日常接触政府监管部门认定安全剂量的草甘膦可能加剧焦虑并改变动物模型的肠道微生物组。研究人员观察到饮用含该化学物质水的大鼠会对无害物体和声音产生过度警觉。这种行为异常伴随着大脑特定恐惧行为区域的异常变化。相关研究成果已发表于《毒理学前沿》期刊。
草甘膦是全球广泛使用的商业除草剂活性成分，通过阻断植物和细菌特有的化学通路来灭杀杂草。由于人类和哺乳动物细胞缺乏该生物机制，监管机构此前认定该物质对哺乳动物完全无害。美国环境保护署目前将人类长期接触的安全日摄入量设定为每千克体重2.0毫克。
近年来，医疗从业者发现除草剂大量使用与人类心理健康问题存在关联。既往实验室研究也表明，接触该化学物质的啮齿类动物会表现出过度恐惧反应。但此前实验采用的剂量极高，日摄入量达每千克体重500毫克。而政府认定安全的低剂量长期接触对健康的影响尚未得到充分验证。
波多黎各大学医学院研究团队由毛里西奥·卡塞雷斯-查孔、德梅特里奥·西耶拉-梅尔卡多及其同事领衔，旨在探究慢性接触政府批准剂量是否会改变情绪处理机制。研究者推测低剂量但持续性的草甘膦可能逐步影响大脑恐惧行为网络，并可能破坏消化道内影响精神健康的细菌生态平衡。
为验证假设，研究团队将除草剂添加至成年雄性大鼠的饮用水中，严格控制浓度使动物日均摄入量精确达到2.0毫克/千克体重的安全阈值。对照组大鼠饮用普通过滤水。整个暴露期持续16周，期间科学家通过多种心理测试评估动物情绪状态。
实验第四周，研究人员将大鼠置于开放空间测量基础舒适度。此时两组动物行为无明显差异，均等时长探索测试区域中心。早期无效应表明该化学物质可能需要长期累积才能影响大脑功能。
至第十周，行为异常显现：在高架迷宫测试中（含封闭通道与完全暴露的开放通道），饮用除草剂的大鼠探索开放通道的时间显著少于对照组，这是啮齿类焦虑水平升高的典型指标。
四周后，研究人员测试动物对新事物的反应。当引入完全无害的新物体时，正常大鼠会出于觅食天性进行探索，而暴露组大鼠接触新物体时间大幅缩短，更多表现为静止不动或紧贴测试空间边缘。但当引入陌生活体大鼠时，两组社交互动水平相当，表明该物质并未全面抑制社交行为，而是导致动物将无生命物体错误识别为潜在威胁——这种回避无害新事物的行为与人类创伤后应激障碍中的过度警觉高度相似。
最终测试周播放中性音频时，暴露组大鼠对无害声响的冻结反应显著增多。但当声响与轻微足部电击关联时，两组恐惧反应程度一致。实验证实该物质使动物将中性刺激误判为危险，但不影响对真实物理威胁的正常反应。
为探究致恐机制，科学家检测了大鼠脑组织。在杏仁核和前额叶皮层等恐惧行为相关区域，细胞活性变化无统计学意义，表明该物质未过度刺激或损害基础功能。但在终纹床核区域发现细胞活性显著升高——这个深层脑结构主导威胁感知并引发广泛性焦虑。该区域过度活跃与动物过度谨慎的行为观察完全吻合，说明物理层面的大脑结构变化导致动物将安全环境错误解读为高风险区域。
除大脑外，科学家还分析了动物消化道。通过粪便样本基因测序，发现暴露组大鼠肠道微生物组发生异常偏移：乳酸杆菌（严重依赖锰元素的菌群）数量大幅减少。该除草剂会结合并清除循环系统中的锰元素，而乳酸杆菌正是锰营养的主要依赖者。
乳酸杆菌的缺失为情绪改变提供了生物学解释：这类肠道细菌对将膳食蛋白转化为神经递质血清素至关重要。血清素调节情绪，健康大脑中它能抑制焦虑区域活动。缺乏益生菌导致血清素产量下降，使大脑易产生非理性恐惧反应。
研究者指出实验存在局限：仅使用雄性大鼠，无法推断雌性生理反应差异（雌雄啮齿类面对恐惧时的行为策略和微生物组对毒素的敏感性往往不同），后续研究需纳入双性样本。此外，仅在16周实验结束时检测粪便细菌，未能捕捉肠道黏膜深层菌群动态。若在实验过程中多次监测消化道构成，可精确确定菌群衰减时序，验证肠道变化是否先于行为异常发生。
尽管存在局限，本研究首次揭示日常化学暴露改变精神状态的生物学机制。监管机构原基于"动物生物学对该除草剂机制免疫"的假设设定安全阈值，但该物质通过靶向肠道内共生细菌间接影响大脑健康。情绪稳定神经递质的缺失证明环境安全标准可能需要全面重新评估。
该研究《接触除草剂草甘膦导致非理性威胁反应及肠道微生物组成改变》由毛里西奥·卡塞雷斯-查孔、奥斯马里·马丁内斯-古兹曼、赫克托·哈多克-马丁内斯、亚历克西埃尔·菲格罗亚-佩雷斯、西安·罗德里格斯-罗萨多、哈莱尼兹·苏亚雷斯-佩雷斯、劳尔·拉莫斯-桑切斯、菲利帕·戈多伊-维托里诺和德梅特里奥·西耶拉-梅尔卡多共同完成。
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