LOS ANGELES / LONDON (IT BOLTWISE) – Neue Forschungen der University of California, Los Angeles, zeigen, dass das weit verbreitete Pestizid Chlorpyrifos das Risiko für Parkinson erhöhen könnte. Die Studie verbindet jahrzehntelange Daten mit Tiermodellen und zeigt, wie das Pestizid das zelluläre Reinigungssystem des Gehirns stört, was zur Ansammlung toxischer Proteine führt.
Chlorpyrifos, ein häufig eingesetztes Pestizid in der Landwirtschaft, steht im Verdacht, das Risiko für die Entwicklung der Parkinson-Krankheit erheblich zu erhöhen. Eine aktuelle Studie der University of California, Los Angeles, kombiniert jahrzehntelange Daten von Menschen mit Tiermodellen, um zu zeigen, wie dieser spezifische chemische Stoff Gehirnzellen schädigt. Die Forschungsergebnisse, die in der Fachzeitschrift Molecular Neurodegeneration veröffentlicht wurden, deuten darauf hin, dass das Pestizid das zelluläre Reinigungssystem des Gehirns stört, was zur Ansammlung toxischer Proteine führt.
Parkinson ist eine neurodegenerative Erkrankung, die durch den fortschreitenden Tod von Dopamin-produzierenden Neuronen gekennzeichnet ist. Diese Zellen sind entscheidend für die Kontrolle der körperlichen Bewegung. Ihr Absterben führt zu Symptomen wie Zittern, Steifheit und Gleichgewichtsstörungen. Während genetische Mutationen nur einen kleinen Prozentsatz der Fälle ausmachen, sind die Ursachen der meisten Fälle unbekannt. Wissenschaftler vermuten, dass Umweltfaktoren die Haupttreiber für die meisten Patienten sind.
Um diese Lücke zu schließen, führte ein Forscherteam unter der Leitung von Jeff Bronstein und Kazi Md Mahmudul Hasan an der UCLA eine mehrschichtige Untersuchung durch. Ziel war es, über einfache Assoziationen hinauszugehen und zu bestimmen, ob Chlorpyrifos biologisch in der Lage ist, die Pathologie von Parkinson zu verursachen. Chlorpyrifos ist ein Organophosphat-Insektizid, das seit den 1960er Jahren in der Landwirtschaft weit verbreitet ist. Während seine Verwendung in Wohngebieten in den USA vor zwei Jahrzehnten verboten wurde, bleibt es ein Werkzeug für die kommerzielle Landwirtschaft.
Die Untersuchung begann mit einer epidemiologischen Analyse unter Verwendung der Parkinson’s Environment and Genes-Studie. Dieses groß angelegte Projekt verfolgt Bewohner in drei landwirtschaftlichen Bezirken im kalifornischen Central Valley. Das Team untersuchte Daten von 829 Parkinson-Patienten und verglich sie mit 824 gesunden Kontrollpersonen aus denselben Gemeinden. Die Analyse ergab Hinweise darauf, dass Menschen, die in Gebieten mit hohen Chlorpyrifos-Anwendungen lebten oder arbeiteten, ein signifikant höheres Risiko hatten, an Parkinson zu erkranken.
Um diese statistischen Beobachtungen zu überprüfen, führten die Wissenschaftler Experimente an Mäusen durch. Sie entwickelten ein System, um die Tiere dem aerosolisierten Chlorpyrifos auszusetzen. Diese Inhalationsmethode wurde gewählt, um zu simulieren, wie Menschen dem Pestizid in der Nähe von landwirtschaftlichen Feldern typischerweise begegnen. Die Mäuse wurden elf Wochen lang dem Pestiziddampf ausgesetzt. Nach der Expositionsperiode zeigten die Mäuse motorische Defizite, die den motorischen Rückgang bei menschlichen Patienten widerspiegelten.
Die Untersuchung der Mäusegehirne zeigte andere Merkmale der Erkrankung. Die Forscher fanden erhöhte Mengen an Alpha-Synuclein, einem Protein, das sich in den Gehirnen von Parkinson-Patienten falsch faltet und verklumpt. Zusätzlich zu diesen Proteinaggregaten zeigten die Gehirne Anzeichen von Entzündungen. Mikroglia, die Immunzellen des Gehirns, hatten sich in einen aktivierten Zustand versetzt. Diese Zellen ändern typischerweise ihre Form, wenn sie auf Schäden oder Toxine reagieren, und die Mikroglia in den exponierten Mäusen zeigten das runde, geschwollene Erscheinungsbild, das für Neuroinflammation charakteristisch ist.
Die Forscher wandten sich dann Zebrafischen zu, um den molekularen Mechanismus zu entdecken, der diese Toxizität antreibt. Zebrafische sind wertvolle Modelle für diese Art von Forschung, da sie in ihrem Larvenstadium transparent sind. Dies ermöglicht es Wissenschaftlern, Neuronen und zelluläre Prozesse in einem lebenden Organismus zu visualisieren. Das Team entdeckte, dass Chlorpyrifos einen zellulären Prozess namens Autophagie beeinträchtigt. Autophagie fungiert als Abfallentsorgungs- und Recyclingsystem für Zellen. In den Neuronen, die Chlorpyrifos ausgesetzt waren, stockte diese Reinigungsmaschinerie, was zur Ansammlung von Abfallprodukten führte.
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