Исследователи выявили 10 пестицидов, токсичных для нейронов, участвующих в болезни Паркинсона

Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Гарварда выявили 10 пестицидов, которые значительно повреждают нейроны, участвующие в развитии болезни Паркинсона, что дает новые сведения о роли токсинов окружающей среды в этом заболевании.

Хотя факторы окружающей среды, такие как воздействие пестицидов, уже давно связаны с болезнью Паркинсона, труднее определить, какие пестициды могут повысить риск развития нейродегенеративного расстройства. Только в Калифорнии, крупнейшем в стране производителе и экспортере сельскохозяйственной продукции, имеется около 14 000 пестицидов с более чем 1000 активных ингредиентов, зарегистрированных для использования.

Благодаря новому сочетанию эпидемиологии и скрининга токсичности с использованием обширной базы данных об использовании пестицидов в Калифорнии, исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Гарварда смогли идентифицировать 10 пестицидов, которые были непосредственно токсичны для дофаминергических нейронов. Нейроны играют ключевую роль в произвольных движениях, и гибель этих нейронов является отличительным признаком 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.

В этом исследовании, опубликованном 16 мая в журнале Nature Communications, исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе изучили историю воздействия 288 пестицидов на протяжении десятилетий 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 пестицидов, протестировали каждый пестицид индивидуально на связь с болезнью Паркинсона. В результате 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 до сих пор используются.

Эти результаты были переданы для лабораторного анализа под руководством Ричарда Кролевски, доктора медицинских наук, преподавателя неврологии в Гарварде и невролога в Женской больнице Бригама. Он проверил токсичность большинства пестицидов в дофаминергических нейронах, полученных 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 потерянные в Болезнь Паркинсона.

В число 10 пестицидов, признанных непосредственно токсичными для этих нейронов, вошли: четыре инсектицида (дикофол, эндосульфан, налед, пропаргит), три гербицида (дикват, эндоталл, трифлуралин) и три фунгицида (сульфат меди [основный и пентагидрат] и фолпет). Большинство пестицидов все еще используются в Соединенных Штатах.

Помимо токсичности для дофаминергических нейронов, эти пестициды мало что объединяет. Они имеют широкий диапазон типов использования, имеют различную структуру и не имеют общей предыдущей классификации токсичности.

Согласно базе данных пестицидов Калифорнии, исследователи также проверили токсичность нескольких пестицидов, которые обычно применяются на хлопковых полях примерно в одно и то же время. Комбинации с трифлуралином, одним из наиболее часто используемых гербицидов в Калифорнии, вызывали наибольшую токсичность. Предыдущие исследования в рамках «Исследования здоровья сельского хозяйства», крупного исследовательского проекта с участием специалистов по применению пестицидов,также выявили связь трифлуралина с болезнью Паркинсона.

Кимберли Пол, доктор философии, ведущий автор и доцент кафедры неврологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, сказала, что исследование продемонстрировало, что их подход может широко проверять наличие пестицидов, вызывающих болезнь Паркинсона, и лучше понимать силу этих связей.

«Мы смогли выявить отдельных агентов больше, чем любое другое исследование раньше, и оно было проведено в совершенно агностической манере», — сказал Пол. «Когда вы объединяете этот тип независимого скрининга с парадигмой «от поля к лабораторному столу», вы можете точно определить пестициды, которые, похоже, весьма важны для заболевания».

В дальнейшем исследователи планируют изучить эпигенетические и метаболомические особенности, связанные с воздействием пестицидов, с помощью интегративной омики, чтобы помочь описать, какие биологические пути нарушаются у пациентов с болезнью Паркинсона, подвергшихся воздействию пестицидов. Более подробные механистические исследования конкретных нейрональных процессов, на которые влияют пестициды, такие как трифлуралин и медь, также проводятся в лабораториях Гарварда/Бригама и Женской лаборатории. Лабораторная работа сосредоточена на различных эффектах на дофаминовые и кортикальные нейроны, которые важны для двигательных и когнитивных симптомов у пациентов с болезнью Паркинсона соответственно. Фундаментальная наука также расширяет свое влияние на изучение воздействия пестицидов на ненейрональные клетки мозга – глию – чтобы лучше понять, как пестициды влияют на функцию этих критически важных клеток.