Warum Pestizide bei manchen Menschen Parkinson verursachen können
Neue Forschungsergebnisse zeigen, wie die Pestizide Paraquat und Maneb die Genexpression verändern und bei Menschen, die genetisch für die Krankheit prädisponiert sind, zur Parkinson-Krankheit führen können.
Schätzungen zufolge erkranken in den USA jedes Jahr rund 50.000 Menschen an Parkinson.
Obwohl nicht genau bekannt ist, was die Krankheit verursacht, wird angenommen, dass sowohl genetische als auch Umweltfaktoren eine entscheidende Rolle spielen.
Die National Institutes of Health (NIH) stellen fest, dass beispielsweise die Exposition der Umwelt gegenüber Pestiziden das Risiko für die Entwicklung von Parkinson erhöhen kann.
Ältere Studien haben gezeigt, dass insbesondere die Pestizide Paraquat und Maneb die Anfälligkeit für Parkinson bei Menschen erhöhen können, die bereits genetisch anfällig für die Entwicklung der Krankheit sind.
Neuere Studien haben versucht, die neuronalen Mechanismen aufzudecken, die in diesem Zusammenhang zwischen Pestiziden und dem neurodegenerativen Zustand eine Rolle spielen.
Zum Beispiel haben einige Studien gezeigt, dass Pestizide die Neurogenese - den Prozess, bei dem das Gehirn neue Neuronen erzeugt - im Hippocampus stören, einer wichtigen Gehirnregion für die Gedächtnis- und Informationsverarbeitung.
Pestizide haben diesen Effekt, indem sie genetische Veränderungen verursachen. Eine neue Studie von Forschern der University of Guelph (U of G) in Ontario, Kanada, zeigt nun auf, wie Pestizide genetische Mutationen verursachen, die zur Neurodegeneration führen.
Der leitende Studienautor Scott Ryan, Professor für Molekular- und Zellbiologie an der Universität von G, erklärt die Motivation hinter der Forschung. Er stellt fest: "Menschen, die diesen Chemikalien ausgesetzt sind, haben ein um 250 Prozent höheres Risiko, an Parkinson zu erkranken als der Rest der Bevölkerung."
"Wir wollten untersuchen, was in dieser anfälligen Population passiert, was dazu führt, dass einige Menschen die Krankheit entwickeln", fügt Prof. Ryan hinzu.
Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Federation of American Societies for Experimental Biology.
Eine der ersten Studien, die sich mit menschlichen Zellen befassten
Die Forscher verwendeten Stammzellen von Patienten mit Parkinson-Krankheit, die eine Mutation im Gen hatten, das für die Kodierung des α-Synuclein-Proteins verantwortlich ist.
Mindestens 30 Veränderungen in diesem Gen wurden mit Parkinson in Verbindung gebracht, und α-Synuclein-Proteinklumpen sind ein gut dokumentiertes, wenn auch wenig verstandenes Kennzeichen der Krankheit.
Für die neue Forschung arbeiteten die Wissenschaftler auch mit normalen embryonalen Zellen, die sie mithilfe der genetischen Bearbeitung modifizierten, um die genetische Mutation des α-Synucleins zu replizieren.
Prof. Ryan erklärt, warum die Verwendung menschlicher Zellen diese Studie besonders wertvoll macht. "Bis jetzt", sagt er, "beruhte der Zusammenhang zwischen Pestiziden und Parkinson hauptsächlich auf Tierversuchen sowie epidemiologischen Untersuchungen, die ein erhöhtes Risiko bei Landwirten und anderen Personen zeigten, die landwirtschaftlichen Chemikalien ausgesetzt waren."
„Wir sind einer der ersten, der untersucht, was in menschlichen Zellen geschieht“, erklärt Prof. Ryan.
Stammzellen sind undifferenzierte Zellen, die sich in bestimmte Zelltypen individualisieren. Prof. Ryan und seine Kollegen verwendeten die beiden Arten von Stammzellen, um daraus Dopamin-produzierende Nervenzellen abzuleiten.
Dann setzten sie diese dopaminergen Neuronen - von denen bekannt ist, dass sie am stärksten von der Parkinson-Krankheit betroffen sind - den beiden Pestiziden aus.
Pestizide verbrauchen Neuronen an Energie
Es wurde festgestellt, dass die Neuronen, die den Chemikalien ausgesetzt waren, fehlerhafte Mitochondrien hatten.
Mitochondrien, auch als „Kraftwerke der Zelle“ bekannt, sind die Organellen in einer Zelle, die Zucker, Fette und Proteine in die Energie umwandeln, die unser Körper zum Überleben und Funktionieren benötigt.
Diese Studie zeigte jedoch, dass sich die Mitochondrien in den von Pestiziden betroffenen Dopamin-Neuronen nicht frei bewegen konnten, wie sie es normalerweise tun würden. Dies "saugte" die Energie aus den Neuronen.
Wichtig ist, dass die Mengen an Chemikalien, die zur Beeinträchtigung dieser Neuronen verwendet wurden, unter denen lagen, die von der United States Environmental Protection Agency (EPA) als „niedrigste beobachtete Menge an beobachteten Nebenwirkungen“ eingestuft wurden.
Prof. Ryan sagt, dass dies bedeutet, dass wir die EPA-Richtlinien für diese beiden Pestizide neu bewerten sollten.
„Diese Studie zeigt, dass nicht alle gleich sind, und diese Sicherheitsstandards müssen aktualisiert werden, um diejenigen zu schützen, die anfälliger sind und es möglicherweise nicht einmal wissen“, fügt er hinzu.
"Menschen mit einer Veranlagung für die Parkinson-Krankheit sind stärker von diesen geringen Expositionen gegenüber Agrochemikalien betroffen und entwickeln daher mit größerer Wahrscheinlichkeit die Krankheit."
Prof. Scott Ryan
„Dies ist einer der Gründe“, schließt er, „warum manche Menschen, die in der Nähe landwirtschaftlicher Gebiete leben, einem höheren Risiko ausgesetzt sind.
