Ученые из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе связали длительное воздействие пестицида хлорпирифоса с резким увеличением риска развития болезни Паркинсона. У людей, подвергавшихся воздействию этого химического вещества вблизи своих домов, вероятность развития заболевания была более чем в два раза выше. Лабораторные исследования показали, что хлорпирифос повреждает дофаминовые нейроны и нарушает способность мозга выводить токсичные белковые отложения.
Согласно новым исследованиям Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), широко используемый пестицид может играть значительную роль в развитии болезни Паркинсона. Исследование выявило более чем 2,5-кратное увеличение риска среди людей, подвергающихся длительному воздействию, и обнаружило биологический механизм, показывающий, как это химическое вещество повреждает ключевые клетки головного мозга. (Фото: Shutterstock)
Широко используемый в сельском хозяйстве пестицид может представлять большую угрозу для здоровья мозга, чем считалось ранее. Исследователи из UCLA Health сообщают, что длительное воздействие хлорпирифоса вблизи дома связано с более чем 2,5-кратным увеличением риска развития болезни Паркинсона.
Исследование, опубликованное в журнале Molecular Neurodegeneration , объединило данные, полученные от сотен людей, с лабораторными экспериментами, призванными точно определить, как пестицид воздействует на мозг. Результаты показывают, что хлорпирифос может повреждать критически важные нервные клетки, участвующие в движении, и может играть непосредственную роль в развитии болезни Паркинсона.
Почему болезнь Паркинсона важна
Болезнь Паркинсона — это прогрессирующее неврологическое расстройство, которым страдает около миллиона американцев. Заболевание развивается, когда специализированные клетки головного мозга, вырабатывающие дофамин, постепенно отмирают. Дофамин — это химический мессенджер, который помогает контролировать движения, координацию и равновесие.
По мере снижения уровня дофамина у людей могут возникать такие симптомы, как тремор, мышечная скованность, замедление движений и трудности с поддержанием равновесия. Хотя некоторые генетические факторы могут повышать риск, исследователи все чаще сосредотачиваются на воздействии факторов окружающей среды, которые могут способствовать развитию заболевания.
Пестициды стали одной из главных экологических проблем. Ученые давно подозревали, что некоторые химические вещества, используемые в сельском хозяйстве, могут наносить вред нервной системе, но выявление конкретных пестицидов и понимание того, как они влияют на мозг, оставалось сложной задачей.
Хлорпирифос по-прежнему широко используется.
Хлорпирифос используется в сельском хозяйстве уже несколько десятилетий. Хотя его применение в жилых районах было запрещено в 2001 году, а в сельском хозяйстве введены ограничения в 2021 году, это химическое вещество продолжает использоваться на различных культурах в Соединенных Штатах и остается распространенным во многих других странах.
Поскольку воздействие может продолжаться много лет, исследователи заинтересованы в том, чтобы понять, могут ли люди, проживающие вблизи обработанных полей, столкнуться с долгосрочными последствиями для здоровья.
Отслеживание воздействия факторов риска развития болезни Паркинсона
Для изучения этой связи исследователи проанализировали данные 829 человек с диагнозом болезни Паркинсона и 824 человек без этого заболевания. Все участники были включены в текущее исследование Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе «Окружающая среда и гены при болезни Паркинсона».
Группа исследователей оценила долгосрочное воздействие хлорпирифоса на каждого участника, сопоставив данные об использовании пестицидов в Калифорнии с адресами проживания и работы. Это позволило определить, кто, вероятно, подвергался большему воздействию в течение длительного времени.
Результаты исследования выявили поразительную закономерность. У лиц, длительное время подвергавшихся воздействию хлорпирифоса в жилых помещениях, риск развития болезни Паркинсона был более чем в 2,5 раза выше по сравнению с людьми, не подвергавшимися такому воздействию.
Как пестициды повреждают мозг
Чтобы лучше понять причины повышения риска, исследователи провели серию лабораторных экспериментов.
Мыши подвергались воздействию аэрозольного хлорпирифоса в течение 11 недель с использованием ингаляционных методов, разработанных для имитации того, как люди обычно сталкиваются с этим пестицидом в окружающей среде. У подвергшихся воздействию животных развились проблемы с движением и произошла потеря нейронов, вырабатывающих дофамин, — тех же самых клеток головного мозга, которые дегенерируют при болезни Паркинсона.
Исследователи также обнаружили признаки воспаления в головном мозге и аномальное накопление альфа-синуклеина, белка, тесно связанного с болезнью Паркинсона. У пациентов с этим заболеванием альфа-синуклеин может накапливаться в виде скоплений, которые нарушают нормальную работу мозга.
Сбой в системе очистки мозга
Дополнительные эксперименты на рыбах данио помогли выявить биологический механизм, лежащий в основе повреждений.
Исследователи обнаружили, что хлорпирифос нарушает процесс, известный как аутофагия. Аутофагия, часто описываемая как внутренняя система очистки и переработки клеток, удаляет поврежденные белки и клеточный мусор до того, как они смогут накопиться и причинить вред.
Когда этот процесс очистки нарушался, нейроны становились более уязвимыми для повреждений. Однако, когда ученые восстанавливали аутофагию или удаляли белок синуклеин, нервные клетки оказывались защищены от повреждений.
Эти результаты позволяют предположить, что пестицид может способствовать развитию болезни Паркинсона, препятствуя выведению клетками вредных веществ и позволяя токсичным белкам накапливаться с течением времени.
Что будет дальше?
Это открытие указывает на аутофагию как на потенциальную мишень для будущих методов лечения, направленных на защиту мозга от повреждений, вызванных пестицидами.
Исследователи отмечают, что использование хлорпирифоса в США в последние годы сократилось, но многие люди подвергались его воздействию еще до введения ограничений. Кроме того, аналогичные пестициды продолжают использоваться по всему миру.
В будущих исследованиях будет изучено, нарушают ли другие широко используемые пестициды аутофагию аналогичным образом, и могут ли методы лечения, усиливающие естественные системы очистки клеток, снизить риск развития болезни Паркинсона у лиц, подвергшихся воздействию этих веществ.
Полученные результаты также свидетельствуют о том, что людям, ранее подвергавшимся воздействию хлорпирифоса, может быть полезен более тщательный неврологический мониторинг, особенно в условиях продолжающегося изучения исследователями долгосрочных последствий воздействия пестицидов на здоровье мозга.
Мнение эксперта
«Это исследование устанавливает хлорпирифос как специфический фактор риска развития болезни Паркинсона в окружающей среде, а не просто пестициды как общий класс веществ», — сказал доктор Джефф Бронштейн, профессор неврологии в UCLA Health и старший автор исследования. «Показав биологический механизм на животных моделях, мы продемонстрировали, что эта связь, вероятно, носит причинно-следственный характер. Открытие того, что дисфункция аутофагии приводит к нейротоксичности, также указывает на потенциальные терапевтические стратегии для защиты уязвимых клеток головного мозга».
