝露すると、肝臓重量の減少、精巣におけるan-drogen変換の変化、肝臓および精巣の遺伝子発現の変化が見られた。さらに、アトラジンに曝露することで、12週齢の雄の精巣上体精子濃度および発生する胚細胞数が有意に減少することが観察された。

別の研究では、有機リン系農薬であるキナルホスがスイスアルビノマウスの精子の機能的能力および受精能に及ぼす影響を評価した(Kumari et al.) 彼らの研究によると、キナルホス除草剤に曝露すると精子の運動性が著しく低下し、精子の頭部欠損やDNA損傷が増加することが明らかになった。また、薬物動態解析の結果、精巣内のキナルホス濃度が血清よりも3倍上昇することが明らかになった。特筆すべきは、キナルホス投与によりテストステロン濃度が低下し、エストラジオール濃度とアロマターゼおよびシトクロムP450の転写産物が増加したことだ。この点、除草剤投与マウスでは精子の機能的能力および受精能率が有意に再低下していることが確認された。

また、ある研究では、雄マウスにおけるアセトクロル除草剤の全身毒性および生殖毒性を調査した(Song et al.) その結果、アセトクロル除草剤に曝露すると、代謝機能および内分泌・生殖系に重大な障害が生じることが示された。この研究でも、アセトクロル投与後にテストステロンホルモン値が用量に依存せずに対照群と比較して上昇した。

このメタアナリシスの最大の強みは、グリホサートへの曝露が生殖ホルモンに及ぼす影響と、農産物や食品からこの除草剤に曝露する可能性について包括的に概観したことであり、この試みは価値があるものである。私たちの知る限り、これはグリホサートへの曝露が内分泌系に及ぼす影響を評価した初めての系統的レビューおよび用量反応メタ解析である。また、グリホサートへの曝露期間と投与量に基づいて解析を層別化することができた。この論文ではすべての生殖ホルモンを評価した。したがって、得られた結果が内分泌系に及ぼす影響は、ヒトの研究において考慮されるべきものである。また、本研究の長所は、対象とした研究の出版バイアスが低いことだ。しかし、本研究にはいくつかの限界がある。グリホサートは様々な投与量と投与期間で投与されており、このことは本研究の結果に影響を与える可能性がある。また、異質性が高く、サンプルサイズが比較的小さいことも本研究の限界であった。

結論

このレビューは、グリホサート投与と性ホルモンレベルの変化との関係を調べた既存の研究を要約したものである。主要な結果は、グリホサート曝露後にテストステロンとLHレベルが対照群と比較して統計的に有意に減少することを示す。また、エストラジオールおよび FSH レベルについても、対照群に比べ有意ではない変化が観察された。これらの結果から、グリホサート摂取は生殖器系に大きな影響を及ぼす可能性があり、飲料水、農作物、食品中のグリホサート残留量を厳重にモニタリングすることが必要である。同様に、グリホサートがさまざまな健康影響に及ぼす影響を評価するために、長期的かつ適切にデザインされた動物バイオアッセイとヒト臨床試験をさらに実施する必要がある。

 

 

この記事が役に立ったら「いいね」をお願いします。
いいね記事一覧はこちら

備考:機械翻訳に伴う誤訳・文章省略があります。
下線、太字強調、改行、注釈や画像の挿入、代替リンク共有などの編集を行っています。
使用翻訳ソフト:DeepL,ChatGPT /文字起こしソフト:Otter 
alzhacker.com をフォロー