Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) и Гарвардского университета (Harvard University) определили 10 пестицидов, которые значительно повреждают нейроны, вовлеченные в развитие болезни Паркинсона, что дает новые сведения о роли токсинов окружающей среды в развитии болезни.
Хотя факторы окружающей среды, такие как воздействие пестицидов, уже давно связывают с болезнью Паркинсона, было сложнее определить, какие пестициды могут повышать риск нейродегенеративного расстройства. Только в Калифорнии, крупнейшем национальном производителе и экспортере сельскохозяйственной продукции, насчитывается около 14 000 пестицидов с более чем 1000 активных ингредиентов, зарегистрированных для использования.
Благодаря новому сочетанию эпидемиологии и скрининга токсичности, в котором использовалась обширная база данных по использованию пестицидов в Калифорнии, исследователи Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Гарвардского университета смогли идентифицировать 10 пестицидов, которые были непосредственно токсичными для дофаминергических нейронов. Эти нейроны играют ключевую роль в произвольных движениях, и их гибель является отличительной чертой болезни Паркинсона.
Кроме того, исследователи обнаружили, что совместное воздействие пестицидов, которые обычно используются в комбинациях при выращивании хлопка, было более токсичным, чем любой отдельный пестицид в этой группе.
Для этого исследования, опубликованного в научном журнале Nature Communications, ученые Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе изучили историю воздействия пестицидов на несколько десятилетий для 288 пестицидов среди пациентов Центральной долины с болезнью Паркинсона, которые участвовали в предыдущих исследованиях.
Исследователи смогли определить долгосрочное воздействие для каждого человека, а затем, используя то, что они назвали анализом ассоциации между пестицидами, протестировали каждый пестицид в отдельности на наличие связи с болезнью Паркинсона. На основе этого нецелевого скрининга исследователи выявили 53 пестицида, которые, по—видимому, связаны с болезнью Паркинсона – большинство из которых ранее не изучались на предмет потенциальной связи и все еще используются.
Эти результаты были переданы для лабораторного анализа под руководством Ричарда Кролевски (Richard Krolewski). Он проверил токсичность большинства этих пестицидов на дофаминергических нейронах, которые были получены от пациентов с болезнью Паркинсона с помощью так называемых индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, которые представляют собой тип клеток «чистого листа», которые можно перепрограммировать в нейроны, очень похожие на те, которые потеряны в результате болезни Паркинсона.
10 пестицидов, идентифицированных как непосредственно токсичные для этих нейронов, включали: четыре инсектицида (дикофол, эндосульфан, налед, пропаргит), три гербицида (дикват, эндоталл, трифлуралин) и три фунгицида (сульфат меди [основной и пентагидрат] и фолпет). Большинство пестицидов до сих пор используются в Соединенных Штатах.
Помимо их токсичности для дофаминергических нейронов, мало что объединяет эти пестициды. Они имеют ряд типов использования, структурно различны и не имеют предварительной классификации токсичности.
Согласно базе данных пестицидов Калифорнии, исследователи также проверили токсичность нескольких пестицидов, которые обычно применялись на хлопковых полях примерно в одно и то же время. Комбинации, включающие трифлуралин, один из наиболее часто используемых гербицидов в Калифорнии, давали наибольшую токсичность. Предыдущее исследование в рамках сельскохозяйственного исследования здоровья, крупного исследовательского проекта с участием специалистов по применению пестицидов, также выявило причастность трифлуралина к болезни Паркинсона.
Кимберли Пол (Kimberly Paul), ведущий автор исследования и научный сотрудник кафедры неврологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, сказала, что исследование продемонстрировало, что их подход может широко выявить пестициды, связанные с болезнью Паркинсона, и лучше понять силу этих взаимосвязей.
«Мы смогли привлечь отдельных агентов больше, чем любое другое исследование до этого, и это было сделано совершенно агностическим образом», — комментирует Пол. «Когда вы объединяете этот тип независимого скрининга с парадигмой «поле-лаборатория», вы можете точно определить пестициды, которые выглядят так, как будто они очень важны для развития заболевания».
Затем исследователи планируют изучить эпигенетические и метаболические особенности, связанные с воздействием пестицидов, с помощью интегративной омики, чтобы помочь описать, какие биологические пути нарушены у пациентов с болезнью Паркинсона, подвергшихся воздействию пестицидов. Более подробные механистические исследования конкретных нейронных процессов, на которые воздействуют пестициды, такие как трифлуралин и медь, также проводятся в лабораториях Harvard/Brigham и Women’s.
Лабораторная работа сосредоточена на различных эффектах на дофаминовые нейроны и нейроны коры, которые важны для двигательных и когнитивных симптомов у пациентов с болезнью Паркинсона соответственно. Фундаментальная наука также расширяется за счет изучения воздействия пестицидов на ненейронные клетки головного мозга – глию — чтобы лучше понять, как пестициды влияют на функцию этих критически важных клеток.
Авторы другого исследования утверждают, что регулярные физические упражнения снижают риск болезни Паркинсона.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
