Varför bekämpningsmedel kan orsaka Parkinsons hos vissa människor
Ny forskning avslöjar hur bekämpningsmedlen paraquat och maneb förändrar genuttrycket och kan leda till Parkinsons sjukdom hos människor som är genetiskt utsatta för sjukdomen.
Uppskattningar visar att cirka 50 000 personer i USA diagnostiseras med Parkinsons sjukdom varje år.
Även om det inte exakt är känt vad som orsakar sjukdomen, anses både genetiska och miljömässiga faktorer spela en avgörande roll.
National Institutes of Health (NIH) noterar att miljöexponering av bekämpningsmedel, till exempel, kan öka risken för att utveckla Parkinsons.
Äldre studier har föreslagit att särskilt bekämpningsmedlen paraquat och maneb kan öka sårbarheten för Parkinsons hos personer som redan är genetiskt benägna att utveckla sjukdomen.
Nyare studier har försökt att packa upp de neuronala mekanismer som spelas i denna länk mellan bekämpningsmedel och det neurodegenerativa tillståndet.
Till exempel har vissa studier visat att bekämpningsmedel stör neurogenesen - processen där hjärnan skapar nya nervceller - i hippocampus, som är en viktig hjärnregion för minne och informationsbehandling.
Bekämpningsmedel har denna effekt genom att orsaka genetiska förändringar. Nu avslöjar en ny studie av forskare vid University of Guelph (U of G) i Ontario, Kanada, några av de sätt på vilka bekämpningsmedel orsakar genetiska mutationer, vilket leder till neurodegeneration.
Senior studieförfattare Scott Ryan, professor i molekylär och cellulär biologi vid U of G, förklarar motivationen bakom forskningen. Han konstaterar, "Människor som exponeras för dessa kemikalier har cirka 250 procent högre risk att utveckla Parkinsons sjukdom än resten av befolkningen."
"Vi ville undersöka vad som händer i denna mottagliga befolkning som leder till att vissa människor utvecklar sjukdomen", tillägger professor Ryan.
Resultaten publicerades i tidskriften Federation of American Societies for Experimental Biology.
En av de första studierna som tittade på mänskliga celler
Forskarna använde stamceller från patienter med Parkinsons sjukdom som hade en mutation i genen som var ansvarig för kodning av α-synukleinproteinet.
Minst 30 förändringar i denna gen har associerats med Parkinsons, och a-synukleinproteinklumpar är ett väldokumenterat, om än dåligt förstått, kännetecken för sjukdomen.
För den nya forskningen arbetade forskarna också med normala embryonala celler som de modifierade med genetisk redigering för att replikera den α-synuklein genetiska mutationen.
Prof. Ryan förklarar varför användning av mänskliga celler gör denna studie särskilt värdefull. "Fram till nu", säger han, "var kopplingen mellan bekämpningsmedel och Parkinsons sjukdom huvudsakligen baserad på djurstudier samt på epidemiologisk forskning som visade en ökad risk bland jordbrukare och andra som exponerats för jordbrukskemikalier."
"Vi är en av de första som undersöker vad som händer i mänskliga celler", förklarar professor Ryan.
Stamceller är odifferentierade celler som fortsätter att individualiseras i specifika typer av celler. Prof. Ryan och hans kollegor använde de två typerna av stamceller för att hämta dopaminproducerande nervceller från dem.
Sedan exponerade de dessa dopaminerga neuroner - som är kända för att drabbas mest av Parkinsons sjukdom - för de två bekämpningsmedlen.
Bekämpningsmedel bryter ner nervceller från energi
Det visade sig att neuronerna som hade exponerats för kemikalierna hade felaktiga mitokondrier.
Mitokondrier, även känd som "cellens kraftverk", är organellerna i en cell som förvandlar socker, fetter och proteiner till den energi som vår kropp behöver för att överleva och fungera.
Men den här studien visade att mitokondrier inuti dopaminneuronerna som drabbats av bekämpningsmedel inte kunde röra sig fritt som normalt. Detta "suger" energin ur nervcellerna.
Det är viktigt att nivåerna av kemikalier som används för att försämra dessa nervceller låg under de nivåer som USA: s miljöskyddsmyndighet (EPA) ansåg vara "lägsta observerade negativa effektnivå".
Prof. Ryan säger att detta innebär att vi bör omvärdera EPA: s riktlinjer för dessa två bekämpningsmedel.
"Denna studie visar att alla inte är lika, och dessa säkerhetsstandarder måste uppdateras för att skydda dem som är mer mottagliga och kanske inte ens vet det," tillägger han.
"Människor med en benägenhet för Parkinsons sjukdom påverkas mer av dessa låga exponeringar för jordbrukskemikalier och är därför mer benägna att utveckla sjukdomen."
Prof. Scott Ryan
”Detta är en av anledningarna”, avslutar han, ”varför vissa människor som bor nära jordbruksområden löper högre risk.
