Dlaczego pestycydy mogą powodować chorobę Parkinsona u niektórych osób
Nowe badania ujawniają, w jaki sposób pestycydy parakwat i grzywa zmieniają ekspresję genów i mogą prowadzić do choroby Parkinsona u osób z genetycznymi predyspozycjami do tej choroby.
Szacunki pokazują, że każdego roku w Stanach Zjednoczonych diagnozuje się chorobę Parkinsona u około 50 000 osób.
Chociaż nie wiadomo dokładnie, co powoduje chorobę, uważa się, że zarówno czynniki genetyczne, jak i środowiskowe odgrywają kluczową rolę.
National Institutes of Health (NIH) zauważa, że narażenie środowiska na, na przykład, pestycydy może zwiększać ryzyko rozwoju choroby Parkinsona.
Starsze badania sugerują, że w szczególności pestycydy parakwat i grzywa mogą zwiększać podatność na chorobę Parkinsona u osób, które są już genetycznie podatne na zachorowanie.
Nowsze badania miały na celu wyjaśnienie mechanizmów neuronalnych, które odgrywają rolę w związku między pestycydami a stanem neurodegeneracyjnym.
Na przykład niektóre badania wykazały, że pestycydy zakłócają neurogenezę - proces, w którym mózg tworzy nowe neurony - w hipokampie, który jest kluczowym regionem mózgu dla pamięci i przetwarzania informacji.
Pestycydy mają ten efekt, powodując zmiany genetyczne. Teraz nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z University of Guelph (U of G) w Ontario w Kanadzie ujawnia niektóre sposoby, w jakie pestycydy powodują mutacje genetyczne prowadzące do neurodegeneracji.
Starszy autor badań Scott Ryan, profesor biologii molekularnej i komórkowej na Uniwersytecie Gimnazjum, wyjaśnia motywację badań. Jak zauważa: „Osoby narażone na te chemikalia są o około 250% bardziej narażone na rozwój choroby Parkinsona niż reszta populacji”.
„Chcieliśmy zbadać, co dzieje się w tej podatnej populacji, co skutkuje rozwojem choroby u niektórych osób” - dodaje prof. Ryan.
Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Federacja Amerykańskich Towarzystw Biologii Doświadczalnej.
Jedno z pierwszych badań poświęconych komórkom ludzkim
Naukowcy wykorzystali komórki macierzyste od pacjentów z chorobą Parkinsona, którzy mieli mutację w genie odpowiedzialnym za kodowanie białka α-synukleiny.
Co najmniej 30 zmian w tym genie zostało związanych z chorobą Parkinsona, a grudki białka α-synukleiny są dobrze udokumentowaną, choć słabo poznaną cechą charakterystyczną tej choroby.
W ramach nowych badań naukowcy pracowali również z normalnymi komórkami embrionalnymi, które zmodyfikowali za pomocą edycji genetycznej w celu replikacji mutacji genetycznej α-synukleiny.
Prof. Ryan wyjaśnia, dlaczego wykorzystanie ludzkich komórek sprawia, że badanie to jest szczególnie cenne. „Do tej pory”, mówi, „związek między pestycydami a chorobą Parkinsona opierał się głównie na badaniach na zwierzętach, a także badaniach epidemiologicznych, które wykazały zwiększone ryzyko wśród rolników i innych osób narażonych na chemikalia stosowane w rolnictwie”.
„Jako jedni z pierwszych badamy, co dzieje się w ludzkich komórkach” - wyjaśnia prof. Ryan.
Komórki macierzyste to niezróżnicowane komórki, które indywidualizują się w określone typy komórek. Prof. Ryan i jego koledzy wykorzystali dwa typy komórek macierzystych do pozyskania z nich komórek nerwowych wytwarzających dopaminę.
Następnie wystawili neurony dopaminergiczne - o których wiadomo, że są najbardziej dotknięte chorobą Parkinsona - na działanie dwóch pestycydów.
Pestycydy pozbawiają neurony energii
Stwierdzono, że neurony, które były narażone na działanie chemikaliów, miały wadliwe mitochondria.
Mitochondria, zwane także „elektrowniami komórkowymi”, to organelle wewnątrz komórki, które zamieniają cukier, tłuszcze i białka w energię potrzebną naszemu organizmowi do przetrwania i funkcjonowania.
Ale to badanie wykazało, że mitochondria wewnątrz neuronów dopaminowych dotkniętych pestycydami nie mogą poruszać się swobodnie, jak normalnie. To „wysysało” energię z neuronów.
Co ważne, poziomy chemikaliów używanych do osłabiania tych neuronów były poniżej poziomów uznanych przez Amerykańską Agencję Ochrony Środowiska (EPA) za „najniższy obserwowany poziom szkodliwych skutków”.
Prof. Ryan mówi, że oznacza to, że powinniśmy ponownie ocenić wytyczne EPA dotyczące tych dwóch pestycydów.
„To badanie pokazuje, że nie wszyscy są równi, a te normy bezpieczeństwa muszą zostać zaktualizowane, aby chronić tych, którzy są bardziej podatni, a nawet mogą o tym nie wiedzieć” - dodaje.
„Osoby z predyspozycją do choroby Parkinsona są bardziej narażone na te niskie poziomy ekspozycji na substancje agrochemiczne i dlatego są bardziej narażone na rozwój choroby”.
Prof. Scott Ryan
„To jeden z powodów”, podsumowuje, „dlaczego niektórzy ludzie mieszkający w pobliżu obszarów rolniczych są bardziej narażeni.
