W badaniu UCLA-Harvard zidentyfikowano 10 obecnie stosowanych insektycydów, które znacząco uszkadzają neurony związane z chorobą Parkinsona. W badaniu wykorzystano kalifornijską bazę danych pestycydów, aby znaleźć pestycydy, które są toksyczne dla neuronów dopaminergicznych, które są niezbędne do dobrowolnego przemieszczania się. Badania ujawniły 53 pestycydy potencjalnie powiązane z chorobą Parkinsona, z zastrzeżoną mieszanką stosowaną w uprawie bawełny wykazującą zwiększoną toksyczność. Przyszłe badania skupią się na zaburzeniach biologicznych powodowanych przez te pestycydy u pacjentów z chorobą Parkinsona.
Przy tysiącach używanych pestycydów nowe podejście do badań przesiewowych może ułatwić naukowcom określenie, które z nich są powiązane z chorobą.
Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles ([{” attribute=””>UCLA) Health and Harvard University have identified 10 pesticides that significantly damaged neurons implicated in the development of Parkinson’s disease, providing new clues about environmental toxins’ role in the disease.
While environmental factors such as pesticide exposure have long been linked to Parkinson’s, it has been harder to pinpoint which pesticides may raise risk for the neurodegenerative disorder. Just in California, the nation’s largest agricultural producer and exporter, there are nearly 14,000 pesticide products with over 1,000 active ingredients registered for use.
Through a novel pairing of epidemiology and toxicity screening that leveraged California’s extensive pesticide use database, UCLA and Harvard researchers were able to identify 10 pesticides that were directly toxic to dopaminergic neurons. The neurons play a key role in voluntary movement, and the death of these neurons is a hallmark of Parkinson’s.
Further, the researchers found that co-exposure of pesticides that are typically used in combinations in cotton farming were more toxic than any single pesticide in that group.
For this study, published on May 16 in the journal Nature Communications, UCLA researchers examined exposure history going back decades for 288 pesticides among Central Valley patients with Parkinson’s disease who had participated in previous studies. The researchers were able to determine long-term exposure for each person and then, using what they labeled a pesticide-wide association analysis, tested each pesticide individually for association with Parkinson’s. From this untargeted screen, researchers identified 53 pesticides that appeared to be implicated in Parkinson’s – most of which had not been previously studied for a potential link and are still in use.
Those results were shared for lab analysis led by Richard Krolewski, MD, PhD, an instructor of neurology at Harvard and neurologist at Brigham and Women’s Hospital. He tested the toxicity for most of those pesticides in dopaminergic neurons that had been derived from Parkinson’s patients through what’s known as induced pluripotent stem cells, which are a type of “blank slate” cell that can be reprogrammed into neurons that closely resemble those lost in Parkinson’s disease.
The 10 pesticides identified as directly toxic to these neurons included: four insecticides (dicofol, endosulfan, naled, propargite), three herbicides (diquat, endothall, trifluralin), and three fungicides (copper sulfate [basic and pentahydrate] i Volpeta). Większość pestycydów jest nadal używana w Stanach Zjednoczonych.
Oprócz ich toksyczności dla neuronów dopaminergicznych niewiele łączy te pestycydy. Ma szereg rodzajów zastosowań, jest strukturalnie odmienny i nie ma wcześniejszej klasyfikacji toksyczności.
Naukowcy przetestowali również toksyczność wielu pestycydów, które są powszechnie stosowane na polach bawełny mniej więcej w tym samym czasie, zgodnie z kalifornijską bazą danych pestycydów. Najbardziej toksyczne są kombinacje zawierające trifluralinę, jeden z najpopularniejszych herbicydów w Kalifornii. Wcześniejsze badania w ramach Agricultural Health Study, dużego projektu badawczego obejmującego aplikatory pestycydów, również wykazały związek z chorobą Parkinsona.
Dr Kimberly Ball, główna autorka i adiunkt neurobiologii na UCLA, powiedziała, że badanie wykazało, że ich podejście może w szerokim zakresie przeszukiwać pestycydy związane z chorobą Parkinsona i lepiej zrozumieć siłę tych powiązań.
„Byliśmy w stanie zaangażować więcej indywidualnych agentów niż w jakimkolwiek innym wcześniej badaniu i zrobiliśmy to w całkowicie bezstronny sposób” – powiedział Paul. „Kiedy połączysz tego rodzaju badanie agnostyczne z modelem pola do pola, możesz zidentyfikować, które pestycydy wydają się być bardzo ważne w chorobie”.
Następnie naukowcy planują zbadać cechy epigenetyczne i metaboliczne związane z ekspozycją, używając omiki integracyjnej, aby pomóc scharakteryzować szlaki biologiczne, które są zakłócone u pacjentów z chorobą Parkinsona narażonych na działanie pestycydów. Bardziej szczegółowe badania mechanistyczne konkretnych procesów neuronalnych, na które mają wpływ pestycydy, takie jak trifluralina i miedź, są również prowadzone w laboratoriach Harvard/Brigham i Women’s Laboratories. Prace laboratoryjne koncentrują się na odmiennym wpływie na neurony dopaminergiczne i neurony korowe, które są ważne odpowiednio dla objawów ruchowych i poznawczych pacjentów z chorobą Parkinsona. Nauka podstawowa rozszerza się również o badania pestycydów na komórkach nieneuronalnych w mózgu — gleju — w celu lepszego zrozumienia, w jaki sposób pestycydy wpływają na funkcje tych krytycznych komórek.
Odniesienie: „Pesticide and iPSC Screen Dopaminergic Neurons identyfikuje i klasyfikuje pestycydy związane z chorobą Parkinsona” autorstwa Kimberly C. Miles Cockburn, Laura K. Thompson, Alexander Kramerman, Elizabeth M. Richie Blair, Yoo Jun Lee, Herr B. Patel, Richard T. Lee, Jeff Bronstein, Lee L. Rubin, Vikram Khurana, Pete Ritz 16 maja 2023 r. Dostępne tutaj Komunikacja natury.
DOI: 10.1038/s41467-023-38215-z
Inni autorzy to Edinson Lucumi Moreno, Jacques Blank, Christina M. Holton, Tim Affeldt, Melissa Furlong, Yo-Yo, Miles Cockburn, Laura K. Thompson, Alexander Kramerman, Elizabeth M. Richie Blair, Yu-Jun Lee i Her B. Patel. oraz Richard T. Lee, Jeff Bronstein, Lee L. Rubin, Vikram Khurana i Betty Ritz.
„Podróżujący ninja. Rozrabiaka. Badacz bekonów. Ekspert od ekstremalnych alkoholi. Obrońca zombie.”
