(2013-06-08 22:04:54)轉(zhuǎn)載▼http://blog.sina。com。cn/s/blog_6e9914110101ec3k.html| 標(biāo)簽： 生物安全草甘膦危害轉(zhuǎn)基因危害農(nóng)業(yè)安全健康安全 |
草甘膦對細(xì)胞色素P450酶以及腸道微生物組生物合成氨基酸
的抑制作用——通向現(xiàn)代疾病的危途
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ISSN 1099-4300
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綜述
草甘膦對細(xì)胞色素P450酶以及腸道微生物組生物合成氨基酸
的抑制作用——通向現(xiàn)代疾病的危途
Anthony Samsel ，Stephanie Seneff
作者介紹：Anthony Samsel，獨(dú)立科學(xué)家與顧問
Stephanie Seneff，麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室
譯 者：集體翻譯
校 對：@旋風(fēng)柴進(jìn)
摘要
草甘膦是農(nóng)達(dá)®（譯注：農(nóng)達(dá)®是美國孟山都公司研制的一種非選擇性廣譜除草劑)的活性成分，而農(nóng)達(dá)®是世界上使用最為廣泛的除草劑。生產(chǎn)商聲稱草甘膦對人類毒性很低，但是本文提出的證據(jù)正相反。在西式食譜的主要成分中都發(fā)現(xiàn)有草甘膦的殘留，主要存在于糖、玉米、大豆與小麥中。草甘膦對細(xì)胞色素P450（CYP)酶的抑制，對哺乳動物而言，是一種被大大低估了的毒性。CYP酶在生物體中起著很關(guān)鍵的作用，包括對有害異物進(jìn)行解毒。因此，草甘膦強(qiáng)化了其他食源性化學(xué)殘留物和環(huán)境毒素的損害作用。草甘膦對于人體的有害影響起初是隱匿的，隨著時(shí)間的推移和炎癥逐步損傷整個(gè)身體的細(xì)胞系統(tǒng)而慢慢顯現(xiàn)出來。本文將要闡述草甘膦對CYP酶的抑制，同時(shí)闡述草甘膦對腸道細(xì)菌群芳族氨基酸生物合成的破壞作用，以及草甘膦對血清硫酸鹽輸送的干擾，以及這些效應(yīng)的相互聯(lián)系。其后果就是造成與西式飲食相關(guān)聯(lián)的大部分疾病與癥狀，包括胃腸失調(diào)、過胖、糖尿病、心臟疾病、抑郁癥、自閉癥、不孕癥、癌癥，以及阿爾茨海默氏�。ɡ夏�癡呆癥)。本文闡釋了文獻(xiàn)記載的草甘膦的影響及其誘發(fā)疾病的能力，并說明，草甘膦是外生符號熵的典型“教科書例證”：通過環(huán)境毒素破壞（生物)動態(tài)平衡。
關(guān)鍵詞：草甘膦，細(xì)胞色素P450，內(nèi)皮型一氧化氮合酶，肥胖，心血管疾病，癌癥，結(jié)腸炎，莽草酸途徑，腸道微生物群系，色氨酸，酪氨酸，苯丙氨酸，蛋氨酸，五羥色胺，阿爾茨海默氏�。ɡ夏臧V呆癥)，帕金森氏癥，自閉癥，抑郁癥
1.引言
西式飲食所用的食材，主要來源于工業(yè)化的農(nóng)業(yè)種植，這種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)越來越多地采用了雙組元系統(tǒng)的方式——雙組元指的是基因工程的植物種子和有毒化學(xué)物質(zhì)。通過基因工程向植物轉(zhuǎn)入某些新的細(xì)菌基因，使得這些轉(zhuǎn)基因作物能夠相容地吸收這些毒性化學(xué)殘留。研究表明，轉(zhuǎn)基因作物中特有的新的細(xì)菌RNA與DNA能夠提供對化學(xué)除草劑的抗性與其他的性狀，但它們的生物學(xué)影響并未被充分認(rèn)識。但是，本文僅限于討論化學(xué)物質(zhì)草甘膦的影響，它是全球目前使用最為廣泛的除草劑。
草甘膦（N-膦酰甘氨酸)，是農(nóng)達(dá)除草劑的主要有效成分，農(nóng)達(dá)在美國以及世界農(nóng)業(yè)與草坪維護(hù)中的使用越來越多，在其專利已經(jīng)過期之后尤其如此。目前，80%的轉(zhuǎn)基因作物，特別是轉(zhuǎn)基因玉米、大豆、油菜、棉花、甜菜以及最近的苜蓿草，都引入了對草甘膦有抗性的基因，從而具備所謂“抗農(nóng)達(dá)”特性。人體攝入草甘膦后，僅有很少量（約2%)代謝為氨甲基膦酸（AMPA)，其余大部分進(jìn)入血液循環(huán)，最終通過尿液排出[1]。研究表明，1990年代中期以來，美國中西部河流的草甘膦污染急劇增加，說明從那時(shí)起在農(nóng)業(yè)中越來越多地選擇使用農(nóng)達(dá)[2]。同時(shí)，現(xiàn)在一種流行的做法是在收割前噴灑農(nóng)達(dá)除草劑作為干燥劑，這導(dǎo)致食物原料中的草甘膦殘留進(jìn)一步增加[3-5]。轉(zhuǎn)基因行業(yè)聲稱草甘膦對哺乳動物幾乎無毒[6、7]，因此，即便從食物中攝入草甘膦也不成問題。他們甚至聲稱草甘膦的毒性低于阿司匹林[1、6]。這種情況的后果是，在食品生產(chǎn)中對食物中草甘膦殘留幾乎不進(jìn)行檢測。公開表態(tài)的少部分專家相信草甘膦的毒性比產(chǎn)業(yè)界所聲稱的更加嚴(yán)重，盡管其毒性只有在相當(dāng)長的時(shí)間以后才會顯現(xiàn)。因此，雖然對嚙齒動物進(jìn)行的短期研究未能顯示明顯的毒性[8]，但是對嚙齒動物更長時(shí)間接觸草甘膦的研究則顯示出肝與腎機(jī)能損害、致癌風(fēng)險(xiǎn)增加以及壽命縮短[9]。
據(jù)認(rèn)為，草甘膦在植物中的作用機(jī)制是干擾莽草酸途徑，它涉及基礎(chǔ)芳族氨基酸、苯丙氨酸、酪氨酸與色氨酸的合成[10]。目前被接受的草甘膦無害的教條是基于，人和其他動物中不存在莽草酸途徑，因此草甘膦對人類或者其他哺乳動物無害。然而，在人類的腸道細(xì)菌中卻實(shí)際存在著莽草酸途徑，通過與人類宿主之間的一體化符號生物學(xué)關(guān)系，它在人體生理中扮演著重要的角色，但迄今在很大程度上被忽略了[11-14]。除了幫助消化，腸道微生物群還能夠參加維生素合成、對外源化學(xué)物質(zhì)解毒，并且參與免疫系統(tǒng)動態(tài)平衡與胃腸道滲透性[14]。此外，飲食因素調(diào)制腸道的微生物群落成分[15]。少年發(fā)病的克羅恩氏�。ü�(jié)段性腸炎)等炎性腸疾病發(fā)病率，過去十年在西歐[16]與美國[17]顯著增加。有理由認(rèn)為草甘膦對腸道細(xì)菌的影響可能是造成這些疾病與癥狀的推動因素。
不僅如此，慢性接觸草甘膦的雌鼠對乳腺腫瘤高度易感的事實(shí)[9]證明，還有其他情況也在發(fā)生。通過對文獻(xiàn)的系統(tǒng)性研究，我們發(fā)現(xiàn)，看起來與西式飲食相關(guān)的許多健康問題都可以由生物學(xué)紊亂進(jìn)行解釋，而這些紊亂都可以歸因于草甘膦的作用。這些疾病包括消化問題、肥胖、自閉癥、阿爾茨海默病、抑郁、帕金森病、肝疾病與癌癥等。盡管許多其他環(huán)境性毒素也可能與這些疾病和癥狀有關(guān)，本文相信草甘膦是具有最顯著影響的環(huán)境性毒素，這要因?yàn)樗膲旱剐缘膹V泛使用，以及由于被誤認(rèn)為低毒而在施用中缺乏謹(jǐn)慎操作。在本文中，我們論證了所有這些健康問題最近令人恐懼的急劇增加，都可以追溯到綜合性的腸道生態(tài)失調(diào)、硫酸鹽輸送受阻，以及某些細(xì)胞色素P450（CYP)酶的功能受到抑制。有清楚的證據(jù)證實(shí)，草甘膦干擾腸道細(xì)菌并抑制CYP酶類。草甘膦與硫酸鹽傳輸?shù)穆?lián)系不那么直接，但是從生物物理學(xué)的基本原理能夠做出合理的解釋。
本文的其余部分，我們首先從相關(guān)文獻(xiàn)中提供證據(jù)，揭示草甘膦是如何危害植物、微生物、兩棲動物與哺乳動物的。第三節(jié)討論由接觸草甘膦造成的腸道生態(tài)失調(diào)在炎性腸病中的作用，及其與孤獨(dú)癥（自閉癥)的關(guān)系。第四節(jié)闡述了，與草甘膦暴露相關(guān)聯(lián)的酚類化合物的過量合成，代表著對自由態(tài)硫酸鹽輸送受損進(jìn)行補(bǔ)償?shù)囊环N策略。第五節(jié)提供證據(jù)證明草甘膦抑制CYP酶。第六節(jié)解釋了，血清色氨酸貧乏如何造成過胖，這種血清色氨酸貧乏是巨噬細(xì)胞對炎癥反應(yīng)而螯合的結(jié)果。第七節(jié)表明，極端嚴(yán)重的色氨酸貧乏可以導(dǎo)致營養(yǎng)吸收受損與神經(jīng)性厭食。第八節(jié)綜合總結(jié)了CYP酶在新陳代謝中發(fā)揮的所有作用。第九節(jié)討論了草甘膦對與CYP-類似的內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS)干擾的可能后果。第十節(jié)說明了，草甘膦的如何可能導(dǎo)致大腦有關(guān)功能失調(diào)，例如自閉癥、癡呆、抑郁與帕金森病。第十一節(jié)提到潛在與草甘膦有聯(lián)系的另外一些健康問題，包括生殖困難與癌癥。第十二節(jié)討論了草甘膦，特別在近些年里，污染了我們食品供應(yīng)的已有證據(jù)。討論之后，對本文的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了總結(jié)并作出簡要結(jié)論。
2．草甘膦的病理作用：對照研究
草甘膦是有機(jī)磷酸酯類化合物的一種，眾所周知，它能夠抑制5-烯醇丙酮莽草酸-3-磷酸合酶（EPSP合酶)，即植物莽草酸途徑中合成芳族氨基酸的限速步驟[18]。哺乳動物確實(shí)不存在莽草酸途徑，但該途徑卻存在于藻類，古細(xì)菌，細(xì)菌，真菌，原核生物，單細(xì)胞真核生物[19]。事實(shí)上已經(jīng)證明，玉米和大豆在接觸草甘膦之后，其反應(yīng)都會積聚過量的莽草酸[20]。然而，對于抗草甘膦胡蘿卜和草甘膦敏感胡蘿卜細(xì)胞系的研究發(fā)現(xiàn)，除了抑制芳香族氨基酸之外，草甘膦還具有多種其他的病理作用[21]。已經(jīng)認(rèn)定，除了異常低的色氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸水平，對草甘膦敏感的細(xì)胞，其絲氨酸，甘氨酸和蛋氨酸水品也降低了50％至65％。蛋氨酸的減少會造成許多不良后果，因?yàn)榈鞍彼崾潜仨殢氖称分袛z取的一種主要的含硫氨基酸。此外，證據(jù)顯示，對草甘膦敏感的細(xì)胞系中存在過量的氨，而對草甘膦習(xí)服的細(xì)胞系中則不存在。兩種類型的細(xì)胞都能夠容易地從培養(yǎng)基中吸收草甘膦，前8小時(shí)具有快速的線性吸收。這表明，從暴露于草甘膦的植物中獲取的食物，一定含有草甘膦。
暴露于草甘膦的植物中含有過量的氨，這可能是由于苯丙氨酸解氨酶（PAL)活動增加，這種酶在植物、動物和微生物中都存在，它能夠催化苯丙氨酸轉(zhuǎn)化為反式—肉桂酸的化學(xué)反應(yīng)，該反應(yīng)釋放氨[22]。在轉(zhuǎn)基因煙草的研究中，證明芳香族氨基酸池規(guī)模的減�。ㄖ皇墙佑|草甘膦的直接后果)，通過莽草酸途徑造成代謝通量的強(qiáng)化，這導(dǎo)致PAL活性上升和綠原酸水平翻倍，綠原酸是與肉桂酸酯相關(guān)的多酚化合物。有研究指出，草甘膦對植物生長的遲滯影響，即使不全部是，也部分是通過誘導(dǎo)PAL活性來實(shí)現(xiàn)的[24]【譯注：這說明，從機(jī)理上說，施用草甘膦會導(dǎo)致作物減產(chǎn)�！�。生長受阻，既可能是受到衍生的酚類化合物的毒性影響，也可能是直接受到氨的毒性影響。對橄欖樹的研究表明，總酚濃度和PAL活性有直接關(guān)系，表明PAL是酚類化合物的主要成因[26]。已經(jīng)證明，草甘膦能夠增加大豆幼苗[27]和玉米[28]的PAL活性。
在應(yīng)激誘導(dǎo)的環(huán)境下，衍生自某些蛋白合成途徑的次生代謝產(chǎn)物變得異常重要，并且酶調(diào)節(jié)在生產(chǎn)氨基酸和次級代謝產(chǎn)物之間引發(fā)了戲劇性的變化。一項(xiàng)對植物接觸草甘膦和植物芳香蛋白質(zhì)剝奪的對照研究發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)共同效應(yīng)，但對草甘膦存在一個(gè)驚人的異常，它造成限速酶的合成增加了20倍，這種限速酶作用于黃酮類化合物的合成途徑，是色氨酸合成途徑的一個(gè)側(cè)枝[29]。更普遍的是，有大量證據(jù)表明，草甘膦誘導(dǎo)植物[30]和微生物[31]的單酚類化合物以及多酚黃酮的合成，同時(shí)伴隨著芳香族氨基酸供應(yīng)耗盡。當(dāng)胡蘿卜暴露于高劑量的草甘膦時(shí)，會產(chǎn)生大量各種酚類化合物以及莽草酸[32]。其重要性將在第4節(jié)討論硫酸鹽輸送時(shí)更清楚地說明。在暴露于草甘膦的植物中，發(fā)現(xiàn)莽草酸衍生的苯甲酸，原兒茶酸，沒食子兒茶素、沒食子酸酯等含量增加[29]。當(dāng)暴露于草甘膦時(shí)，土壤中的固氮菌菌株會產(chǎn)生羥基苯甲酸類化合物[31]。這一外加的競爭性的生產(chǎn)酚醛和苯甲酸化合物的途徑，可以很好地解釋草甘膦芳對香族氨基酸合成的抑制。
即使是抗農(nóng)達(dá)作物，在施用草甘膦后通常也會出現(xiàn)生長放緩的現(xiàn)象，這已被歸因于草甘膦作為微量營養(yǎng)素螯合劑的作用。早期的研究已經(jīng)證明草甘膦干擾大豆根部對二價(jià)陽離子鈣和鎂的攝入[33]。草甘膦嚴(yán)重減少大豆根部和葉部細(xì)胞所含線粒體的鈣含量。由于鎂也受到影響，而鉀卻不受影響，所以作者認(rèn)為，這個(gè)特性可能適用所有的二價(jià)陽離子。最近更多的溫室實(shí)驗(yàn)證明，對作物根部施用草甘膦，會減少這些作物種子中的鈣、鎂、鐵和錳的含量[34]。有觀點(diǎn)認(rèn)為草甘膦附著和綁定了這些二價(jià)微量元素，減少了植物對它們的吸收。這些由草甘膦導(dǎo)致的二價(jià)微量元素的缺乏，會導(dǎo)致食物供應(yīng)中二價(jià)微量元素的缺乏，最終導(dǎo)致那些食用草甘膦接觸作物產(chǎn)品的人群對二價(jià)微量元素的缺乏。
已有證據(jù)證明草甘膦對牲畜和家禽腸道微生物的干擾。最近已提出，草甘膦可能是導(dǎo)致在過去十到十五年間德國所監(jiān)測到的牛肉毒梭菌感染增加的一個(gè)重要的因素[35]。草甘膦已證實(shí)對腸球菌具有毒性，會殺死腸球菌，形成有利于毒梭菌種大量繁殖生長的腸道內(nèi)的失衡環(huán)境。草甘膦也已被證實(shí)對家禽腸道生物群具有顯著的不利影響。它會減少家禽腸道中的益生菌，增加致病性細(xì)菌數(shù)量[36]。高致病性沙門氏菌和梭菌菌株都被認(rèn)為具有很高的耐草甘膦性，而像腸球菌，芽孢桿菌和乳酸桿菌之類的益生菌卻對草甘膦非常敏感。由于腸球菌對梭菌菌株有抑制的功效，而草甘膦對腸球菌的毒性就引起了梭菌菌株的大量繁殖，最終導(dǎo)致禽畜疾病出現(xiàn)。
假單胞菌，一種機(jī)會性病原菌和耐抗生素的革蘭氏陰性菌，已證實(shí)能夠分解草甘膦，并產(chǎn)生合成氨基酸所需要的磷酸鹽和碳元素，但這一反應(yīng)會產(chǎn)生一種有毒的副產(chǎn)品：甲醛，它對神經(jīng)具有毒性[37]。低含量的甲醛會引起神經(jīng)元tau蛋白的淀粉狀蛋白錯(cuò)折疊，形成那些類似于阿爾茨海默氏病癥中所觀察到的蛋白質(zhì)聚集體[38]。
最近對草甘膦對大腸桿菌全基因組影響的研究發(fā)現(xiàn)，除了草甘膦對莽草酸途徑的抑制作用之外，人類對它在饑餓代謝，能量消耗以及其它與基因有關(guān)方面的影響知之甚少[39]。比如，編碼ATP合成酶的八個(gè)基因中的半數(shù)被下調(diào)，這提示線粒體ATP合成發(fā)生障礙。同時(shí)，與輸入糖有關(guān)的編碼基因上調(diào)，表示切換到厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生了丙酮酸（效率低很多的溶液)，而不是把葡萄糖完全氧化分解為二氧化碳和水。在對用草甘膦處理的土壤的研究中也同時(shí)出現(xiàn)了這種厭氧發(fā)酵的變化，該研究發(fā)現(xiàn)這種土壤中真菌總數(shù)在明顯增加，而氧消耗明顯抑制[40]。
通過給一個(gè)戶外水圍欄（近似自然狀態(tài))施放兩種除蟲劑和兩種除草劑的實(shí)驗(yàn)顯示，草甘膦（在這四種毒藥中間)在消滅蝌蚪方面具有獨(dú)特作用。在僅僅兩周的施放期間，兩個(gè)品種的蝌蚪完全滅絕，而第三種幾乎完全消失，導(dǎo)致了蝌蚪物種豐富度的70%的下降[41]。其它牛蛙蝌蚪的實(shí)驗(yàn)顯示先期接觸過草甘膦的牛蛙蝌蚪在接觸壺菌病的真菌病原體時(shí)成活率也有所下降[42]。因此可以認(rèn)為，草甘膦可能是導(dǎo)致目前在世界范圍內(nèi)發(fā)生的青蛙數(shù)量下降的原因[43]。這也提示草甘膦會干擾胚胎發(fā)育，關(guān)于這個(gè)話題，稍后會繼續(xù)討論。
草甘膦一個(gè)更為隱蔽和危險(xiǎn)的問題是，其對哺乳動物的毒性作用需要相當(dāng)長的時(shí)間才會有明顯的表現(xiàn)。將Wistar鼠放在含有人類用水允許最高劑量的草甘膦含量的環(huán)境中30-90日，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明增強(qiáng)的脂質(zhì)過氧化物和谷胱甘肽過氧化物酶化活動，兩者都是氧化應(yīng)激反應(yīng)的指標(biāo)值[44]。對這些老鼠的長期研究顯示，只有在通常為三個(gè)月期限的毒性實(shí)驗(yàn)完成之后，老鼠才開始出現(xiàn)明顯的病狀。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，老鼠在整個(gè)生命周期被監(jiān)控，并被喂以用草甘膦有選擇性地處理過的轉(zhuǎn)基因玉米或非轉(zhuǎn)基因玉米[9]。長期接觸農(nóng)達(dá)的老鼠在它們的生命周期內(nèi)出現(xiàn)了多種病癥，包括雌性的大型乳腺腫瘤和雄性較多得的胃腸道，肝和腎方面的疾病。雄性患有皮膚癌和肝癌。雄性老鼠大多因?yàn)閲?yán)重的肝腎功能衰竭而夭亡。其它實(shí)驗(yàn)顯示口腔皮膚與加入草甘膦的飲用水接觸會導(dǎo)致從老鼠血液和肝臟中取出的細(xì)胞的DNA損壞[45]。
研究人員發(fā)現(xiàn)，農(nóng)達(dá)有時(shí)候比單純的草甘膦毒性更大。這種差異是因?yàn)檗r(nóng)達(dá)包括了一種可以大大加強(qiáng)草甘膦細(xì)胞毒性的表面活性劑[46]。具體而言，這種表面活性劑，TN-20,主要運(yùn)用于以草甘膦為基礎(chǔ)的除草劑里。人們研究了它在體外對草甘膦對老鼠細(xì)胞毒性的影響作用。結(jié)果表明，這種表面活性劑和草甘膦的聯(lián)合使用導(dǎo)致線粒體的損壞、凋亡和壞死，而單獨(dú)使用的情況下，這兩種物質(zhì)都不會產(chǎn)生這種效果。有研究認(rèn)為TN-20干擾了細(xì)胞在攝入草甘膦時(shí)的細(xì)胞屏障的完整性。
對在發(fā)酵乳制品中常用的三種微生物所進(jìn)行的研究顯示，達(dá)農(nóng)，而不是草甘膦，在農(nóng)業(yè)推薦使用的低濃度的狀態(tài)下抑制了微生物的生長[47]。這個(gè)結(jié)果顯示了達(dá)農(nóng)所用的輔助劑放大了草甘膦的毒性。同時(shí)作者認(rèn)為，這也應(yīng)該能解釋近來生牛奶中微生物種類減少的情況。
人類皮膚如果長時(shí)間接觸到草甘膦活性劑的除草劑，會出現(xiàn)局部的腫脹，水泡，滲液的傷口，隨后是骨質(zhì)疏松，神經(jīng)系統(tǒng)損傷，并出現(xiàn)神經(jīng)傳導(dǎo)的遲鈍[48]。 同樣，口腔皮膚與草甘膦的接觸會引起化學(xué)燒傷和口腔潰瘍[49]。
3. 腸道微生態(tài)失調(diào)，自閉癥和潰瘍性結(jié)腸炎
現(xiàn)在已經(jīng)確定自閉癥譜系障礙（ASD)與腸道菌群失調(diào)之間存在關(guān)聯(lián)[50]， 而且實(shí)際上腸道菌群失調(diào)已被廣泛認(rèn)為是ASD的重要成因[51]。在自閉癥患者的腸內(nèi)可發(fā)現(xiàn)增多的短鏈脂肪酸和氨[52,53]。因?yàn)檫@些都是厭氧菌發(fā)酵的副產(chǎn)品，這表明存在梭狀芽胞桿菌、擬桿菌和脫硫孤菌等厭氧菌在腸道里的過度繁殖。在自閉癥兒童的糞便中也確實(shí)發(fā)現(xiàn)了超量的梭狀芽胞桿菌[54]。厭氧菌發(fā)酵的副產(chǎn)品，如酚類、胺類、氨、硫化氫等都是對大腸有毒的物質(zhì)[1,18]。自閉癥和肝性腦病之間的關(guān)聯(lián)已經(jīng)被確定[55]，其中的關(guān)鍵病理原因可能是血液中超量的氨。氨在與急性或者慢性肝功能障礙相關(guān)聯(lián)的肝性腦病的病因中占有重要的作用[56,57]。據(jù)信，氨來源于包括大腸和小腸的腸道細(xì)菌[58]。受損的肝臟功能妨礙了泌尿系統(tǒng)對氨的解毒，因此，由草甘膦引起的PAL活動增強(qiáng)能夠促成腸道中高氨血環(huán)境的形成，并在其后續(xù)病癥的產(chǎn)生中起到重要作用[27,28]。
實(shí)際上，已有證據(jù)證明腸道微生物通過PAL從苯基丙氨酸產(chǎn)生氨[59]。一種特殊的老鼠表現(xiàn)型最近被識別，而這種表現(xiàn)型就是以腸道細(xì)菌的活動情況來定義的[60]。研究者認(rèn)為這種表現(xiàn)型可以用通過PAL增加的苯基丙氨酸代謝途徑來解釋。此外，這種特殊的表現(xiàn)型也與通過一個(gè)與酪氨酸分解相關(guān)的途徑的對甲酚過量合成有關(guān)。研究者進(jìn)一步提出，已知的與自閉癥相關(guān)的硫酸鹽缺乏可能是因?yàn)槟c道中的難辨梭狀芽孢桿菌[63,64]，為了解毒而產(chǎn)生的絡(luò)氨酸所進(jìn)行的對甲苯酚的硫化反應(yīng)所過度消耗的硫引起的[61,62]。下一節(jié)中將解釋，我們相信，對甲酚和其它酚類化合物是硫酸鹽輸送受損的結(jié)果，而不是原因。
難辨梭狀芽孢桿菌是大腸炎的公認(rèn)致病因素[65]。近年來，與難辨梭狀芽孢桿菌相關(guān)的疾病，在北美的發(fā)病率大幅度提高，而這與炎性腸道疾病之間的關(guān)系，已經(jīng)有了研究結(jié)果[66]對威斯康星州一家醫(yī)院在2000年和2005年之間的患者進(jìn)行的一項(xiàng)觀察性研究表明，在2003年之前的腸炎疾病患者中難辨梭狀芽孢桿菌感染幾乎是不存在的，但其感染比例從2003年的4%提高到2004年的7%，到2005年已達(dá)16%。盡管有假設(shè)認(rèn)為抗生素的使用干擾了腸道益生菌，但更令人信服的機(jī)理是草甘膦污染的加重導(dǎo)致了這種情況的發(fā)生。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了尿液中較高含量的對甲苯酚與比較低的硫化物殘留與自閉癥之間的聯(lián)系[68]。對甲苯酚，通過難辨梭狀芽孢桿菌一類的微生物的厭氧代謝而形成，是一種有害致癌物，同時(shí)也對中央神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、肺、腎臟和肝臟有害[69]。最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，配方奶粉喂養(yǎng)的嬰兒，其大腸微生物出現(xiàn)了難辨梭狀芽孢桿菌的過量繁殖[70]。一項(xiàng)病例對照研究顯示，由配方奶粉喂養(yǎng)的嬰兒，其自閉癥發(fā)病率明顯高于母乳喂養(yǎng)嬰兒的發(fā)病比例[71]。該研究未區(qū)分有機(jī)配方奶粉和非有機(jī)配方奶粉，但很顯然，非有機(jī)大豆配方奶粉是被草甘膦所污染的，這種污染可導(dǎo)致自閉癥和難辨梭狀芽孢桿菌增加。尿路細(xì)菌代謝產(chǎn)物中的苯丙氨酸，如苯甲酸和苯乙酸以及酪氨酸（對-羥基苯甲酸和對羥基苯乙酸，苯甲酸和苯乙酸)，被發(fā)現(xiàn)與幾種不同的與腸道吸收功能損傷有關(guān)的疾病的發(fā)生有關(guān)，這些疾病包括包括腹腔疾病、囊性纖維化、未分類腹瀉[72]。有研究者認(rèn)為這些代謝物都是由腸道細(xì)菌產(chǎn)生的。在自閉癥和精神分裂癥患者的尿液中，含有相當(dāng)于正常人尿液含量中300倍的異常高濃度的苯基丙氨酸代謝物[73]，這很可能是梭菌屬多種厭氧細(xì)菌的共同產(chǎn)物。在自閉癥患者的尿液中也檢測到異常高濃度的馬尿酸含量[74]。馬尿酸是苯甲酸的肝臟代謝物[75]。因此，發(fā)現(xiàn)了與各種消化系統(tǒng)疾病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病存在聯(lián)系的一組不同的化合物，這表征著芳香族氨基酸合成發(fā)生偏移，而生成了對氧化苯衍生物。
有關(guān)研究令人信服地顯示，有退化性自閉癥特性的兒童，出現(xiàn)了腸上皮淋巴細(xì)胞侵潤，這是一種粘膜炎癥免疫病理癥狀[76]。這種對免疫系統(tǒng)細(xì)胞，如淋巴細(xì)胞和嗜酸粒細(xì)胞的侵潤，是屏障功能受損之后的直接反應(yīng)。在下一節(jié)會闡釋，這種生態(tài)失調(diào)主要是由于對粘膜的硫供應(yīng)受損引起的，這些有毒的酚化物既有助于彌補(bǔ)這種受損，同時(shí)也因?yàn)槠溲趸饔枚鹧装Y反應(yīng)。
4. 硫酸鹽輸送障礙和苯酚合成
自閉癥是一種包括社會技能缺損和神經(jīng)發(fā)育延遲在內(nèi)的疾病，近年來，已成流行趨勢。根據(jù)美國疾病防控中心統(tǒng)計(jì)，美國現(xiàn)有2%的兒童可以列為自閉癥患者。自1990年以來，人們認(rèn)識到，硫氧化障礙和血漿中的硫含量偏低與自閉癥有關(guān)，正如文獻(xiàn)[77]所指出的：“這些研究結(jié)果表明，問題可能出在兩個(gè)方面：一是硫酸鹽的生成出現(xiàn)障礙，二是患病兒童體內(nèi)形成的某種未知物質(zhì)使得硫酸鹽被很快消耗殆盡�！保╬. 198)
在本節(jié)中，我們提出了關(guān)于草甘膦對植物和微生物體內(nèi)芳香族氨基酸產(chǎn)生影響的新理論。我們的觀點(diǎn)基于這一觀察：草甘膦，一條很短的碳氮鏈，含有一個(gè)羰基團(tuán)和一個(gè)磷酸鹽團(tuán)，它是一種很強(qiáng)的陰離子穩(wěn)定劑（因無通用譯法，Kosmotrope暫譯為穩(wěn)定劑)，因?yàn)樘妓猁}和磷酸鹽都具有這一特性。硫酸鹽也是一種穩(wěn)定劑，而硝酸鹽是一種離液劑（chaotrope，與Kosmotrope相對應(yīng)，暫譯為離液劑)。穩(wěn)定劑和離液劑代表著霍夫邁斯特序列（又稱感膠離子序)的兩個(gè)極端[78，79]，穩(wěn)定劑會使蛋白質(zhì)周圍的水穩(wěn)定結(jié)構(gòu)并使蛋白質(zhì)不溶解，而離液劑就會破壞水結(jié)構(gòu)并溶解蛋白質(zhì)。對過分暴露于草甘膦而急性死亡案例的研究表明，血液動力學(xué)方面的干擾，包括血管內(nèi)分散的凝結(jié)物（DIC)和多種組織失效，與血漿中草甘膦的高濃度（80ml/L以上)有關(guān)[80]。我們認(rèn)為這與草甘膦作為潛在穩(wěn)定劑的效應(yīng)有關(guān)，這種強(qiáng)有效的穩(wěn)定劑導(dǎo)致血蛋白的“鹽析出”并凝結(jié)，形成“非流動”狀態(tài)。[81]
具有碳環(huán)并有適于附著硫酸鹽的位置的分子（如酚類化合物)，當(dāng)穩(wěn)定劑負(fù)荷提升時(shí)，適合用于通過血液流動輸送硫酸鹽。酚類化合物（如對甲酚)在腸道內(nèi)很容易形成硫酸鹽，這樣在草甘膦存在的情況下，就有機(jī)會通過肝門靜脈輸送硫酸鹽。這個(gè)碳環(huán)有助于分散負(fù)電荷，抵制硫酸鹽形成水結(jié)構(gòu)的特性，從而防止血管受到干擾。一個(gè)單酚可以重復(fù)多次發(fā)揮這種作用，因?yàn)榱蛩猁}可以通過酚硫磺轉(zhuǎn)移酶被附著到結(jié)腸中的酚上，肝利用多種硫酸酶和多種硫磺轉(zhuǎn)移酶將一半硫酸鹽從酚傳送到可用的基質(zhì)上，典型的基質(zhì)是異生物物質(zhì)（xenobiotic)或固醇[82]。所以，酚可以提供去除異生物質(zhì)和膽汁酸毒性并產(chǎn)生各種固醇硫酸鹽所必需的硫酸鹽，也負(fù)責(zé)向胰腺提供硫酸鹽，以便合成粘多糖，并和腺泡細(xì)胞生成的蛋白酶一起釋放到結(jié)腸中去[83]。
在這種情況下，草甘膦本身，由于它具有穩(wěn)定劑的特性，破壞了游離硫酸鹽的輸送，因此芳香族氨基酸被氧化為各種酚類化合物，作為對游離硫酸鹽輸送受損的彌補(bǔ)。不幸的是，一旦不能被硫酸化，酚類就變成有毒的，他們通過單電子轉(zhuǎn)移，與磷脂和DNA發(fā)生破壞性反應(yīng)[84]。
雖然黃酮類化合物通常被認(rèn)為是對健康有益的，其作用的生物學(xué)機(jī)制尚不明確。文獻(xiàn)[85]指出：“胃和腸道的微生物代謝的潛在作用往往被過于忽視了”。這些作者提出，單酚類衍生物可能是結(jié)腸的腸道菌群通過黃酮類化合物的環(huán)裂而產(chǎn)生的。因此，通過這個(gè)過程，類黃酮可以促進(jìn)把硫酸鹽輸送到到肝臟。此外，黃酮類化合物本身既可以被葡醛酸化（glucuronylated)，也可以被硫酸化，[85,86]，尤其是在4"-OH的位置[87]，所以，他們可以不被分解而直接用于硫酸鹽輸送。事實(shí)上，可以推測，對暴露于草甘膦的植物而言，黃酮類化合物的大量合成，正是因?yàn)樗诹蛩猁}輸送中所起到的作用，而色氨酸則是其所付出的代價(jià)[29]。因?yàn)樗鼈儽纫辉拥亩拘愿停虼嗽诓莞熟⒏蓴_的情況下，黃酮類化合物對硫酸鹽的輸送更具有吸引力。
圖1. 草甘膦污染肝門靜脈條件下，可用于從腸道到肝臟的硫酸鹽輸送循環(huán)過程示意圖。由芳香族氨基酸衍生的酚類化合物可以在腸道和肝臟之間來回循環(huán)，從食道到肝臟的過程中被硫酸鹽化，從肝臟到腸道的過程中被葡糖醛酸化（glucuronidated)。最終，硫酸鹽還原細(xì)菌（sulfate reducing bacterium)能夠代謝苯酚，而使硫酸鹽被消耗。
在體外試驗(yàn)中，草甘膦能夠同時(shí)抑制堿性和酸性磷酸酶的活性[88]，這一事實(shí)，以及在藻類的胞外堿性磷酸酶的合成[89]，都表明，在植物中當(dāng)草甘膦存在時(shí)，磷酸鹽面臨著與硫酸鹽相同的問題：生產(chǎn)自由磷酸鹽的磷酸酶活性被抑制。有趣的是可以注意到，即使在缺乏維生素B6補(bǔ)充的條件下，自閉癥患者的血清磷酸吡哆醛（維生素B6)也會升高[90]。盡管這樣，已經(jīng)證明補(bǔ)充B6可以減輕自閉癥癥狀[91,92]�？梢酝茰y，在草甘膦存在的條件下，維生素B6可以被用于安全地輸送磷酸鹽。與苯酚對硫酸鹽分配電荷的方式相類似，環(huán)吡哆醛把負(fù)電荷分布到磷酸鹽陰離子上，從而使磷酸鹽能夠以非穩(wěn)定劑的形式（non-kosmotropic form)被輸送。
草甘膦的穩(wěn)定劑效應(yīng)的影響可以通過血液中的離液劑的緩沖被抵消，這可能是在自閉癥患者體內(nèi)觀察到的氨[93]和各種氮的氧化物水平提高的一個(gè)因素，氮的氧化物包括一氧化氮、亞硝酸鹽、硝酸鹽[94-96]。
因此，自閉癥與以下因素相關(guān)：腸道生態(tài)失調(diào)[50,51]，伴隨著硫酸鹽代謝障礙的血液中自由硫酸鹽水平的顯著降低（只有正常水平的三分之一)[63,97-101]，一氧化氮的過量合成[94-96]，能夠生產(chǎn)苯酚等的細(xì)菌，如難辨梭狀芽孢桿菌的過度生長[101]，尿液中有毒的對甲酚等酚類水平的提高，[68]。自閉癥還與硫酸化能力下降有關(guān)，這導(dǎo)致對乙酰氨基酚的解毒能力受損，并與硫酸鹽生物利用度不足相一致。酚磺基轉(zhuǎn)移酶基因的遺傳缺陷與自閉癥相關(guān)[77]，在草甘膦污染條件下，這種酶變得更加重要。所有這些觀察結(jié)果，都可以通過草甘膦對腸道細(xì)菌和血液流動的影響而得到合理解釋。
結(jié)腸炎和克羅恩病均與硫酸鹽在腸道中的耗盡有關(guān)[102]，而這可能與草甘膦污染引起的硫酸鹽輸送受阻有關(guān)。與自閉癥[103]相關(guān)，發(fā)現(xiàn)了過量生長的硫酸鹽還原菌，脫硫弧菌（Desulfovibrio)。硫酸鹽還原菌可以利用脂族和芳族烴作為電子供體，因此在對毒性酚類化合物的解毒過程中發(fā)揮重要作用[104-108]。因此，脫硫弧菌在腸道中可以通過代謝酚類化合物同時(shí)損耗游離硫酸鹽而起到雙重作用，在草甘膦污染條件下如果允許其（脫硫弧菌)進(jìn)入血液流動則造成問題。因此我們假設(shè)，在脈管系統(tǒng)中存在草甘膦污染的情況下，芳香族氨基酸被衍生成為酚類化合物而可以安全地從食道向肝臟輸送硫酸鹽。然后肝臟把硫酸鹽轉(zhuǎn)移到另一代謝物如類固醇，然后通過被葡糖醛酸化的膽汁酸將苯酚回送到消化系統(tǒng)進(jìn)入另一回合�？赡芙�(jīng)過多個(gè)回合，苯酚做種由硫酸鹽還原菌在結(jié)腸里被代謝。這一概念和過程見圖1。
5．草甘膦抑制CYP酶的證據(jù)
草甘膦抑制CYP酶的證據(jù)來自幾個(gè)方面。有研究顯示草甘膦對芳香化酶的抑制（將睪酮轉(zhuǎn)化為雌激素的CYP酶)，以及草甘膦能夠強(qiáng)化視黃酸，這是通過抑制催化其分解代謝的CYP酶而實(shí)現(xiàn)的。最后，有研究直接表明，草甘膦給能夠抑制植物和動物體內(nèi)的解毒CYP酶。
兩項(xiàng)研究指向芳香化酶活性[109,110]的中斷。文獻(xiàn)[109]指出，低至10ppm以下的草甘膦，能夠擾亂人類肝臟HepG2細(xì)胞芳香化酶的活性，這是公認(rèn)的行之有效的用于研究外源毒性的細(xì)胞系。文獻(xiàn)[110]指出，即使暴露于極低濃度的草甘膦，即推薦農(nóng)業(yè)應(yīng)用濃度的1%濃度的草甘膦，人胎盤細(xì)胞中的芳香化酶的活性也受到破壞。此外還發(fā)現(xiàn)，即使是少量的農(nóng)達(dá)中存在的佐劑，也可大大增強(qiáng)草甘膦上述效應(yīng)，這可能是因?yàn)樽魟┦沟貌莞熟⒏子谟绊懪c膜結(jié)合的蛋白質(zhì)。牡蠣幼蟲的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)達(dá)引發(fā)毒性的濃度，甚至低于草甘膦引發(fā)毒性濃度的1/20，這表明農(nóng)達(dá)中的佐劑對草甘膦毒性有巨大的放大效應(yīng)[111]。
視黃酸在胚胎發(fā)育過程中起著關(guān)鍵的作用，其精細(xì)調(diào)節(jié)的濃度水平對發(fā)育階段施加影響[112]。根據(jù)來自使用草甘膦除草劑的地區(qū)出生的神經(jīng)缺陷和顱面畸形患兒的報(bào)告，一組研究人員研究了低劑量草甘膦（商業(yè)化草甘膦除草劑的1/5000的稀釋劑，即0.02%濃度)對非洲爪蛙胚胎和雞胚[113]的影響。被草甘膦處理的胚胎發(fā)生了高度異常：青蛙胚胎發(fā)育成顱畸形的蝌蚪，雞胚則發(fā)生小頭畸形。研究人員追蹤發(fā)現(xiàn)，這種現(xiàn)象源于內(nèi)源性視黃酸（RA)活性增強(qiáng)，而同時(shí)施用RA拮抗劑則能夠防止畸形。
CYP酶的抑制能夠解釋這種RA活性增加。已發(fā)現(xiàn)CYP家族的一個(gè)新成員，由維甲酸誘導(dǎo)并參與其代謝[114,115]。它存在于哺乳動物的胚胎和大腦。因此，如果這種酶被草甘膦所抑制，則解釋了所觀察到的草甘膦在胚胎發(fā)育過程對視黃酸水平的提高作用。
1998年進(jìn)行的一項(xiàng)研究表明，草甘膦抑制植物中的細(xì)胞色素P450酶[116]。 CYP71s是CYP酶中的一類，它們在對苯化合物的解毒方面發(fā)揮作用。已觀察到草甘膦對它的抑制作用，CYP71B1l是從一種叫做菥蓂的植物中提取的酶，該實(shí)驗(yàn)涉及含有大腸埃希氏菌的重組系統(tǒng)，其中細(xì)菌膜融合所表達(dá)的CYP71B1l融合蛋白是與細(xì)胞色素P450還原酶所融合的。在不同濃度的草甘膦環(huán)境下，測定了該融合蛋白在水解苯并（a)芘中的活動水平。 在15微摩爾草甘膦濃度下，酶的活性降低了4分之3，35 微摩爾草甘膦濃度下，酶的活性被完全消除。抑制的作用機(jī)制涉及草甘膦中的氮基團(tuán)與酶中的血紅素團(tuán)的親和。
一項(xiàng)更為引人注目的研究顯示了草甘膦對哺乳動物和植物的影響，該實(shí)驗(yàn)涉及用兩星期灌胃給予大鼠草甘膦[117]。觀察到了肝細(xì)胞色素P450活性水平的降低。后文將看到，CYP酶在肝臟中起著許多重要作用�？梢院侠淼卣J(rèn)為，草甘膦能夠作為對人類致癌的亞硝胺暴露源而導(dǎo)致肝癌。在亞硝酸鈉[118]處理的土壤中，會發(fā)生草甘膦的N-亞硝基化反應(yīng)，已經(jīng)證明植物能夠吸收亞硝基化產(chǎn)物[119]。暴露于致癌物質(zhì)亞硝胺的雌性Wistar大鼠，其肝臟的癌前病變和腫瘤，均顯示參與對外來物質(zhì)解毒的某些CYP酶的水平降低了，包括NADPH-細(xì)胞色素P450酶和谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶[120]。因此，這可以解釋草甘膦降低肝臟CYP酶的生物利用度的機(jī)制。
草甘膦是一種有機(jī)磷農(nóng)藥。對人類肝細(xì)胞的CYP酶活性的抑制，是常被用作農(nóng)藥的有機(jī)磷[121]的一個(gè)公認(rèn)的特性。文獻(xiàn)[122]表明，有機(jī)磷能夠上調(diào)核受體構(gòu)雄烷受體（CAR)，這是CYP活性的關(guān)鍵生物調(diào)節(jié)劑。這導(dǎo)致CYP2的mRNA的合成增加，這可能是對是毒素抑制CYP酶活性的一種彌補(bǔ)。CYP2對于外源物質(zhì)的解毒起著重要作用[123]。
從2006年左右開始，在美國發(fā)生了驚人規(guī)模的蜜蜂死亡現(xiàn)象，研究人員仍在努力查找造成蜂群滅絕的原因[124]。由于草甘膦的用量也在同一年達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的水平，并從那時(shí)起持續(xù)增加，既然無助于消減蜂群崩潰紊亂，草甘膦可能加劇蜜蜂所遭遇的困境。雖然相關(guān)性并不等于因果關(guān)系，有強(qiáng)烈的證據(jù)表明草甘膦可能會干擾蜜蜂抵抗其他環(huán)境毒素的能力。乍一看，殺蟲劑可能更值得懷疑，因?yàn)槊鄯洚吘故且环N昆蟲。然而，蜜蜂有一種與生俱來的抵抗大多數(shù)農(nóng)藥的能力，但不幸的是這種能力取決于幾種CYP酶。例如，由CYP酶介導(dǎo)的代謝解毒有助于顯著提高蜜蜂對擬除蟲菊酯類殺蟲劑的耐受性[125]。因此，草甘膦對CYP酶的抑制，預(yù)示著暴露于草甘膦環(huán)境的蜜蜂，在草甘膦協(xié)同作用下，對殺蟲劑變得格外脆弱。2005年在阿爾伯塔�。幽么�)進(jìn)行的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，與有機(jī)油菜相比，在轉(zhuǎn)基因油菜地里的野生蜜蜂的豐度及其高度相關(guān)的授粉均顯著下降[126]，而對于用農(nóng)達(dá)處理過的非轉(zhuǎn)基因油菜籽，蜜蜂的減少則處于中間水平。一項(xiàng)對暴露于草甘膦和/或農(nóng)達(dá)®的蜜蜂的對照研究發(fā)現(xiàn)，接觸草甘膦的蜜蜂表現(xiàn)出顯著較高的死亡率（P<0.001)[127]。新煙堿類殺蟲劑，如吡蟲啉和噻可以殺死蜜蜂，曾被認(rèn)為與蜂群衰竭失調(diào)有關(guān)[128]。然而，這種毒性作用更可能是與草甘膦協(xié)同作用的，當(dāng)除草劑污染的花粉被蜜蜂咽下時(shí)這種情形就會發(fā)生。草甘膦是有機(jī)磷，和人類自殺中毒的研究已經(jīng)證明，有機(jī)磷攝入會大大增強(qiáng)攝入的新煙堿類殺蟲劑毒性，[129]。
6．通往肥胖的途徑
前文已經(jīng)建立了草甘膦通過對腸道細(xì)菌的影響而導(dǎo)致硫酸鹽耗盡并進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)炎性腸道疾病的機(jī)理，現(xiàn)在討論“漏腸綜合征”作為其結(jié)果的可能后果。已經(jīng)有人提出，有機(jī)和無機(jī)化學(xué)品產(chǎn)量的指數(shù)型上升，與當(dāng)前全球范圍內(nèi)肥胖癥流行可能存在因果關(guān)系，即由于改變身體的化學(xué)反應(yīng)而促進(jìn)體重增加[130]。這些化學(xué)物質(zhì)在高暴露水平下會造成體重減輕反而更容易理解，但是對草甘膦，通過在植物和微生物激活色氨酸耗損，則可以解釋這一明顯的矛盾。草甘膦對肝臟的CYP酶的影響更深化了問題的復(fù)雜性，因?yàn)樗鼡p害肝臟的解毒能力，而環(huán)境中人造化學(xué)物的污染顯然越來越嚴(yán)重。在本節(jié)中將解釋草甘膦是如何通過耗竭色氨酸的生物利用度而導(dǎo)致肥胖。在第6章中，我們將提供證據(jù)來證明，在沒有肥胖的條件下，極端的色氨酸枯竭可導(dǎo)致腸道屏障的嚴(yán)重?fù)p害，導(dǎo)致消瘦和厭食，這是由于無法透過受損的腸道屏障輸送至關(guān)重要的微量營養(yǎng)素。
色氨酸是一種必需的氨基酸，而哺乳動物細(xì)胞不能合成色氨酸。血清色氨酸耗竭導(dǎo)致大腦中的5-羥色胺和褪黑激素枯竭[131]。由于5-羥色胺（來自色氨酸)是一種有效的食欲抑制劑[132]，于是5-羥色胺的缺乏會導(dǎo)致暴飲暴食和肥胖。正如我們已經(jīng)看到的，草甘膦對色氨酸供應(yīng)的破壞，既可以作用于基于植物的食物源，也可以通過破壞腸道細(xì)菌對色氨酸的合成來實(shí)現(xiàn)，這兩者都是草甘膦的直接效果。草甘膦影響下，所觀察到的色氨酸衍生的多酚類黃酮類化合物的合成的增長高達(dá)20倍，強(qiáng)有力地證明了色氨酸合成受損[29]。
色氨酸在體內(nèi)有幾個(gè)重要的作用。通常，膳食色氨酸（除了作為蛋白質(zhì)合成的必要原料)由肝臟吸收，之后，或者完全代謝產(chǎn)生ATP，或者通過色氨酸雙加氧酶（TDO)和吲哚胺雙加氧酶（IDO)的酶促作用進(jìn)行處理，藉由某種涉及犬尿氨酸和喹啉作為媒介的代謝途徑，產(chǎn)生ATP合成和DNA修復(fù)所需要的重要輔助因子NAD+[133]（見圖2)。所有未被肝臟吸收的色氨酸都在血液中循環(huán)，其輸送跨越血腦屏障（BBB)。它變成神經(jīng)遞質(zhì)5-羥色胺和褪黑激素的（唯一)合成前體[131]。血液流動中，色氨酸對競爭的蛋白質(zhì)之間的低比率，導(dǎo)致跨越血腦屏障的色氨酸輸送減少，隨即減少了大腦中和褪黑素的合成。因此，低的血清色氨酸水平轉(zhuǎn)化為體重增加的傾向，這是5-羥色胺信號被抑制的結(jié)果[132]。
圖2.人體內(nèi)色氨酸途徑，以及草甘膦對色氨酸生物利用度的負(fù)面影響。
IDO：吲哚胺雙加氧酶;
TDO：色氨酸加氧酶；
G：草甘膦。
然而，在炎癥條件下，作為對諸如細(xì)菌細(xì)胞壁中的脂多糖（LPS)一類的病原因素刺激的反應(yīng)，色氨酸被炎癥部位的淋巴組織轉(zhuǎn)化為犬尿氨酸，并由原位的巨噬細(xì)胞和嗜中性粒細(xì)胞[135 -137]貯存起來。因此，可以預(yù)期，腸道內(nèi)的炎癥會直接導(dǎo)致血清色氨酸耗竭，從而進(jìn)一步降低肝臟對色氨酸的生物利用度。巨噬細(xì)胞之所以需要與犬尿氨酸螯合，有數(shù)個(gè)原因，其中最重要的一條，可能是為了確保NAD +被耗盡后重新再生所需要的局部資源，再生NAD 是通過多（PARP)聚合酶，去合成聚-ADP核糖（ADP-ribose)[138-140]。聚-ADP核糖在DNA被破壞后的DNA修復(fù)機(jī)制中是不可或缺的，它由對抗感染的巨噬細(xì)胞所釋放的活性氧，氮物質(zhì)（ROS和RNS)所誘導(dǎo)，包括超氧化物，一氧化氮，以及它們的反應(yīng)產(chǎn)物過氧化亞硝酸鹽。超氧化物是從動脈壁中的氧所誘發(fā)的，電子從細(xì)胞內(nèi)的NADPH轉(zhuǎn)移到氧，其合成是殺死入侵的病原體所必不可少的，但多重暴露也會導(dǎo)致組織損傷。
無論是炎性細(xì)胞因子干擾素-γ（IFN-γ)和超氧化物自身，都誘導(dǎo)氧酶IDO的合成，而IDO通過用超氧化物去打破色氨酸的吡咯環(huán)實(shí)現(xiàn)對超氧化物的解毒[141]。細(xì)胞核內(nèi)的DNA是對超氧化物暴露是極其脆弱的，因其可能會導(dǎo)致鏈斷裂。借助IDO從色氨酸合成犬尿氨酸，能夠補(bǔ)充被PARP活動所耗盡的NAD +和NADP +的供應(yīng)，PARP活動是DNA修復(fù)過程中的一部分。
研究證實(shí)，血清色氨酸水平低與肥胖[142,143]有關(guān)。文獻(xiàn)[143]中，在24小時(shí)內(nèi)對血漿色氨酸水平進(jìn)行多次監(jiān)，可以確認(rèn)，與對照組相比，肥胖癥患者體內(nèi)血清色氨酸水平被逐漸壓低，而其他競爭性的大中性氨基酸的水平則在升高。即使通過強(qiáng)烈的節(jié)食使體重降低后，該病變?nèi)匀淮嬖凇?/p>
在最近的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)里，把從肥胖患者腸道內(nèi)能產(chǎn)生毒素的菌株移植到無菌的消毒的小鼠腸道里，展示了腸道細(xì)菌產(chǎn)生的過量內(nèi)毒素具有怎樣的戲劇性的增肥效果[144]。在為期16周的試驗(yàn)期間，也給以高脂肪的飼料，這些老鼠變得肥胖，同時(shí)這種肥胖還伴隨著低度的慢性炎癥。對照組的不含毒素菌株的老鼠使用同樣的飼料，沒有發(fā)生肥胖。據(jù)推測，用于脂肪運(yùn)輸而生產(chǎn)的乳糜微粒，成為把內(nèi)毒素輸送到血清的工具，之后再輸送到肝臟和身體的脂肪，因?yàn)檠仔约?xì)胞因子被發(fā)現(xiàn)主要存在于肝臟和附睪脂肪墊，而不是在髂骨。由于草甘膦能夠誘發(fā)腸道細(xì)菌向毒素生產(chǎn)菌株的轉(zhuǎn)變，這種效應(yīng)能夠解釋高脂肪飲食與肥胖的聯(lián)系[145]。
美國肥胖癥的流行始于1975年，這與草甘膦進(jìn)入食物鏈的時(shí)間同步，并且肥胖癥發(fā)病率伴隨農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中草甘膦用量的增加而穩(wěn)步上升（見文獻(xiàn)[146]圖1)。雖然美國肥胖者每年都越來越多[147,148]這一事實(shí)已經(jīng)成為常識，但相比之下另一個(gè)事實(shí)則少為人知，即，在世界的其他地方，肥胖癥隨著草甘膦的使用而同步上升[149]。例如，南非在所有非洲國家中具有最高的肥胖癥發(fā)病率[150]，同時(shí)南非恰恰是從20世紀(jì)70年代開始就最大力引進(jìn)使用草甘膦的非洲國家，而且南非對采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)的作物很少進(jìn)行監(jiān)管[151,152]。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)[153]，1972年英國只有2.7％的成年人為肥胖者，這一數(shù)字在1999年上升到25.8％。今天，三分之二的英國公民超重或肥胖。
7．通向炎癥性腸病和神經(jīng)性厭食癥的途徑
我們已經(jīng)了解到色氨酸的損耗如轉(zhuǎn)化成為多酚類黃酮以及大量被巨噬細(xì)胞攝取會引起肥胖，這些都是在ROS和RNS過量的情況下保證DNA修復(fù)正常進(jìn)行所需要的。隨后5-羥色氨酸合成過程受阻會導(dǎo)致暴飲暴食行為。這里，我們認(rèn)為，在沒有足夠的脂肪儲存去消化毒素和提供甾醇硫酸鹽的情況下,嚴(yán)重的色氨酸缺乏會導(dǎo)致機(jī)體由于抗菌肽釋放受阻而無法控制微生物的侵襲。矛盾的是，這又可能會引起神經(jīng)性厭食癥，由于消化系統(tǒng)重度發(fā)炎，病原通過漏腸上皮入侵，接著引起不受控制的腹瀉，最后引起厭食癥。
脂肪為防止胃腸道炎癥提供保護(hù)，部分是因?yàn)橹窘M織可以儲存毒素，減輕炎癥對腸道屏障的損傷。然而，更重要的原因則可能是脂肪組織直接供應(yīng)硫酸化類固醇的能力。能夠使5 - 羥色胺硫酸鹽化從而失活的磺基轉(zhuǎn)移酶，在許多組織都存在，包括腦，心，肝，肺，腎和脾[154]。硫酸供應(yīng)不足可能會損害這一功能，導(dǎo)致貧乏的5 - 羥色胺調(diào)節(jié)。在血清中， 5 - 羥色胺和甾醇硫酸鹽的水平之間存在有趣的關(guān)系。除了硫酸膽固醇以外，硫酸脫氫表雄酮是血清中最突出的甾醇硫酸[155]。自閉癥患者的硫酸脫氫表雄酮水平5 - 羥色胺水平均異常低[156]。血清硫酸脫氫表雄酮水平與內(nèi)臟脂肪呈負(fù)相關(guān)，[157]，硫酸脫氫表雄酮的補(bǔ)充供應(yīng)可以使病態(tài)肥胖的婦女在絕經(jīng)后體重減輕[158]。我們推測，硫酸脫氫表雄酮水平可以作為硫酸鹽生物利用度的激素信號，低的生物利用度低導(dǎo)致低的5 - 羥色胺，并誘發(fā)暴飲暴食以產(chǎn)生內(nèi)臟脂肪。內(nèi)臟脂肪是硫酸雌酮的一個(gè)來源[159]，我們推測，它可以一定程度上彌補(bǔ)硫酸脫氫表雄酮的不足，減輕腎上腺產(chǎn)生甾醇硫酸鹽的負(fù)擔(dān)。這也將減少輸送硫酸鹽對酚的需求，因此減輕炎性腸道疾病，恢復(fù)動態(tài)平衡。
一項(xiàng)重要研究闡明了導(dǎo)致發(fā)炎性腸道紊亂的過程，該試驗(yàn)采用的是雄性ACE2基因敲除小鼠（ACE2 / Y)[13]。ACE2能夠激活腸道上皮細(xì)胞色氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá)。因此，這些試驗(yàn)鼠都嚴(yán)重缺乏色氨酸。當(dāng)暴露于葡聚糖硫酸鈉時(shí)，與對照組小鼠相比較，它們結(jié)腸炎發(fā)作反應(yīng)更為嚴(yán)重，并導(dǎo)致炎性細(xì)胞浸潤增強(qiáng)，增加腸道出血，嚴(yán)重腹瀉，體重減輕等。進(jìn)一步的一系列實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，故意給對照組小鼠喂食嚴(yán)重缺乏色氨酸的飼料后，小鼠也被激發(fā)出了一系列類似的反應(yīng)。已經(jīng)證實(shí)，急性反應(yīng)與由巨噬細(xì)胞的抗微生物肽的合成受損有關(guān)，其介導(dǎo)則是受損的哺乳動物雷帕霉素靶（mTOR)的信號�？梢岳斫�，色氨酸的嚴(yán)重缺乏可以導(dǎo)致在巨噬細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)合成受限，而阻止抗微生物肽的合成。此外，腸道細(xì)菌的分布， ACE2-/ Y型和色氨酸剝奪都能夠深刻影響腸道細(xì)菌的分布。
因此，草甘膦對植物和微生物色氨酸合成的干擾，可導(dǎo)致嚴(yán)重的色氨酸缺乏，進(jìn)而導(dǎo)致極端的炎性腸道疾病，因炎癥、出血和腹瀉而嚴(yán)重?fù)p害通過腸道吸收營養(yǎng)物質(zhì)的能力。這很好地解釋了最近觀察到的炎癥性腸病的驚人增加[16,17,160]。
8．細(xì)胞色素P450酶
細(xì)胞色素P450（CYP)酶是一組多元而古老的一類酶，可以追溯到30億年前，它們在植物，動物和微生物的生物學(xué)中扮演重要的角色[161]。這些酶參與對從藥品到環(huán)境化學(xué)物質(zhì)到內(nèi)源性生物活性分子的氧化、過氧化和減少[123]。
人類有至少18類不同的CYP族，被列為了一系列用數(shù)字標(biāo)識的“CYP”酶。
人類肝臟中的CYP1，CYP2，CYP3，和CYP4等P450酶對許多外源性物質(zhì)的解毒是必不可少的 [162]。CYP5和CYP7對肝臟中的膽固醇合成水溶性膽汁酸是必不可少的。膽汁酸作為強(qiáng)大的清潔劑，可以幫助脂肪的消化，同時(shí)有助于氧化型膽固醇的分解。CYP7B1如果發(fā)生功能削弱的突變，會導(dǎo)致兒童肝功能衰竭，并伴有高含量的血清氧化型膽固醇[163]。
膽固醇和維生素D3的合成與降解均有賴于不同的CYP酶。醋酸轉(zhuǎn)換成甾醇的過程需要至少7種CYP酶。醇14α-desmethylase（CYP51A1)是膽固醇合成的關(guān)鍵。肝臟內(nèi)兩種CYP酶負(fù)責(zé)催化25 - 羥基化的維生素D3變成其活性形式，另外兩種CYP酶催化維生素D3在肝臟的分解[164,165]。
美國的維生素D缺乏癥變得越來越多。一項(xiàng)全國健康和營養(yǎng)調(diào)查（NHANES)數(shù)據(jù)表明，對血清25 - 羥維生素D水平的研究發(fā)現(xiàn)，與1988年到1994年的數(shù)據(jù)相比，2001至2004年間的維生素D3水平大幅下跌[166]。雖然這個(gè)問題的部分原因是過于激進(jìn)的避免日曬的做法，但是草甘膦對CYP蛋白的功能干擾，能夠破壞肝臟中維生素D3的激活。
幾種CYP酶參與類固醇合成。細(xì)胞色素P450氧化還原酶缺乏癥（POR)是一種新發(fā)現(xiàn)的類固醇障礙[167]。五種至關(guān)重要的脂質(zhì)激素，醛固酮，雄烯二酮，皮質(zhì)醇，皮質(zhì)酮和脫氫表雄酮（DHEA)，是由腎上腺，睪丸和卵巢以及腎上腺皮質(zhì)產(chǎn)生的。所有類固醇激素都是由膽固醇借助CYP酶而產(chǎn)生的，包含在線粒體內(nèi)膜。這些類固醇的親脂性，使它們能夠跨越雙層脂質(zhì)擴(kuò)散。
CYP19A1（芳香酶)，已證實(shí)會被草甘膦所抑制[109,110]，其功能是將雄性激素前提轉(zhuǎn)變?yōu)榇萍に亍?/p>
在抑郁癥患者大腦中發(fā)現(xiàn)，芳香化酶合成被抑制了[168]，從而導(dǎo)致了與此癥狀關(guān)聯(lián)的所謂“超級男性”模式[169]。
使維甲酸代謝分解，因此，對CYP26A1的抑制會導(dǎo)致維甲酸生物利用度過度。 CYP26A1是被神經(jīng)細(xì)胞分化過程中的維甲酸誘發(fā)的，其作用導(dǎo)致維甲酸退化，這是發(fā)育中神經(jīng)元走向成熟的一個(gè)必要的步驟[114]。芳香烴受體（AHR)基因誘導(dǎo)CYP1B的表達(dá)，導(dǎo)致維甲酸退化。AHR基因敲除小鼠的肝臟中積聚了過量維甲酸[170]。因此，如果肝的CYP1B表達(dá)被草甘膦所打亂，會導(dǎo)致維甲酸過量。維甲酸抑制硫酸膽固醇的合成，而這是合成膽汁酸的重要步驟[171]；因此，肝臟中的過量維甲酸會影響膽汁酸的合成，并使脂肪代謝受損。
CYP7A1基因的突變，與血清低密度脂蛋白濃度高、肝臟膽固醇含量高以及膽汁酸排泄不足等相關(guān)[172]。人類CYP7B1基因突變，會導(dǎo)致膽汁酸合成缺陷和痙攣性截癱，涉及脊髓髓鞘受損，以及控制的運(yùn)動障礙。藥物氯吡格雷（波立維)，用于心血管手術(shù)后抑制危及生命的的支架內(nèi)血栓形成，依賴于一種肝臟CYP酶CYP2C19將其轉(zhuǎn)化為活性代謝產(chǎn)物。如果這種CYP酶發(fā)生損及功能的突變，則患者手術(shù)后會面臨顯著的不良反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)[173,174]。
來源于食物，或作為飲水污染物的草甘膦，有可能以高濃度直接從消化系統(tǒng)通過肝門靜脈到達(dá)肝臟�？梢灶A(yù)計(jì)，草甘膦會破壞肝臟中許多不同的CYP酶，這些酶在肝臟中具有生物活性，參與膽固醇的合成和代謝，維生素D 3的合成和代謝，外源物的解毒，以及維甲酸的調(diào)控。
草甘膦可以隨著血液流動而被輸送，從而干擾任何其接觸到的CYP酶。其中有兩種酶特別值得關(guān)注，一個(gè)是調(diào)節(jié)凝血的（血栓素A2合成酶CYP5A1)，一個(gè)是調(diào)節(jié)出血（前列環(huán)素合成酶CYP8A1)的。 CYP5A1刺激血小板聚集，，而CYP8A1抑制血小板聚集。老人經(jīng)常面臨不穩(wěn)定的出血和凝血，導(dǎo)致彌散性血管內(nèi)凝血（DIC)和危及生命的血液不穩(wěn)定[175]，這些都可能是由于這兩種酶的功能受損而導(dǎo)致的。
9．草甘膦對eNOS功能障礙的潛在作用
行文至此，本文已經(jīng)提出了一種合理的論點(diǎn)，可以合理地解釋草甘膦破壞腸道菌群，而導(dǎo)致炎癥、色氨酸耗竭以及隨后的肥胖，或者在極端的情況下，神經(jīng)性厭食。我們還討論了許多CYP酶的作用，并提出了草甘膦對CYP表達(dá)的干擾可能導(dǎo)致許多現(xiàn)代常見病，如維生素D3的缺乏和凝血異常。
內(nèi)皮型一氧化氮合酶（eNOS)是兒CYP家族的一個(gè)孤立成員。它存在于合成一氧化氮（NO)的血管內(nèi)皮細(xì)胞中，能夠誘導(dǎo)血管松弛，從而加強(qiáng)血液流動[176]。 eNOS和CYP酶都是血紅素 - 巰基蛋白，擁有相同的氧化還原的伙伴，一種黃素蛋白還原酶。但是，不像其他的CYP酶，eNOS的需要四氫生物蝶呤（BH4)作為合成一氧化氮的輔助因子，而CYP家族的任何其他成員都不能夠合成一氧化氮。
最近有研究者提出，eNOS的是一種兩用酶，當(dāng)它與細(xì)胞質(zhì)中的鈣調(diào)蛋白結(jié)合時(shí)，它產(chǎn)生一氧化氮，當(dāng)它與等離子體膜的小窩蛋白結(jié)合時(shí)，它生產(chǎn)硫酸鹽。雖然沒有其他CYP酶能夠產(chǎn)生一氧化氮，但它們能夠氧化硫[178]，這是它們對含硫藥物解毒功能的一個(gè)重要方面。紅血細(xì)胞包含eNOS的膜結(jié)合，這給研究人員出了一個(gè)難題，因?yàn)榧t細(xì)胞合成一氧化氮會適得其反，由于它與血紅蛋白反應(yīng)活性很高，會形成亞硝基化合物，而損害氧的輸送。事實(shí)上，紅細(xì)胞確實(shí)存在某種機(jī)制，能夠把底物L(fēng)-精氨酸維持在一個(gè)非常低的濃度。然而，非常合理的是，紅細(xì)胞利用eNOS的產(chǎn)生硫酸鹽，然后與膽固醇結(jié)合形成膽固醇硫酸鹽，這大量存在于紅細(xì)胞質(zhì)膜，在那里它具有穩(wěn)定作用。
草甘膦的一個(gè)重大不利效應(yīng)是，它破壞eNOS在內(nèi)皮細(xì)胞合成硫酸鹽。這種效應(yīng)加重了由于腸道屏障受損而得以侵入的致病細(xì)菌所引發(fā)的炎癥。事實(shí)上，這兩種效應(yīng)存在協(xié)同作用，因?yàn)閑NOS功能障礙導(dǎo)致的硫酸鹽耗盡，會進(jìn)一步損害腸道屏障，而那里由于運(yùn)輸問題已經(jīng)存在著硫酸鹽短缺。由于其與CYP酶的同源性，預(yù)計(jì)eNOS很容易受到草甘膦干擾，但僅針對其硫酸鹽合成功能。其結(jié)果將是超氧化物接觸所導(dǎo)致的血管內(nèi)皮損傷，伴隨著硫酸鹽缺乏。我們推測，這種破壞草甘膦對哺乳動物毒性的一個(gè)迄今被大大低估的組成部分。
如果，如同[177]所提出的，紅細(xì)胞使用eNOS的生產(chǎn)硫酸鹽，然后硫酸鹽與膽固醇結(jié)合生產(chǎn)硫酸膽固醇，這不同于膽固醇本身，是兩親性的。紅細(xì)胞已準(zhǔn)備就緒，同時(shí)把膽固醇和硫酸鹽輸送到人體組織，向它們提供這些必需的營養(yǎng)物質(zhì)。[177]進(jìn)一步提出，在eNOS催化下，血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生的硫酸鹽，使用超氧化物作為氧化劑，該反應(yīng)由日光曝曬作為催化，而硫酸鹽可以作為向糖萼供應(yīng)補(bǔ)充硫酸鹽，而糖萼是由高度硫酸化多糖構(gòu)建的。內(nèi)皮糖萼硫酸鹽不足的積累會導(dǎo)致顯著的血管功能障礙[179]。在日照充足地區(qū)，結(jié)腸炎不那么普遍[180]，這表明太陽光通過增加供應(yīng)硫酸鹽改善了腸道健康。
草甘膦攝入人體后很容易進(jìn)入血管，因此紅細(xì)胞里和內(nèi)皮墻上的膜結(jié)合的eNOS，高度易感于草甘膦對P450酶活性位置的破壞效應(yīng)。隨著時(shí)間的推移，這會導(dǎo)致膽固醇和硫酸鹽的缺乏，并表現(xiàn)為多種疾病癥狀。這也解釋了eNOS以“解耦”模式合成超氧化物的病理[181]，該病理隨后導(dǎo)致ROS炎癥和隨后的血管內(nèi)皮功能障礙。我們推測，草甘膦阻止了超氧化物對硫酸鹽的氧化，從而使之成為動脈壁的破壞劑。
9.1 溶酶體功能障礙
[177]中提出，可以預(yù)計(jì)，長期eNOS的合成硫酸鹽障礙，會導(dǎo)致溶酶體功能障礙。溶酶體是細(xì)胞的“消化系統(tǒng)”，需要大量的細(xì)胞膜膽固醇，既防止氫離子的泄漏，也保護(hù)膜脂質(zhì)免受氧化損害。溶酶體亦取決于由硫酸乙酰肝素蛋白多糖（HSPGs)衍生的內(nèi)在的硫酸鹽，去催化水解酶。與受損硫酸乙酰肝素動態(tài)平衡有關(guān)的溶酶體貯積病相關(guān)的嚴(yán)重神經(jīng)功能障礙癥，證明了硫酸鹽對溶酶體功能的重要性[182]。
越來越明顯，溶酶體功能障礙是在阿爾茨海默氏癥和帕金森氏病[183]，以及在心血管疾病[184]和心臟衰竭[185]等的重要因素。在溶酶體進(jìn)程中，線粒體通常被不斷打破和更新，而當(dāng)這些受損時(shí)，大塊的衰老的線粒體成為活性氧的來源，這會導(dǎo)致和加重神經(jīng)元損傷。心肌細(xì)胞，如神經(jīng)細(xì)胞，是長壽命的有絲分裂后細(xì)胞，它們特別易感于溶酶體功能障礙[186]。
9.2． 四氫生物蝶呤
研究文獻(xiàn)指出，輔酶四氫生物蝶呤（BH4)作為一個(gè)重要的成員參與eNOS的功能[187,188]。BH4能夠把eNOS里的血紅素鐵轉(zhuǎn)移成高自旋態(tài)，同時(shí)加強(qiáng)精氨酸綁定，從而催化eNOS對一氧化氮的合成[187]。從其基板GTP合成BH4是由IFN-γ誘導(dǎo)的，而IFN-γ反過來又是由細(xì)菌脂多糖（LPS)誘導(dǎo)的 [189]。因此，細(xì)菌感染將會誘發(fā)eNOS的合成一氧化氮。然而，過量的外源性一氧化氮（如同細(xì)菌感染過程中發(fā)生的iNOS合成的一氧化氮)會導(dǎo)致eNOS合成一氧化氮的減少，與此同時(shí)超氧化物的合成則增加，其后果可導(dǎo)致用吸入一氧化氮治療先天性心臟病的嬰兒發(fā)生重癥高血壓 [187]。超氧化物與一氧化氮反應(yīng)會產(chǎn)生劇毒的過氧化亞硝酸鹽（ONOO-)，一種強(qiáng)力抗菌劑，很可能是一個(gè)關(guān)鍵因素。隨后對BH4的氧化，破壞其作為輔助因子的功能[188]，并導(dǎo)致“eNOS解偶”，導(dǎo)致超氧化物合成的高破壞性的反饋回路。
我們推測，草甘膦對P450活性位點(diǎn)的亞硝基化，在膜的胞膜窖位點(diǎn)的封閉環(huán)境中，阻斷了eNOS合成硫酸鹽的能，因此需要另一種替代方法來合成硫酸鹽，并使細(xì)胞暴露于ROS。該方法，如[177,190]所述，涉及半胱氨酸硫內(nèi)酯的氧化，并由抗壞血酸（維生素C)和視黃酸（維生素A)所催化。由于草甘膦通過抑制CYP酶對維甲酸的代謝[115]，而提高了維甲酸的生物利用度，這將有利于促進(jìn)從半胱氨酸硫內(nèi)酯在動脈壁合成硫酸鹽的反應(yīng)，該替代反應(yīng)同時(shí)還需要消炎劑，即超氧化物，隨著時(shí)間的推移，超氧化物會破壞動脈壁，導(dǎo)致血管內(nèi)皮功能障礙和心血管疾病。
血清同型半胱氨酸升高，是多重疾病的危險(xiǎn)因素，包括心血管疾病[191]，心臟衰竭[192]，老年癡呆癥[193]，腎功能衰竭[194,195]。我們認(rèn)為，含硫氨基酸發(fā)生偏向而合成同型半胱氨酸，以供應(yīng)動脈壁中的超氧化物合成硫酸鹽所急需的基板。這也解釋了與動脈粥樣硬化相關(guān)的動脈壁中的炎癥[196]和草甘膦引起的蛋氨酸不足，由于蛋氨酸作為同型半胱氨酸合成的基板而被耗盡。
10.大腦的混亂
五羥色胺是種重要的控制人的情緒、食欲，睡眠的神經(jīng)遞質(zhì)，人的抑郁[197]、自閉[198]、老年癡呆[199,200]與肥胖[132]都與五羥色胺的內(nèi)在失衡有關(guān)。我們已經(jīng)知道草甘膦如何誘導(dǎo)色氨酸生成類黃酮，且使巨噬細(xì)胞通過IPO吞沒色氨酸生成犬尿素，這可以解釋大腦中的五羥色胺水平為何降低。缺乏維生素D3同樣可造成情緒失控，并被認(rèn)為是影響季節(jié)性情緒失調(diào)的關(guān)鍵因素，這種疾病表現(xiàn)為冬天時(shí)情緒尤為低迷[201]。氨和鋅的過度缺乏也致使人得精神疾病，尤其是老年癡呆癥、多動癥，和自閉癥。DNA甲基化抑制也是精神疾病的誘因，并且草甘膦對甲硫氨酸的消耗加劇了此種缺陷。接下來，我們將詳細(xì)論述五羥色胺減少、氨過量、鋅不足和甲基化抑制對精神疾病的影響。
10.1五羥色胺，情緒失控，與自閉
五羥色胺的輸送短缺導(dǎo)致不同程度的情緒失控。重型抑郁癥常伴隨著免疫系統(tǒng)的活化，“炎癥性與神經(jīng)變性假說”已被用于描述此種現(xiàn)象[202]。阻礙細(xì)菌生成脂多糖的而表現(xiàn)出的細(xì)胞激素和免疫球蛋白的增加，導(dǎo)致作為抑郁癥特征之一的腸滲透性增強(qiáng)[203]。抑郁癥和睡眠不好的病人的血清中含有較低水平的色氨酸，以及炎癥性的血清標(biāo)志物如白介素-6和白介素-8 [204]。選擇性五羥色胺重吸收抑制劑（SSRI’s)是一種廣泛使用的治療抑郁癥的藥物：它們的作用機(jī)理是破壞突觸對五羥色胺的重吸收，有效地增加了神經(jīng)元信號對五羥色胺的生物利用度。這足以表明突觸內(nèi)缺乏五羥色胺是導(dǎo)致抑郁的重要因素。事實(shí)上，色氨酸的攝入減少會使已在復(fù)原的抑郁患者疾病復(fù)發(fā)[197]。
五羥色胺轉(zhuǎn)運(yùn)體基5-HTT的短缺,能夠使人產(chǎn)生反社會的失常人格和暴力行為[205]。自1990年起，美國校園暴力死亡的比率顯著增加[206]，這可能是草甘膦通過降低五羥色胺的生物利用度造成的。大腦中五羥色胺功能失調(diào)是已知的導(dǎo)致人有攻擊、暴力和犯罪行為的因素[207]。印度農(nóng)民采用了西方的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，廣泛使用農(nóng)達(dá)之后[208]，自殺率顯著升高。雖然有人提出他們自殺是由于經(jīng)濟(jì)壓力，但自殺受害者的大腦中普遍含有較少的五羥色胺[209]，因此有理由認(rèn)為，通過草甘膦對色氨酸的消耗，導(dǎo)致五羥色胺減少，進(jìn)而對印度農(nóng)民的高死亡率起到重要作用。
已證實(shí)強(qiáng)迫癥和自閉癥都與五羥色胺轉(zhuǎn)運(yùn)體基因的突變有關(guān)[210]。一項(xiàng)將40名患先天嬰兒自閉癥的孩子和正常孩子作對照的研究結(jié)果顯示，自閉癥兒童血清中的中性氨基酸中色氨酸占比明顯不足[211]。35﹪的自閉癥孩子至少低于對照組平均水平兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差。顯而易見，食入的色氨酸的減少加劇了自閉的被試者的焦慮和重復(fù)性的儀式性行為[198]，這被認(rèn)為是五羥色胺合成不足引起的。研究者研究了含有五羥色胺轉(zhuǎn)運(yùn)體缺陷基因的小白鼠，結(jié)果表明，缺陷基因?qū)е麓竽X中五羥色胺為神經(jīng)元間傳遞信號的生物利用度減低，并且證實(shí)基因改造的小鼠表現(xiàn)出類自閉癥的行為[212]。這充分表明大腦中五羥色胺供應(yīng)的減少是自閉者的一個(gè)特征。
由五羥色胺生成的褪黑激素，是由松果腺分泌的，且主要在夜里分泌，是有效的抗氧化劑和氧化還原反應(yīng)的調(diào)節(jié)因子[213,214]。它對于老化以及像帕金森與老年癡呆等許多神經(jīng)變性的癥狀，所起著神經(jīng)保護(hù)的作用，可能主要來自它的抗氧化功能[215-218]。如前所論，由于作為基質(zhì)的色氨酸被消耗，進(jìn)而退黑激素合成減少，草甘膦將破壞抗氧化物的保護(hù)作用，這結(jié)論是可以料知的。因?yàn)镹-乙酰-5甲氧基色胺也是睡眠周期的調(diào)節(jié)因子，故而它的供應(yīng)的破壞將導(dǎo)致睡眠障礙。
10.2 氨，自閉與老年癡呆
如前所述，草甘膦通過激活PAL（苯丙氨酸解氨酶)[22]增加了易感植物中的氨的合成，且腸道微生物可在草甘膦的作用下通過增加PAL的合成生成過量的氨。曾進(jìn)行了一個(gè)自閉者和肝性腦炎之間的對照實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯明，在兩個(gè)病例中，大腦里的氨都有毒害作用[219,220]。有人提出，氨在老年癡呆的致病源中占有決定性的席位[221]。因此，在草甘膦的作用下，由腸道微生物合成的過量的氨是自閉癥和老年癡呆的病因之一。
10.3 缺鋅之傷
缺鋅是全球性的主要的問題，在發(fā)展中國家尤為突出，因?yàn)樗麄儗θ绾ｕr等富含鋅的食物的攝入不足，且過多攝入肌醇六磷酸，兩者都導(dǎo)致缺鋅[222]。肌醇六磷酸，發(fā)現(xiàn)于許多堅(jiān)果和谷類中，與礦物質(zhì)結(jié)合在一起以致阻礙它們的吸收。乳酸桿菌和其他腸內(nèi)有益菌生成肌醇六磷酸酶，此酶可催化磷酸鹽從肌醇六磷酸中游離出來，且改善腸道對重要的礦物質(zhì)如鐵和鋅的吸收[223]。因?yàn)椴莞熟p少了這些腸內(nèi)有益菌，以致肌醇六磷酸螯合的幾率增大。這也可能是為防止游離磷酸鹽過度消耗的措施，因?yàn)樵诓莞熟⒌拇嬖跅l件下，磷酸鹽的轉(zhuǎn)運(yùn)失常。另一影響缺鋅的因素可能是草甘膦自身可以螯合二價(jià)陽離子。缺鋅增加了嬰兒和少年罹患腹瀉、肺炎和瘧疾的風(fēng)險(xiǎn)。
鋅是人腦中含量最豐的微量金屬[224]。大部分淀粉樣-β退化酶都是鋅蛋白酶，且鋅也在淀粉樣前體蛋白的“去淀粉樣”的過程起重要作用。因此，大腦缺鋅可能導(dǎo)致淀粉樣-β的累積，而淀粉樣-β的累積是老年癡呆癥發(fā)展中的關(guān)鍵一環(huán)。另外自閉癥[225]和ADHD[226,227]也與缺鋅有關(guān)。鋅連同一種叫谷氨酸神經(jīng)遞質(zhì)被釋放入突觸，并且隨著年齡的增長，鋅對于記憶功能和突觸健康的維護(hù)是必不可少的[228]。在[225]中，在對自閉癥孩子的頭發(fā)進(jìn)行光譜分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中鋅的水平極低。在[226]中，硫酸鋅的補(bǔ)充物改善了過動癥的癥狀，這歸功于硫酸鹽和鋅的補(bǔ)充。
文獻(xiàn)[229]提出，缺鋅連同過量接觸銅可能是導(dǎo)致老年癡呆的關(guān)鍵因素。一項(xiàng)在南非進(jìn)行的研究顯示，除非VA與VD同時(shí)補(bǔ)給[230]，否則鋅的補(bǔ)充物無力使缺鋅的老年癡呆病人提升其鋅的等離子體水平。因此，缺乏VD3（可能由草甘膦對環(huán)磷酰胺酶的消耗有關(guān))可能阻礙鋅的吸收，并使其對組織的供給進(jìn)一步下降。
10.4 甲基化抑制
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了甲基化抑制和自閉癥[231]，老年癡呆[232]的關(guān)系，這是由基質(zhì)甲硫氨酸的供給不足造成的。人體細(xì)胞不能合成甲硫氨酸，它多是由腸內(nèi)微生物合成的，例如經(jīng)由半胱氨酸的轉(zhuǎn)硫途徑，或者經(jīng)由無機(jī)硫磺從頭合成的途徑[233]。草甘膦已被證明對植物中的甲硫氨酸合成有顯著危害[21]，因此可以推測它對腸道微生物有相似的作用，這種作用能降低人體中甲硫氨酸的生物利用度。當(dāng)內(nèi)皮型-一氧化氮合成酶催化硫酸鹽的合成減少時(shí)，同型半胱氨酸通過給內(nèi)皮細(xì)胞壁提供硫酸鹽而消耗，而通過轉(zhuǎn)硫途徑生成的甲硫氨酸正是同型半胱氨酸的前體物，故而甲硫氨酸也減少了，由此而造成的甲硫氨酸的減少是致使甲基化抑制的另一因素。因?yàn)榧琢虬彼崾羌谆緩街屑谆M的來源，故而草甘膦能直接導(dǎo)致甲基化抑制。
10.5 分子擬態(tài)和多發(fā)性硬化癥
已經(jīng)證實(shí)炎癥性腸病發(fā)生率的增長和多發(fā)性硬化兩者的聯(lián)系[234]。這可以用一個(gè)假說解釋，即腸道微生物滲入脈管系統(tǒng)引起免疫反應(yīng)，且髓鞘通過分子擬態(tài)引起的自身免疫遭到破壞。一個(gè)系統(tǒng)的檢索，將所有已知的細(xì)菌和病毒藥劑組成的序列，和三種已知的能致腦炎的多肽作了比較，可被識別的相匹配的擬態(tài)分子主要在腸內(nèi)微生物[235]。這就能解釋了為何多發(fā)性硬化癥沒有注射藥劑，但也暗示了最近多發(fā)性硬化癥的高發(fā)生率可能追溯到炎癥性腸病[236]，并由此追溯到草甘膦。
10.6 多巴胺和帕金森癥
由于多巴胺是由酪氨酸和它的前體物苯基丙氨酸合成的，在植物和微生物中草甘膦消耗酪氨酸和苯基丙氨酸，并使他們在人類飲食中的生物利用度減少。已經(jīng)證實(shí)酪氨酸和苯基丙氨酸的減少誘導(dǎo)多巴胺在腦中濃度減少[237]。大腦黑體中多巴胺信號的減少是帕金森癥的關(guān)鍵特征，并且帕金森和接觸殺蟲劑有關(guān)，例如除草劑百草枯[238]，盡管，據(jù)我們所知，草甘膦還未在這個(gè)層面上被研究。然而，接觸了草甘膦的線蟲的大腦中的一定區(qū)域的神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)生了病變，這個(gè)神經(jīng)系統(tǒng)和人的黑質(zhì)紋狀體的多巴胺系統(tǒng)非常接近，而多巴胺系統(tǒng)正和帕金森癥有關(guān)[239]。
大腦缺乏硫酸鹽和帕金森氏癥、老年癡呆和肌萎縮性脊髓側(cè)索硬化癥有關(guān)[240]。上文已證實(shí)草甘膦破壞硫酸鹽從腸到肝臟的傳遞，并且可能通過動脈管、紅血球和血小板中的內(nèi)皮型一氧化氮合酶干擾硫酸鹽的合成，久而久之使所有組織的硫酸鹽極度缺乏。這將加劇老年人這些致命性的疾病，而這些疾病的發(fā)病率當(dāng)前正在上升。
11. 其他對健康的不利影響
在這一部分我們將簡要提及幾種其他的病狀：有理由懷疑草甘膦對當(dāng)前某些疾病發(fā)生率的上升中起著重要作用。這些疾病包括肝病、癌癥、精神萎頓以及發(fā)育和生育障礙。
11.1.肝病
對脂肪肝而言，TNF-α一類的細(xì)胞活素（Cytokines)是關(guān)鍵的發(fā)病因素，這一疾病已經(jīng)成為全球范圍越來越嚴(yán)重的公共健康問題[241]。在極端病例中，肝病會發(fā)展成為非酒精性脂肪肝炎（NASH)，進(jìn)一步發(fā)展為肝硬化和肝功能衰竭。細(xì)胞活素會誘發(fā)損害肝臟的炎癥。TNF-α能夠阻斷胰島素發(fā)揮作用[242,243]，細(xì)胞活素則可導(dǎo)致肝臟脂肪過載以及肝組織纖維化。草甘膦在誘導(dǎo)細(xì)胞活素中所起的作用在本文中已經(jīng)做了詳細(xì)介紹。肥胖癥與脂肪組織中的膜關(guān)聯(lián)TNF-α細(xì)胞活素的過度表達(dá)有關(guān)。[244]。
11.2. 發(fā)育和生育
硫酸膽固醇在受孕中發(fā)揮重要作用，而精液中高濃度鋅元素在男性生殖系統(tǒng)中的作用也十分重要。草甘膦導(dǎo)致的這兩種營養(yǎng)物質(zhì)生物利用度的降低，會導(dǎo)致不孕不育癥。更為嚴(yán)重的是，草甘膦對CYP蛋白活性的抑制會打斷類固醇的生成。同時(shí)，炎癥會導(dǎo)致活性氧自由基（ROS)和活性氮自由基（RNS)過度暴露的風(fēng)險(xiǎn)，損害細(xì)胞復(fù)制過程中的DNA，從而擾亂胚胎發(fā)育。草甘膦還可以通過胎盤影響胎兒。作為一種威脅孕婦和胎兒生命的嚴(yán)重癥狀，懷孕后期的先兆子癇在美國的發(fā)生率不斷上升。已經(jīng)有證據(jù)表明這與硫酸鹽的供應(yīng)障礙有關(guān)，其直接元兇就是草甘膦�？偠灾佑|草甘膦會導(dǎo)致各種不孕不育問題。
據(jù)世界銀行數(shù)據(jù)，阿根廷的生育率已從1978年的峰值3.39穩(wěn)步下降，在20世紀(jì)最后的5年中加速下降。雖然社會壓力可以部分解釋出生率下降，但是很可能草甘膦一類的環(huán)境因素的作用也不容忽視。1994年FDA（美國食品及藥品管理局)批準(zhǔn)抗農(nóng)達(dá)轉(zhuǎn)基因大豆在北美上市，兩年之后阿根廷政府也跟進(jìn)。1996年之后，阿根廷的抗農(nóng)達(dá)轉(zhuǎn)基因大豆以農(nóng)業(yè)上史無前例的速度擴(kuò)張：平均每年新增200多萬英畝的抗農(nóng)達(dá)大豆種植面積。阿根廷現(xiàn)在90%的大豆用于出口，而抗農(nóng)達(dá)大豆已成該國單一種植作物，簡直是搖錢樹。
巴西的生育率在過去的幾十年中也急劇下降，已經(jīng)從平均每個(gè)婦女6個(gè)子女下降到不到2個(gè)，比美國還低。巴西是繼阿根廷之后全球第二大抗農(nóng)達(dá)大豆生產(chǎn)國和出口國。為了提高產(chǎn)量（譯者注：實(shí)際上轉(zhuǎn)基因大豆的產(chǎn)量低于傳統(tǒng)大豆，但轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)一直在炮制轉(zhuǎn)基因增產(chǎn)的神話)，巴西從上世紀(jì)90年代中期就完完全全接受了抗農(nóng)達(dá)轉(zhuǎn)基因大豆。由于抗草甘膦轉(zhuǎn)基因大豆的大面積種植，巴西的抗草甘膦野草也不斷進(jìn)化，抗藥性越來越強(qiáng)，規(guī)模越來越大，近來不得不加大草甘膦使用劑量[250]，而巴西出生率的快速下降也恰恰發(fā)生在這一時(shí)期。而且在過去20年間，巴西的早產(chǎn)兒發(fā)生率穩(wěn)步上升，盡管其原因目前還很復(fù)雜難以確定。舉個(gè)例子，在巴西的佩勒塔斯市，早產(chǎn)兒發(fā)生率已經(jīng)從1982年的6%上升到2004年的的15%[251]。不難理解，草甘膦污染加重了這個(gè)問題。而這一現(xiàn)象與一項(xiàng)對安大略州的農(nóng)業(yè)人口的研究結(jié)論是一致的：懷孕期間任何階段的草甘膦暴露均與妊娠晚期自發(fā)流產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)上升有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上的顯著相關(guān)性。[252]
西歐的出生率幾十年來一直在下降，德國現(xiàn)在是平均每個(gè)婦女1.36個(gè)孩子。根據(jù)2011年的政府統(tǒng)計(jì)， 2007年起美國的生育率從也開始下降了，現(xiàn)在是平均每個(gè)婦女1.9個(gè)孩子。[253]
睪丸間質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生睪丸酮，對男性生殖功能有重要作用。類固醇激素合成急性調(diào)節(jié)蛋白 （以下簡稱StAR)，是一種調(diào)節(jié)類固醇激素生成速度的蛋白質(zhì)。在最近的小鼠睪丸細(xì)胞間質(zhì)瘤的體外研究實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，農(nóng)達(dá)會干擾StAR蛋白的表達(dá)，因此會干擾睪丸酮的合成[254]。研究發(fā)現(xiàn)，即使是非常低的環(huán)境草甘膦劑量，也會干擾睪丸酮的合成；而更高劑量的草甘膦則導(dǎo)致小鼠睪丸間質(zhì)細(xì)胞的壞死和凋亡。
在上述體外實(shí)驗(yàn)中[255]還研究了不同殺蟲劑和除草劑對睪丸間質(zhì)細(xì)胞的黃體酮合成的影響。比較了八種不同的殺蟲劑（Ammo®, Banvel®, Cotoran®, Cyclone®, Dual®, Fusilade® and Roundup®)，發(fā)現(xiàn)僅有農(nóng)達(dá)Roundup® 會破壞細(xì)胞合成黃體酮的能力，依劑量多少能夠減少多達(dá)94%黃體酮的合成量，而并不減少總的蛋白質(zhì)合成量。
對類固醇生成，除了StAR之外，側(cè)鏈裂解酶（P450scc)也是必不可少的。文獻(xiàn)[255]的作者發(fā)現(xiàn)農(nóng)達(dá)能夠同時(shí)抑制P450SCC和StAR的活性。通過正式定量測算，農(nóng)達(dá)使StAR蛋白減少90%，使P450scc酶下的活性下降71%。需要注意的是，草甘膦單獨(dú)作用并不能減少類固醇合成，這表明農(nóng)達(dá)中的一種或多種其他佐劑與草甘膦一起協(xié)同作用，才能夠抑制其合成水平。例如，這些佐劑通過類似表面活性劑的作用使得草甘膦透過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，或者這些佐劑自身就能阻礙類固醇合成。StAR不僅在生殖器官合成類固醇激素中發(fā)揮著重要作用，而且在腎上腺中發(fā)揮著重要作用。因此，接觸農(nóng)達(dá)不僅對生育能力有著不利影響，而且會損害腎上腺中糖皮質(zhì)激素和鹽皮質(zhì)激素的合成。
海膽是研究發(fā)育過程中細(xì)胞有絲分裂的通用模型。在細(xì)胞有絲分裂中，DNA損害或者復(fù)制錯(cuò)誤（例如過度的ROS和RNS暴露)將導(dǎo)致在某些關(guān)鍵點(diǎn)如G1、S、G2等細(xì)胞分裂周期階段的細(xì)胞周期停滯[256]。細(xì)胞周期依賴性蛋白激酶（簡稱CDKs)是這些關(guān)鍵點(diǎn)的調(diào)節(jié)者，指示細(xì)胞分裂向下一階段過渡。在海膽胚胎實(shí)驗(yàn)中，草甘膦和農(nóng)達(dá)中其他佐劑一同發(fā)揮作用，使細(xì)胞分裂從階段G2到階段M的過程發(fā)生滯后[257,258]。CDK1，作用于細(xì)胞分裂周期蛋白B（cyclin B)，普遍地調(diào)節(jié)著細(xì)胞分裂周期M階段。在體外實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)農(nóng)達(dá)就是通過活的有機(jī)體中15-去磷酸化酪氨酸來遲滯CDK1/cyclin B的激活作用來調(diào)節(jié)細(xì)胞分裂M階段的。這可能就是農(nóng)達(dá)干擾細(xì)胞分裂周期進(jìn)程的方式。
11.3. 癌癥
草甘膦尚未被公眾認(rèn)為是一種致癌物質(zhì)，但對有草甘膦職業(yè)暴露的專業(yè)殺蟲作業(yè)者的樣本研究中，卻揭露出，事實(shí)上該群體多發(fā)性髓質(zhì)瘤的風(fēng)險(xiǎn)很高[259]。骨髓瘤與引起DNA損傷的物質(zhì)有關(guān)，而DNA損害又是長期發(fā)炎性物質(zhì)暴露的后果[259]。這些炎性物質(zhì)，我們已經(jīng)論證過了，就是由草甘膦作用于腸道微生物群還有抑制CYP活性所產(chǎn)生的。作為聚腺苷二磷酸核糖底物（底物，亦作酶作用物)的貧化色氨酸也會導(dǎo)致DNA損傷。
多發(fā)性骨髓瘤是美國每年15%的淋巴造血組織癌病例以及2%的全部癌癥死亡病例的元兇。這些癥候包括骨質(zhì)壞死、高血鈣癥、貧血、腎損害以及越來越脆弱的炎癥易感體質(zhì)。肥胖癥是個(gè)已知的風(fēng)險(xiǎn)因素，草甘膦則能通過引起肥胖以間接的方式增加疾病風(fēng)險(xiǎn)。
事實(shí)上所有的多發(fā)性骨髓瘤都涉及到同一個(gè)基因的失調(diào)，那就是細(xì)胞周期蛋白基因D（cyclin D gene)。該基因的過度表達(dá)會使細(xì)胞偏離正常的細(xì)胞周期控制，并可能轉(zhuǎn)化為惡性表現(xiàn)型。草甘膦抑制細(xì)胞周期蛋白依賴激酶這一事實(shí)，是引致底物（酶作用物)細(xì)胞周期蛋白基因D病理性過度表達(dá)的因素。
另一種與草甘膦暴露關(guān)系密切的癌癥是乳腺癌。強(qiáng)有力的證據(jù)來自對整個(gè)生命期內(nèi)用含有草甘膦的食物喂養(yǎng)老鼠的研究[9]。該研究前文已做介紹：一些雌鼠死于大塊乳腺腫瘤。近年來，美國婦女的乳腺癌發(fā)生率急劇上升，基本上每三個(gè)婦女中就有一個(gè)在有生之年內(nèi)會患乳腺癌。
乳腺癌患病風(fēng)險(xiǎn)與CYP基因CYP1A2和硫酸基轉(zhuǎn)移酶基因SULT1A1的多態(tài)性有關(guān)，而這又與雄性激素和雌性激素的異變表達(dá)有關(guān)，與之相伴的還有絕經(jīng)前的乳腺密度增加（這是乳腺癌的一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素)。參考文獻(xiàn)[263]表明硫酸鹽化能力的削弱會導(dǎo)致性荷爾蒙代謝變緩，進(jìn)而乳腺密度提高，以及罹患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)增加[264]。這表明，草甘膦對CYP1A2和/或硫酸鹽生物利用度的干擾破壞能夠?qū)е骂愃粕鲜龊蠊�。較高的身體質(zhì)量指數(shù)（BMI)與絕經(jīng)期前婦女CYP1A2的低活性相關(guān)（p=0.03)[265]，而且，正如我們所觀測到的，CYP1A2低活性反映了草甘膦對CYP酶組的抑制，這種抑制與草甘膦對色氨酸的耗竭所引起的致肥胖影響以及對eNOS合成硫酸鹽的干擾有關(guān)。
絕經(jīng)后肥胖婦女比瘦一些的婦女罹患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)要高些[266]。對暴露于7,12 - 二甲基苯并蒽（一種會導(dǎo)致老鼠乳腺癌的致癌性化學(xué)物質(zhì))的朱克鼠（Zucker rat)的研究表明，與瘦老鼠相比，肥胖的老鼠更容易患癌，研究結(jié)束時(shí)，有68%的肥胖老鼠得腫瘤，而瘦老鼠僅有32%[267]。皮下脂肪表達(dá)了芳香化酶，這種表達(dá)的增加已被證明能夠通過增加雌性激素的合成而導(dǎo)致罹患乳腺癌的風(fēng)險(xiǎn)增加[268,269]。而炎癥會增加乳腺和脂肪組織中芳香化酶的表達(dá)。我們已經(jīng)證明草甘膦能導(dǎo)致發(fā)炎，這又一次說明了草甘膦與乳腺癌之間的聯(lián)系。
11.4 惡病體質(zhì)
惡病體質(zhì)（肌肉萎縮等)是一種由于癌癥、艾滋病、或者其他慢性炎性疾病導(dǎo)致的常態(tài)身體衰弱綜合征。肌肉群大面積消融是由快速蛋白質(zhì)水解導(dǎo)致的，而這一過程通過蛋白酶體途徑發(fā)生的———在肌肉消融前泛素與特定蛋白質(zhì)發(fā)生耦合反應(yīng)。泛素耦合反應(yīng)由TNF-α激發(fā)，由此促進(jìn)肌肉消解。參考文獻(xiàn)[271]表明TNF-α能通過促細(xì)胞分裂酶原促激酶（MAPK)提高骨骼肌中泛素連接酶基因atrogin1/MAFbx的表達(dá)。因此，由草甘膦暴露導(dǎo)致的發(fā)炎反應(yīng)引起的TNF-α基因表達(dá)過度是惡病體質(zhì)的一個(gè)致病因素。
1974年草甘膦在美國的成功商業(yè)化運(yùn)用使這種除草劑風(fēng)靡全球，很大程度上是由于人們忽視了其人體毒性。草甘膦在2000年的非專利化，使得成本大為降低，全球開始使用草甘膦的通用化產(chǎn)品。據(jù)估算，現(xiàn)在全球有90%的轉(zhuǎn)基因作物有草甘膦抗性。顯然，具有草甘膦抗性的雜草已成為一個(gè)十分棘手的問題，為此在種植抗農(nóng)達(dá)品種的情況下不得不提高草甘膦的用量以對付雜草。
表 1. 美國農(nóng)業(yè)年度草甘膦用量估算表，估算單位：100萬英鎊。數(shù)據(jù)來源:美國環(huán)境局[272]
美國草甘膦用量(估算區(qū)間單位:100萬英鎊)
Year 2001 2003 2005 2007
Range 85–90 128–133 155–160 180–185
今天，美國人每年在農(nóng)場和花園噴灑一億多磅農(nóng)達(dá)，這是孟山都公司最受歡迎的化學(xué)制劑。根據(jù)美國環(huán)保局最近統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)[272]，美國現(xiàn)在占世界除草劑市場的25%。草甘膦于1974年首次注冊登記，自2001年之后已經(jīng)成為美國使用最多的除草劑，使用總量自那之后正如表1中那樣穩(wěn)步提升。2007年是可查數(shù)據(jù)的最早年份，當(dāng)年美國草甘膦使用量據(jù)估計(jì)在1.8到1.85億磅之間，比6年前翻了一倍�！咀g者注，2008年以后的草甘膦用量，似乎被人為隱匿，十分蹊蹺�！�
西式飲食已經(jīng)成為一種工業(yè)化農(nóng)業(yè)中所使用的毒性化學(xué)物質(zhì)的輸送系統(tǒng)。西式飲食主要由玉米、小麥、大豆、蔗糖為原料的加工食品構(gòu)成，這些食品的大量消費(fèi)使農(nóng)業(yè)中使用的有毒化學(xué)物質(zhì)從田間帶到了餐桌。這些化學(xué)物質(zhì)包括殺蟲劑、殺菌劑、除草劑，比如草甘膦等，污染了整個(gè)飲食系統(tǒng)。在過去十年間，美國大量采用了由孟山都公司生產(chǎn)的抗農(nóng)達(dá)農(nóng)作物，具體的，就是大豆、甜菜、玉米這些食品工業(yè)需要的農(nóng)作物原材料。最近Ⅱ-型糖尿病急劇上升值得警惕，這種糖尿病與過量攝入玉米果糖糖漿有關(guān)。而這種糖漿在過去十年中產(chǎn)量提升到史無前例的程度。這種精煉糖現(xiàn)在往往是從使用過草甘膦的轉(zhuǎn)基因玉米種提煉出來的�，F(xiàn)在轉(zhuǎn)基因棉花也利用的越來越多，它作為棉籽油的原料之一，炸出來的油脂由于成本低廉，在土豆條等加工食品中廣泛使用。在最近一次草甘膦敏感型大豆和抗草甘膦大豆的對比研究中發(fā)現(xiàn)抗草甘膦大豆作物葉子對草甘膦的吸收要比敏感型要高些。我們可以推論，與非轉(zhuǎn)基因作物相比，這些轉(zhuǎn)基因作物會在以其為原料的加工食品中產(chǎn)生富集程度更高的草甘膦�！咀g者注，我國糖尿病發(fā)病率的急劇上升，與轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品大量進(jìn)入我國發(fā)生在同一時(shí)期�！�
養(yǎng)殖業(yè)為大部分非農(nóng)業(yè)人口提供食物性動物蛋白。牛、豬、羊、山羊、雞甚至魚蝦等的養(yǎng)殖，都使用被除草劑污染了的轉(zhuǎn)基因糧食和飼料。這樣一來，蛋、黃油、奶酪、牛奶等動物產(chǎn)品都被這些化學(xué)殘留物質(zhì)污染了。谷物和蔗糖作物中草甘膦殘留量最高。除草劑不僅僅使用在抗農(nóng)達(dá)作物上，而且，正如前面提到的，也用作為甘蔗、小麥、抗農(nóng)達(dá)甜菜、菜籽、棉籽等作物的收獲前除濕劑（干燥劑)。
由于之前“草甘膦對人體無害的錯(cuò)誤認(rèn)識”大行其道，有關(guān)食物中草甘膦含量的數(shù)據(jù)難以獲取。美國農(nóng)業(yè)部殺蟲劑數(shù)據(jù)計(jì)劃是一個(gè)志愿計(jì)劃，該計(jì)劃隨機(jī)檢測食品中農(nóng)業(yè)化學(xué)殘留物含量。用以研究的最近數(shù)據(jù)是2010年度的，于20102年5月公布，里面有各種普遍使用農(nóng)藥數(shù)據(jù)，但卻排除了草甘膦和草銨膦（另外一種有機(jī)磷酸鹽肥料)。地球上最為廣泛使用的除草劑殘留量數(shù)據(jù)并不可得，但有趣的是，有關(guān)阿特拉津以及其他類型除草劑的信息卻都可以獲得。與美國農(nóng)業(yè)部交流后，發(fā)現(xiàn)由于缺乏監(jiān)控，沒有相關(guān)數(shù)據(jù)可供使用。但是，在2013年，美國農(nóng)業(yè)部將第一次對草甘膦殘留量信息發(fā)布少量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)僅僅針對大豆。他們解釋說由于缺乏項(xiàng)目資金導(dǎo)致了相關(guān)數(shù)據(jù)不可獲得。
最近，由于使用量和使用頻次增加，草甘膦殘留量也在上升，這又反過來導(dǎo)致雜草的抗藥性增強(qiáng)。結(jié)果就迫使化學(xué)劑生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)要求批準(zhǔn)更高的藥物殘留標(biāo)準(zhǔn)。1999年，歐盟和英國把大豆最大草甘膦允許殘留量從0.1ppm提高到20ppm。美國和阿根廷均向歐洲市場供應(yīng)含草甘膦的大豆，可以預(yù)見美國也會將最大允許殘留量提高到類似水平的。
歐盟現(xiàn)行小扁豆草甘膦殘留量標(biāo)準(zhǔn)為不超過0.1mg/kg，但產(chǎn)業(yè)界提議試圖將標(biāo)準(zhǔn)提高100多倍到10mg/kg，或者15mg/kg。這并非處于安全考慮，而是出于隨著除草劑作為收獲前除濕劑使用，殘留量預(yù)期會上升。這個(gè)行動不可避免地?zé)o視可能對公共健康產(chǎn)生的影響，攝取草甘膦殘留物對動物健康的影響同樣被忽視了�，F(xiàn)行的飼料農(nóng)藥殘留標(biāo)準(zhǔn)與人類的標(biāo)準(zhǔn)完全不一致。動物食草和飼料的最大殘留量標(biāo)準(zhǔn)分別為300和400ppm。顯然環(huán)境保護(hù)局標(biāo)準(zhǔn)被全球產(chǎn)業(yè)大規(guī)模忽略了，而這是以公眾健康和環(huán)境為代價(jià)的。
草甘膦作為美國農(nóng)業(yè)中使用最廣泛的除草劑，現(xiàn)在在全球的使用也與日俱增。其使用量在過去10年中顯著上升，原因如下：（1)2000年該產(chǎn)品專利到期，生產(chǎn)成本大幅下降；（2)采用了抗草甘膦毒性的轉(zhuǎn)基因作物能在僅僅損失一點(diǎn)產(chǎn)量的情況下增加草甘膦用量。孟山都大力鼓吹草甘膦對人體微毒，使農(nóng)民在種植作物時(shí)缺乏起碼的謹(jǐn)慎。
最近，美國自閉癥診斷率上升值得警惕。我們已經(jīng)提到過自閉癥是一種慢性低等級腦病，在大腦中發(fā)生的一系列事件，就是一種使供應(yīng)給大腦的嚴(yán)重耗竭的硫酸鹽得以更新。我們已經(jīng)確定了腸道失調(diào)會產(chǎn)生氨，進(jìn)而引起腦病變反應(yīng)。我們也已經(jīng)指出了草甘膦就是眾多環(huán)境毒素中可能引起腸道失調(diào)和硫酸鹽耗竭的物質(zhì)之一。對有關(guān)草甘膦文獻(xiàn)的回顧毫無疑問的確定了這一懷疑：草甘膦是導(dǎo)致自閉癥最為顯著的環(huán)境毒素。草甘膦普遍存在于我們的食物中，但大多數(shù)管理者認(rèn)為它無毒，使得人們難以注意到這一事實(shí)。草甘膦的關(guān)鍵性病例生物學(xué)影響就是——破壞腸道微生物群，損壞硫酸鹽循環(huán)，干擾CYP酶活性——這很容易解釋自閉癥所具有的特征。
發(fā)育免疫毒性這個(gè)名詞用來描述發(fā)生在生命早期的永久性免疫功能篡改，這種篡改會導(dǎo)致以后過敏癥、哮喘以及自體免疫疾病[278-280]。以上文獻(xiàn)的作者認(rèn)為產(chǎn)前或者生命早期暴露于環(huán)境毒素會導(dǎo)致一種包括高炎性反應(yīng)、細(xì)胞激素體系的破壞這樣的表現(xiàn)型，他們還認(rèn)為生命早期的環(huán)境毒素的過度暴露與今天觀察到的問題情況有關(guān)。很明顯，這些問題常常與自閉癥相聯(lián)系。
與現(xiàn)在流行的草甘膦對人體相對無害的錯(cuò)誤觀點(diǎn)相反，現(xiàn)有證據(jù)足以說明草甘膦是導(dǎo)致現(xiàn)今流行于西化社會中多種慢性疾病和癥狀的重要因素。除了自閉癥外，這些疾病包括腸炎等胃腸道疾病、慢性腹瀉、結(jié)腸炎、克羅恩氏病、肥胖病、心血管疾病、抑郁、癌癥、惡病質(zhì)、阿爾茲海默病、帕金森病、多發(fā)性硬化、肌萎縮側(cè)索硬化，以及其他一些疾病。顯然，草甘膦并非是唯一的導(dǎo)致這些疾病的環(huán)境毒素，但是從邏輯上講，通過人體系統(tǒng)的作用，草甘膦破壞腸道微生物群、損壞血液中硫酸鹽和磷酸鹽的循環(huán)、干擾CYP酶的活性，肯定會導(dǎo)致這些疾病的發(fā)生。并且，草甘膦會破壞身體對其他環(huán)境毒素的解毒能力，這就加強(qiáng)了環(huán)境毒素的毒副作用�；蚩隙ㄔ谶@些易感性中有重要作用，但是基因影響的更多是因草甘膦暴露的而發(fā)展出哪些癥狀，而不是泛泛地影響全部這些癥狀。
我們已經(jīng)解釋過了導(dǎo)致血清素缺乏以及之后的病狀的一系列事件的邏輯過程。這一過程始于草甘膦破壞腸道細(xì)菌色氨酸的生物合成，及其進(jìn)一步被滲透入腸組織以清除有致病細(xì)菌釋放的脂多糖累類物質(zhì)的毒性的巨噬細(xì)胞所隔離。這種致病細(xì)菌的過度繁殖正是由草甘膦引起的。血液硫酸鹽運(yùn)輸能力以及eNOS合成硫酸鹽能力的受損會導(dǎo)致腸道中硫酸鹽的耗竭。腸道細(xì)菌群的破壞、必要的硫酸鹽運(yùn)輸有毒酚醛樹脂化合物暴露、黏多糖硫酸鹽供應(yīng)缺乏，這些都會導(dǎo)致腸胃綜合癥，而這又是幽閉癥的共同癥狀。證據(jù)顯示草甘膦通過以下途徑干擾發(fā)育：抑制芳香化酶的生物合成、干預(yù)視黃酸的分解、干預(yù)CDKs和硫酸鹽供應(yīng)。草甘膦也是影響現(xiàn)在流行的維生素D3缺乏病的因素之一，它會干擾激活肝臟中這種荷爾蒙的CYP酶組的活性。草甘膦分子離液序列低這一特性和其對血液中CYP酶組的破壞結(jié)合在一起，能導(dǎo)致過量的腦血栓和腦出血。這是現(xiàn)今老齡人不得不面對的共同問題。
我們提出了以下觀點(diǎn)：草甘膦對CYP孤酶、eNOS的硫酸鹽合成的破壞導(dǎo)致了血液和所有組織中膽固醇和硫酸鹽的普遍缺乏。前文中，我們已經(jīng)描述了eNOS合成硫酸鹽被破壞將導(dǎo)致糖尿病和心血管疾病。草甘膦引致腸道細(xì)菌過量生物合成氨、吸收受阻導(dǎo)致鋅元素耗竭、作為基底物質(zhì)的色氨酸的失調(diào)導(dǎo)致血清素的耗竭、作為基底物質(zhì)的酪氨酸生物合成受損導(dǎo)致的多巴胺耗竭、由于激活維生素D3合成的CYP酶組活性受損而導(dǎo)致的維生素D3的耗竭、硫酸鹽合成受到干預(yù)而導(dǎo)致的硫酸鹽耗竭，這些都能導(dǎo)致多種大腦疾病，包括幽閉癥、阿爾茲海默�。ɡ夏臧V呆癥)、兒童多動癥、帕金森病、多發(fā)性硬化病和肌萎縮側(cè)索硬化病。
全世界范圍內(nèi)，不同國家的低出生率或者不斷下降的生育率、日益增多的肥胖問題與越來越多的使用草甘膦之間的關(guān)系幾乎是一致的。考慮到在本文中已經(jīng)討論過的原因，可以認(rèn)為草甘膦與這些趨勢間是有關(guān)系的，而且草甘膦使用與幽閉癥和乳腺癌之間有強(qiáng)相關(guān)關(guān)系。應(yīng)當(dāng)運(yùn)用正式的流行病學(xué)方法以更加密切的研究這些問題。
我們認(rèn)為當(dāng)務(wù)之急是全球各個(gè)政府聯(lián)合起來發(fā)起設(shè)立起一個(gè)有效的基金用以支持對評估草甘膦長期影響的獨(dú)立研究。其他一些研究者應(yīng)當(dāng)復(fù)現(xiàn)文獻(xiàn)[9]中終身草甘膦暴露的小鼠腫瘤發(fā)生及夭亡的研究結(jié)果。參考文獻(xiàn)[35]中對雞腸道微生物群的研究也應(yīng)當(dāng)在其他物種上重現(xiàn)實(shí)驗(yàn)，并且參考文獻(xiàn)[39]對大腸桿菌的基因序列的研究也應(yīng)當(dāng)在其他普通腸道細(xì)菌上重新研究實(shí)驗(yàn)。正如生物物理學(xué)定理預(yù)期到的那樣，草甘膦通過其離液序列低的特性破壞硫酸鹽的傳輸這一創(chuàng)新觀點(diǎn)，需要在不同物種間作專門研究，加以驗(yàn)證。這可以通過有甘膦暴露組與對照組間血液中的自由硫酸鹽水平的對比試驗(yàn)完成。文獻(xiàn)[126]中對草甘膦對蜜蜂的影響的研究應(yīng)當(dāng)由其他研究人員重新試驗(yàn)，并且進(jìn)一步研究先前的草甘膦暴露對蜜蜂抗殺蟲劑性的影響。還應(yīng)當(dāng)運(yùn)用更加精確高效的方法檢測食物（文獻(xiàn)[0,283]中的食物)以及水（文獻(xiàn)[284]中的水)中的草甘膦殘留量，這些方法然后也應(yīng)當(dāng)用在檢測其他食品當(dāng)中。我們認(rèn)為，從轉(zhuǎn)基因作物中提煉的植物油如菜籽油、大豆油、玉米油、棉籽油以及大豆蛋白、甜菜蔗糖、高果糖玉米糖漿等，是至關(guān)重要的——這些都是加工食品的不可或缺的原材料。草甘膦也極大可能出現(xiàn)在肉類、雞蛋、奶酪及其他奶制品中——這些產(chǎn)品都是從喂養(yǎng)草甘膦污染的牧草、苜蓿、玉米、大豆的動物身上得到的。
本文詳細(xì)討論了農(nóng)達(dá)除草劑的活性成分草甘膦對人體的毒副作用，論證了草甘膦是如何危害腸道微生物群的，是如何抑制細(xì)胞色素酶組P450的活性的，是如何可能削弱硫酸鹽的輸送的，合理地解釋了現(xiàn)代工業(yè)化世界中流行的絕大部分疾病和癥狀的發(fā)生發(fā)展機(jī)理。草甘膦的危害具有一定的潛伏期，因而其長期效應(yīng)往往并不立即顯現(xiàn)出來。草甘膦通過其生物致病作用，引起的病理學(xué)反應(yīng)包括炎性腸疾、肥胖癥、抑郁、兒童多動癥、幽閉癥、阿爾茲海默病、帕金森癥、肌肉萎縮側(cè)索硬化、多發(fā)性硬化癥、癌癥、惡病質(zhì)、不孕不育、發(fā)育畸形。草甘膦還與其他一些因素一起起協(xié)同作用，比如缺乏日照、某些重要元素比如硫、鋅等攝入不足，草甘膦能夠削弱對一些外源有毒物質(zhì)的解毒作用。
在此我們已經(jīng)研究了草甘膦的毒副作用，及其世界范圍的對人體健康的不利影響，因此，當(dāng)務(wù)之急是進(jìn)行更多的獨(dú)立研究已驗(yàn)證本文得出的結(jié)論，如得到證實(shí)，應(yīng)當(dāng)立即采取行動，徹底地限制草甘膦在農(nóng)業(yè)中的使用。草甘膦在我們的食物中普遍存在，與之前所認(rèn)為的無毒性相反，事實(shí)上它可能是在我們環(huán)境中最具生態(tài)破壞力的化學(xué)物質(zhì)。
這項(xiàng)工作由中國臺灣臺北廣達(dá)電腦提供部分資金支持，并由Qmulus Project贊助。在此感謝三位論文評審專家，他們對本文提供了中肯的建議，使論文大有改進(jìn)。
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(2013-06-14 15:53:17)轉(zhuǎn)載▼http://blog.sina。com。cn/s/blog_4b712d230102e3tm.html| 標(biāo)簽： 文化 |
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