Автор: Медведев О. С., Факультет фундаментальной медицины МГУ имени М.В. Ломоносова, Национальный исследовательский центр «Здоровое питание»

Генно-модифицированные культуры сои, хлопчатника, кукурузы занимают в мире все большие площади, что вызвано их более высокой урожайностью и появлением вариантов, устойчивых как к действию гербицидов, так к насекомым-вредителям.

ГМ-соя линии MON87701 создаёт инсектицидные токсины, убивающие гусениц некоторых чешуекрылых вредителей. В ДНК этой сои внедрён ген, взятый из почвенной бактерии Bacillus Thuringiensis (или Bt). Белки, производимые соей благодаря этому гену, в желудочно-кишечном тракте насекомого расщепляются до токсинов, которые повреждают стенку его кишечника и клеточные мембраны. Это приводит к гибели насекомых-вредителей.

ГМ-соя линии MON89788, в ДНК которой внедрён ген бактерии Аgrоbасtеrиum tumefaciens, продуцирует белки, делающие её устойчивой к глифосату – главному действующему веществу гербицидов типа RoundUp.

Последствия разработки подобных линий растений оказались прямо противоположными в отношении использования традиционных инсектицидов и гербицидов. При выращивании ГМ-растений, устойчивых к насекомым-вредителям стали значительно меньше использовать традиционных инсектицидов. При использовании ГМ-сои типа MON89788, устойчивой к гербициду Round-Up, использование последнего возросло на порядки, так как стало возможно многократное его использование с целью более эффективного уничтожения сорняков (1).

В последнее время особое внимание привлекают стековые (гибридные) линии генно-модифицированной сои MON87701 x MON89788, созданные компанией «Монсанто». Шрот из такой сои, предназначенный для производства комбикормов, был разрешен для импорта в Россию.

Вопрос о безопасности использования ГМ-продуктов для здоровья человека и сельскохозяйственных животных остается ареной споров и дискуссий как в обществе, так и в научных кругах. Имеются сторонники взгляда об их безопасности для здоровья (2), так и убежденные противники использования этих продуктов (3).

По мнению многих исследователей требуется больше времени для получения научно-обоснованного ответа на этот вопрос. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) разрабатывает методологию для проведения подобных исследований по безопасности генно-модифицированных продуктов (4).

Однако следует рассматривать не только сами комбикорма и продукты питания, произведенные с использованием ГМ-технологий, но и технологические процессы производства таких продуктов. В качестве примера приведем опубликованные данные о современной технологии выращивания генно-модифицированных сои, кукурузы и других культур и использования гербицидов для уничтожения сорняков.

Впервые гербициды на основе глифосата, созданные американской фирмой «Монсанто», появились в 1974 году. Глифосат представляет собой аналог аминокислоты глицина, который способен в растениях блокировать работу фермента EPSP синтазы, что сопровождается угнетением синтеза ароматических аминокислот, и как следствие, синтеза белка, хлорофилла, в результате чего растения погибают. Это вещество является действующим началом широко известного гербицида RoundUp. До 2000 года действовал патент фирмы «Монсанто», а после этого многие фирмы стали выпускать гербициды, содержащие глифосат. Особенно широко стали использовать подобные гербициды для борьбы с сорняками после создания генно-модифицированных растений (сои, кукурузы, хлопка, сахарной свеклы и других) – «Roundup Ready», устойчивых к действию глифосата. Со временем у сорняков развивается устойчивость к действию глифосата, что требует более частого применения гербицида (5). Если в 1987 году по частоте использования глифосат был в мире на 17 месте, то уже в 2001 году он вышел на первое место (6). Ежегодная потребность в глифосате составляет около 500 тыс. тонн (7), а продажи в 2011 году составили 5.6 миллиарда долларов (8).

Глифосат применяется несколько раз во время роста и созревания возделываемой культуры для подсушивания урожая перед уборкой. Производители гербицидов постоянно подчеркивают экономическую необходимость их использования в сельском хозяйстве, т.к. при их применении производство кормовых культур, пшеницы, сои повышается на 4.3 - 7.1%, а если их запретить, то потери для экономики только Европейского Союза составят 1.4 млрд долларов (9).

Что же происходит с глифосатом после обработки растений? Он всасывается растениями, попадает в почву и воду. При деградации около 70% глифосата образуется более короткая молекула - аминометилфосфоновая кислота (aminomethylphosphonic acid или AMPA), которая также обладает гербицидным действием, а ее токсическое действие на человека в несколько раз сильнее, чем самого глифосата. (10)

В уже собранных соевых бобах содержание глифосата и АМРА составляет от 0.18 до 7.2 мг/кг (10). В тканях сельскохозяйственных животных, получавших генно-модифицированными корма, и особенно, в случае сои и других кормовых культур, устойчивых к действию глифосата, зарегистрировано от 0.05 до 1.6 мг/кг глифосата. Особенно высокая концентрация гербицида обнаруживается в почках и печени (10).

В США разрешен довольно высокий максимальный уровень глифосата в питьевой воде - 700 мкг/л, в Австралии еще выше – 1000 мкг/л, тогда как в Европе допустимый уровень поллютанта – менее 0.1 мкг/л (10).

В связи с широким использованием гербицидов на основе глифосата неудивительно, что его небольшие количества обнаруживаются в кормах и продуктах питания (11, 12), в питьевой воде за счет стекания воды с полей в реки и водоемы, проникновения в грунтовые воды (13), человек может получить его с пищей, питьевой водой или в процессе применения RoundUp при борьбе с сорняками (14). Фирмы-производители гербицидов на основе глифосата в течение длительного времени убеждали общественность, что токсичность таких гербицидов для человека очень низка за счет того, что у человека и других млекопитающих отсутствует фермент EPSP-синтаза, на который направлено действие глифосата в растениях. Однако исследования последних лет не подтверждают такую точку зрения. Оказалось, что изучение самого глифосата (в основном на грызунах) недостаточно, так как в состав конечного продукта входят дополнительные вещества, ускоряющие всасывание глифосата и усиливающие его гербицидное действие. Сравнительные исследования глифосата и конечного продукта RoundUp показали, что в опытах in vitro на клетках человека токсичность глифосата составила 2 г/л, тогда как токсичность RoundUp 400 и 450 составила 0.001 г/л (15). В недавно опубликованном исследовании французских авторов также отмечается, что токсичность продукта RoundUp в 125 раз превышает токсичность глифосата, входящего в его состав (16).

Острые отравления глифосатом

В литературе описаны случаи острого отравления гербицидами на основе глифосата. Симптомами острого отравления обычно являются гастроэнтерит, нарушения дыхания, нарушения сознания, снижение артериального давления, почечная недостаточность и шок (17). В подобных случаях суточные дозы глифосата и АМРА составляют или превышают 125 и 5 мкг/кг/день, соответственно (18). В Индии описан случай, когда у человека, проглотившего 75 мл раствора гербицида, содержащего 40.6% глифосата, развился отек легкого (19). Смертельный исход отмечается в среднем в 3.2% случаев, наступает через 20 часов и связан с развитием сердечно-дыхательной недостаточности (20).

Эффекты хронического воздействия глифосата и комплекса RoundUp на здоровье

Возможность оказания негативного влияния глифосата и АМРА основывается на фактах обнаружения остаточных количеств этих соединений в продуктах питания. По данным Европейской организации по безопасности пищевых продуктов в различных образцах было найдено от 0.025 до 2 мг/кг глифосата (21). Результаты недавних исследований свидетельствуют о том, что содержания глифосата может быть еще выше в продуктах и кормах, полученных из генно-модифицированных растений, устойчивых к RoundUp, что связано с более интенсивным использованием гербицидов на этих полях (22, 23). Начиная с 1995 года, когда впервые стали засевать поля генно-модифицированной соей, устойчивой к RoundUp, каждый год на единицу площади (акр) посевов применяли на 0.07 фунта глифосата больше, чем в предыдущем году. В результате к 2012 году более, чем в 2 раза увеличилось применение глифосата на единицу площади посевов сои (23). В США разрешенные уровни глифосата в сельскохозяйственных продуктах являются наивысшими в мире и составляют для семян пищевой сои -20 ррм, тогда как для семян фуражной сои этот уровень еще выше, составляя 100 ррм, а для соевого сена – 200 ррм (23). Естественным следствием являются сообщения об обнаружении значительных количеств глифосата в грудном молоке и моче кормящих матерей в ряде регионов США (27).

В опытах как на клеточных культурах, так и на животных (in vivo) была установлена способность глифосата и RoundUp вызывать окислительный стресс даже в небольших концентрациях. Это связано с их способностью связывать ряд ионов (марганца, меди, кобальта, железа, цинка, кальция и магния, что ведет к нарушению функций митохондрий, нарушению процесса окислительного фосфорилирования и образованию больших количеств активных форм кислорода (24). Наиболее характерным для пищевых токсикантов является поражения почек и печени. Это подтверждается исследованием фермеров в Шри Ланке, которые применяли RoundUp без защитных масок и пили воду с повышенным содержанием глифосата (25). Детальный анализ хронического потребления воды (2 года) с низким содержанием глифосата (0.1 ppb) или RoundUp (45 ng/L глифосата, смешанного с адьювантами) выявил нарушения функций печени и почек к 15 месяцу исследования (3). Повреждение клеток печени включает угнетение активности цитохромоксидазных ферментов CYP1A1/2 and CYP3A, участвующих в метаболизме многих ксенобиотиков. Следствием также может быть снижение концентрации активной формы витамина D-25-гидрокси-витамин-D. Обнаруженные изменения в экспрессии ряда генов отражали нарушения жирового обмена в печени и почках, соответствовали процессам развития фиброза, некроза, нарушениям функции мембран митохондрий и ишемии (3).

В ряде исследований обнаружено негативное влияние глифосата на репродуктивную функцию млекопитающих. Отмечено изменение уровня ароматазы в яичках и нарушения структуры ядра в сперматозоидах крыс, а также нарушения сперматогенеза (26, 27).

Целый ряд эпидемиологических исследований вывил тесную корреляцию между возросшим применением глифосата при производстве устойчивых к RoundUp генно-модифицированных растений и повышением частоты выявления таких нарушений со стороны нервной системы, как развитие аутизма и старческого слабоумия (Таблица 1) (23). Авторы связывают это со способностью глифосата вызывать состояние окислительного стресса не только в периферических органах, но и в мозгу.

Экспериментальные и эпидемиологические исследования свидетельствуют в пользу реального повышения риска развития серьезных заболеваний у человека за счет попадания глифосата с продуктами питания, питьевой водой и при непосредственном использовании в сельском хозяйстве при возделывании генно-модифицированных культур, особенно устойчивых к действию гербицида RoundUp. С учетом известных данных необходимо определять содержания глифосата и его производного АМРА в импортируемых в Россию кормах и продуктах, при производстве которых использованы гибридные линии сои MON87701 x MON89788. 

Литература:

1. Hsaio J. GMOs and Pesticides: Helpful or Harmful? Harvard University, Science in the news, August 10, 2015)
2. Fahlgren N., Bart R., Herrer-Estrella L., et al., Plant Scientists: GM technology is safe. Science, 2016, 351: isssue 6275, p. 824
3. Seralini GE, Clair E, Mesnage R, et al ., Republished study: long-term toxicity of a Roundup herbicide and a Roundup-tolerant genetically modified maize . Environ Sci Eur [Online]2014 , 26 , 14 .
4. Evaluation of Allergenicity of Genetically Modified Foods Report of a Joint FAO/WHO Expert Consultation on Allergenicity of Foods Derived from Biotechnology 22 – 25 January 2001 (http://www.who.int/foodsafety/publications/ec_2001.pdf?ua=1).
5. Edward D. Perry,1Federico Ciliberto, David A. Hennessy, GianCarlo Moschini Genetically engineered crops and pesticide use in U.S. maize and soybeans Sci. Adv. 2016; 2 : e1600850
6. Kiely T, Donaldson D, Grube A. Washington, DC: US Environmental Protection Agency; 2004. Pesticides industry sales and usage2000 and 2001 market estimates.
7. Székács A, Darvas B (2012) Forty years with glyphosate. Herbicides–properties, synthesis and control of weeds Ed Hasaneen, MNAE-G, InTech, Croatia.
8. Krebs C . Farmers look to broader strategies to battle weeds. AG J., 2011, March 11
9. Greim H. , Saltmiras D. , Mostert V.,, Christian Strupp C. Evaluation of carcinogenic potential of the herbicide glyphosate, drawing on tumor incidence data from fourteen chronic/carcinogenicity rodent studies. Crit Rev Toxicol, 2015; 45(3): 185–208
10. Bai SH, Ogbourne SM Glyphosate: environmental contamination, toxicity and potential risks to human health via food contamination. Environ Sci Pollut Res Int. 2016 Oct;23 (19):18988-9001
11. Bohn T, Cuhra M, Traavik T, Sanden M, Fagan J, Primicerio R. Compositional differences in soybeans on the market: glyphosate accumulates in Roundup Ready GM soybeans. Food Chem. 2014;153:207–15.
12. EFSA. The 2011 European Union report on pesticide residues in food. EFSA J. 2014;12:3694.
13. Majewski MS, Coupe RH, Foreman WT, Capel PD. Pesticides in Mississippi air and rain: a comparison between 1995 and 2007. Environ Toxicol Chem. 2014;33:1283–93.
14. Acquavella, J.F., Alexander, B.H., Mandel, J.S., Gustin, C., Baker, B., Chapman, P., Bleeke, M.,. Glyphosate Biomonitoring for Farmers and Their Families: Results from the Farm Family Exposure Study. Environ. Health Perspect. 2003,112, 321–326. doi:10.1289/ehp.6667
15. Gasnier C, Dumont C, Benachour N, Clair E, Chagnon M-C, Séralini GE (2009) Glyphosate-based herbicides are toxic and endocrine disruptors in human cell lines. Toxicol 262:184–191
16. Mesnage R., Defarge N., Spiroux de Vendômois J, Gilles-Eric Séralini Major Pesticides Are More Toxic to Human Cells Than Their Declared Active Principles Biomed Res Int. 2014; 2014: 179691. Published online 2014 Feb 26. doi: 10.1155/2014/179691
17. Beswick E, Millo J. Fatal poisoning with GlySH surfactant herbicide. J Iran Chem Soc. 2011;12:37–9
18. Williams GM, Kroes R, Munro IC Safety evaluation and risk assessment of the herbicide roundup and its active ingredient, glyphosate, for humans. Regul Toxicol Pharmacol 2000, 31:117–165
19. Thakur D.S., Khot R., Joshi P.P., et al., Glyphosate Poisoning with Acute Pulmonary Edema Toxicol Int. 2014 SepDec; 21(3): 328–330. doi: 10.4103/09716580.155389
20. Roberts DM, Buckley NA, Mohamed F, Eddleston M, Goldstein DA, Mehrsheikh A, Bleeke MS, Dawson AH (2010) A prospective observational study of the clinical toxicology of glyphosate-containing herbicides in adults with acute self-poisoning. Clin Toxicol 48: 129–136
21. EFSA (European Food Safety Authority) (2015) Conclusion on the peer review of the pesticide risk assessment of the active substance glyphosate 1. EFSA J 13(11):4302
22. Bøhn T, Cuhra M, Traavik T, Sanden M, Fagan J, Primicerio R (2014) Compositional differences in soybeans on the market: glyphosate accumulates in Roundup Ready GM soybeans. Food Chem 153: 207–215
23. Swanson NL, Leu A, Abrahamson J, Wallet B (2014) Genetically engineered crops, glyphosate and the deterioration of health in the United States of America. J. Organic Systems 9:6–37
24. Mesnage, R, Defarge, N, Spiroux de Vendômois, J, Séralini, G.E, Potential toxic effects of glyphosate and its commercial formulations below regulatory limits, Food and Chemical Toxicology (2015), doi: 10.1016/j.fct.2015.08.012.
25. Jayasumana, C., Paranagama, P., Agampodi, S., Wijewardane, C., Gunatilake, S., Siribaddana, S., 2015. Drinking well water and occupational exposure to Herbicides is associated with chronic kidney disease, in Padavi-Sripura, Sri Lanka. Environ Health 14, 6.
26. Dallegrave, E., Mantese, F.D., Oliveira, R.T., Andrade, A.J.M., Dalsenter, P.R., Langeloh, A., 2007. Pre- and postnatal toxicity of the commercial glyphosate formulation in Wistar rats. Arch. Toxicol. 81, 665–673. doi:10.1007/s00204-006-0170-5
27. Honeycutt Z, Rowlands H (2014) Glyphosate testing report: Findings in American mothers’ breast milk, urine and water. Unpublished report, dated 7 April 2014, available from the websites of “Moms Across America” and “Sustainable Pulse.” (http://www.momsacrossamerica.com/tags/glyphosate)