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思春期前のモルモットの学習と記憶保持の赤字は、前もって有機リン系殺虫剤マラチオンの低レベルにさらされた
Learning and memory retention deficits in prepubertal guinea pigs prenatally exposed to low levels of the organophosphorus insecticide malathion.
PMID: 32652103 DOI: 10.1016/j.ntt.2020.106914.
抄録
高用量のマラチオン、有機リン（OP）殺虫剤は、世界中の農業、住宅環境、および公衆衛生プログラムで広く使用されており、アセチルコリンエステラーゼ（AChE）の阻害に起因する明確に定義されたトキシドロームを誘発する。しかし、AChE 阻害の閾値を下回るマラチオンレベルへの出生前暴露は、知的障害の併存を伴う自閉症スペクトラム障害を含む神経発達障害のリスクの増加と関連している。本研究では、マラチオンの非AChE阻害用量への出生前暴露は、前社会的種での生活の後半で男性に偏った認知障害に因果関係があるという仮説を検証した。この目的のために、妊娠したモルモットにマラチオン（20mg/kg）またはビヒクル（ピーナッツオイル、0.5ml/kg）を約妊娠53日目と63日目の間に1日1回皮下注射した。このマラチオン投与レジメンは、仔馬と子孫の脳または血液中に有意な AChE 阻害を引き起こさず、子孫の出生後の成長に有意な影響を与えなかった。生後 30 日目頃には、運動活動と非連想学習の一形態である慣れは、マラチオンとピーナッツオイル暴露の子孫の間で同程度であった。しかし、モリス水迷路では、記憶障害に加えて、マラチオンを投与された子供は性差による空間学習の障害が顕著に見られた。これらの結果は、以下のことを示しており、非常に大きな成果をあげている。(i)マラチオンは発達神経毒性であり、(ii)AChE阻害は、妊娠中のマラチオン暴露の安全限界を導出するための適切なバイオマーカーではありません。マラチオンの発達神経毒性の時間と用量依存性、および発達中の脳におけるこの殺虫剤の有害な影響の根底にあるメカニズムを特定するために、継続的な研究が必要である。
High doses of malathion, an organophosphorus (OP) insecticide ubiquitously used in agriculture, residential settings, and public health programs worldwide, induce a well-defined toxidrome that results from the inhibition of acetylcholinesterase (AChE). However, prenatal exposures to malathion levels that are below the threshold for AChE inhibition have been associated with increased risks of neurodevelopmental disorders, including autism spectrum disorder with intellectual disability comorbidity. The present study tested the hypothesis that prenatal exposures to a non-AChE-inhibiting dose of malathion are causally related to male-biased cognitive deficits later in life in a precocial species. To this end, pregnant guinea pigs were injected subcutaneously with malathion (20 mg/kg) or vehicle (peanut oil, 0.5 ml/kg) once daily between approximate gestational days 53 and 63. This malathion dose regimen caused no significant AChE inhibition in the brain or blood of dams and offspring and had no significant effect on the postnatal growth of the offspring. Around postnatal day 30, locomotor activity and habituation, a form of non-associative learning, were comparable between malathion- and peanut oil-exposed offspring. However, in the Morris water maze, malathion-exposed offspring presented significant sex-dependent spatial learning deficits in addition to memory impairments. These results are far reaching as they indicate that: (i) malathion is a developmental neurotoxicant and (ii) AChE inhibition is not an adequate biomarker to derive safety limits of malathion exposures during gestation. Continued studies are necessary to identify the time and dose dependence of the developmental neurotoxicity of malathion and the mechanisms underlying the detrimental effects of this insecticide in the developing brain.
Copyright © 2020. Published by Elsevier Inc.