Почему пестициды могут вызывать болезнь Паркинсона у некоторых людей
Новое исследование показывает, как пестициды паракват и манеб изменяют экспрессию генов и могут привести к болезни Паркинсона у людей, которые генетически предрасположены к этой болезни.
По оценкам, ежегодно около 50 000 человек в США заболевают болезнью Паркинсона.
Хотя точно не известно, что вызывает болезнь, считается, что решающую роль играют как генетические факторы, так и факторы окружающей среды.
Национальные институты здравоохранения (NIH) отмечают, что воздействие пестицидов в окружающей среде, например, может увеличить риск развития болезни Паркинсона.
Более ранние исследования показали, что пестициды паракват и манеб, в частности, могут повысить уязвимость к болезни Паркинсона у людей, которые уже генетически предрасположены к развитию этой болезни.
Более поздние исследования были направлены на раскрытие нейронных механизмов, которые участвуют в этой связи между пестицидами и нейродегенеративным состоянием.
Например, некоторые исследования показали, что пестициды мешают нейрогенезу - процессу, при котором мозг создает новые нейроны - в гиппокампе, который является ключевой областью мозга для памяти и обработки информации.
Пестициды имеют такой эффект, вызывая генетические изменения. Новое исследование, проведенное учеными из Университета Гвельфа (U of G) в Онтарио, Канада, раскрывает некоторые способы, которыми пестициды вызывают генетические мутации, ведущие к нейродегенерации.
Старший автор исследования Скотт Райан, профессор молекулярной и клеточной биологии в Университете штата Нью-Йорк, объясняет мотивацию исследования. Он отмечает: «Люди, подвергающиеся воздействию этих химикатов, подвергаются примерно на 250 процентов более высокому риску развития болезни Паркинсона, чем остальное население».
«Мы хотели исследовать, что происходит в этой восприимчивой группе населения, что приводит к развитию болезни у некоторых людей», - добавляет профессор Райан.
Результаты опубликованы в журнале. Федерация американских обществ экспериментальной биологии.
Одно из первых исследований человеческих клеток
Исследователи использовали стволовые клетки пациентов с болезнью Паркинсона, у которых была мутация в гене, отвечающем за кодирование белка α-синуклеина.
По крайней мере, 30 изменений в этом гене были связаны с болезнью Паркинсона, а скопления белка α-синуклеина являются хорошо задокументированным, хотя и плохо изученным признаком заболевания.
Для нового исследования ученые также работали с нормальными эмбриональными клетками, которые они модифицировали с помощью генетического редактирования, чтобы воспроизвести генетическую мутацию α-синуклеина.
Профессор Райан объясняет, почему использование человеческих клеток делает это исследование особенно ценным. «До сих пор, - говорит он, - связь между пестицидами и болезнью Паркинсона была основана главным образом на исследованиях на животных, а также на эпидемиологических исследованиях, которые продемонстрировали повышенный риск среди фермеров и других лиц, подвергающихся воздействию сельскохозяйственных химикатов».
«Мы одни из первых, кто исследует, что происходит внутри клеток человека», - поясняет профессор Райан.
Стволовые клетки - это недифференцированные клетки, которые затем индивидуализируются в определенные типы клеток. Профессор Райан и его коллеги использовали два типа стволовых клеток для получения из них нервных клеток, продуцирующих дофамин.
Затем они подвергли эти дофаминергические нейроны, которые, как известно, больше всего страдают от болезни Паркинсона, двум пестицидам.
Пестициды истощают нейроны энергии
Было обнаружено, что нейроны, подвергшиеся воздействию химических веществ, имели дефектные митохондрии.
Митохондрии, также известные как «электростанции клетки», представляют собой органеллы внутри клетки, которые превращают сахар, жиры и белки в энергию, необходимую нашему организму для выживания и функционирования.
Но это исследование показало, что митохондрии внутри дофаминовых нейронов, затронутых пестицидами, не могут двигаться свободно, как обычно. Это «высасывало» энергию из нейронов.
Важно отметить, что уровни химических веществ, используемых для поражения этих нейронов, были ниже тех, которые Агентство по охране окружающей среды США (EPA) считает «самым низким наблюдаемым уровнем неблагоприятного воздействия».
Профессор Райан говорит, что это означает, что мы должны пересмотреть рекомендации EPA для этих двух пестицидов.
«Это исследование показывает, что все не равны, и эти стандарты безопасности необходимо обновить, чтобы защитить тех, кто более уязвим и может даже не знать об этом», - добавляет он.
«Люди с предрасположенностью к болезни Паркинсона больше страдают от такого низкого уровня воздействия агрохимикатов и, следовательно, с большей вероятностью разовьются».
Проф. Скотт Райан
«Это одна из причин, - заключает он, - почему некоторые люди, живущие рядом с сельскохозяйственными угодьями, подвергаются более высокому риску.
