Исследователи Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Гарварда определили 10 нейротоксичных инсектицидов.

При использовании тысяч пестицидов новый подход к скринингу может облегчить исследователям определение того, какие из них связаны с заболеванием.

Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (см.[{» attribute=»»>UCLA) Health and Harvard University have identified 10 pesticides that significantly damaged neurons implicated in the development of Parkinson’s disease, providing new clues about environmental toxins’ role in the disease.

While environmental factors such as pesticide exposure have long been linked to Parkinson’s, it has been harder to pinpoint which pesticides may raise risk for the neurodegenerative disorder. Just in California, the nation’s largest agricultural producer and exporter, there are nearly 14,000 pesticide products with over 1,000 active ingredients registered for use.

Through a novel pairing of epidemiology and toxicity screening that leveraged California’s extensive pesticide use database, UCLA and Harvard researchers were able to identify 10 pesticides that were directly toxic to dopaminergic neurons. The neurons play a key role in voluntary movement, and the death of these neurons is a hallmark of Parkinson’s.

Further, the researchers found that co-exposure of pesticides that are typically used in combinations in cotton farming were more toxic than any single pesticide in that group.

For this study, published on May 16 in the journal Nature Communications, UCLA researchers examined exposure history going back decades for 288 pesticides among Central Valley patients with Parkinson’s disease who had participated in previous studies. The researchers were able to determine long-term exposure for each person and then, using what they labeled a pesticide-wide association analysis, tested each pesticide individually for association with Parkinson’s. From this untargeted screen, researchers identified 53 pesticides that appeared to be implicated in Parkinson’s – most of which had not been previously studied for a potential link and are still in use.

Those results were shared for lab analysis led by Richard Krolewski, MD, PhD, an instructor of neurology at Harvard and neurologist at Brigham and Women’s Hospital. He tested the toxicity for most of those pesticides in dopaminergic neurons that had been derived from Parkinson’s patients through what’s known as induced pluripotent stem cells, which are a type of “blank slate” cell that can be reprogrammed into neurons that closely resemble those lost in Parkinson’s disease.

The 10 pesticides identified as directly toxic to these neurons included: four insecticides (dicofol, endosulfan, naled, propargite), three herbicides (diquat, endothall, trifluralin), and three fungicides (copper sulfate [basic and pentahydrate] и Вольпет). Большинство пестицидов до сих пор используются в Соединенных Штатах.

Помимо их токсичности для дофаминергических нейронов, мало что объединяет эти пестициды. Он имеет ряд типов использования, структурно отличается и не имеет предшествующей классификации токсичности.

Согласно Калифорнийской базе данных пестицидов, исследователи также проверили токсичность нескольких пестицидов, которые обычно использовались на хлопковых полях примерно в одно и то же время. Комбинации, содержащие трифлуралин, один из самых популярных гербицидов в Калифорнии, обладают наибольшей токсичностью. Предыдущее исследование в рамках крупного исследовательского проекта «Изучение здоровья сельского хозяйства», в котором участвовали специалисты по применению пестицидов, также выявило его причастность к болезни Паркинсона.

Доктор Кимберли Болл, ведущий автор и доцент кафедры неврологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, сказала, что исследование показало, что их подход может широко выявить пестициды, связанные с болезнью Паркинсона, и лучше понять силу этих ассоциаций.

«Мы смогли задействовать больше отдельных агентов, чем в любом другом предыдущем исследовании, и это было сделано совершенно беспристрастно», — сказал Пол. «Когда вы сочетаете этот вид независимого исследования с моделью «от поля к полю», вы можете определить, какие пестициды кажутся очень важными при болезнях».

Затем исследователи планируют изучить эпигенетические и метаболические особенности, связанные с воздействием, используя интегративную омику, чтобы помочь охарактеризовать биологические пути, которые нарушены у пациентов с болезнью Паркинсона, подвергшихся воздействию пестицидов. Более подробные механистические исследования специфических нейронных процессов, на которые воздействуют пестициды, такие как трифлуралин и медь, также проводятся в Harvard/Brigham and Women’s Laboratories. Лабораторная работа сосредоточена на различных воздействиях на дофаминергические нейроны и корковые нейроны, которые важны для двигательных и когнитивных симптомов у пациентов с болезнью Паркинсона соответственно. Фундаментальная наука также расширяется, включая исследования пестицидов на ненейронных клетках мозга — глии — чтобы лучше понять, как пестициды влияют на функцию этих критических клеток.

Ссылка: «Скрининг пестицидов и иПСК дофаминергических нейронов идентифицирует и классифицирует пестициды, связанные с болезнью Паркинсона», Кимберли С. Майлз Кокберн, Лаура К. Томпсон, Александр Крамерман, Элизабет М. Ричи Блэр, Ю Джун Ли, герр Б. Патель, Ричард Т. Ли, Джефф Бронштейн, Ли Л. Рубин, Викрам Курана, Пит Ритц 16 мая 2023 г. Доступно здесь Связь с природой.
DOI: 10.1038/s41467-023-38215-z

Среди других авторов Эдинсон Лукуми Морено, Жак Бланк, Кристина М. Холтон, Тим Аффелдт, Мелисса Ферлонг, Йо-Йо, Майлз Кокберн, Лаура К. Томпсон, Александр Крамерман, Элизабет М. Ричи Блэр, Ю-Джун Ли и Хер Б. , Патель. и Ричард Т. Ли, Джефф Бронштейн, Ли Л. Рубин, Викрам Хурана и Бетти Ритц.