Peneliti UCLA dan Harvard telah mengidentifikasi 10 insektisida neurotoksik

Dengan ribuan pestisida yang digunakan, pendekatan skrining baru dapat mempermudah peneliti untuk menentukan mana yang terkait dengan penyakit.

Para peneliti di University of California, Los Angeles ([{” 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] dan Volpet). Sebagian besar pestisida masih digunakan sampai sekarang di Amerika Serikat.

Selain toksisitasnya terhadap neuron dopaminergik, hanya sedikit yang menyatukan pestisida ini. Ini memiliki berbagai jenis penggunaan, berbeda secara struktural, dan tidak memiliki klasifikasi toksisitas sebelumnya.

Para peneliti juga menguji toksisitas beberapa pestisida yang biasa digunakan di ladang kapas pada waktu yang bersamaan, menurut Database Pestisida California. Kombinasi yang mengandung trifluralin, salah satu herbisida paling populer di California, menghasilkan toksisitas paling tinggi. Penelitian sebelumnya di Studi Kesehatan Pertanian, sebuah proyek penelitian besar yang melibatkan aplikator pestisida, juga berimplikasi pada penyakit Parkinson.

Kimberly Ball, penulis utama dan asisten profesor ilmu saraf di UCLA, mengatakan penelitian tersebut menunjukkan pendekatan mereka dapat menyaring pestisida secara luas yang terlibat dalam penyakit Parkinson dan lebih memahami kekuatan asosiasi ini.

“Kami dapat melibatkan lebih banyak agen individu daripada penelitian lain sebelumnya, dan itu dilakukan dengan cara yang benar-benar tidak memihak,” kata Paul. “Ketika Anda menggabungkan pemeriksaan agnostik semacam ini dengan model lapangan ke lapangan, Anda dapat mengidentifikasi pestisida mana yang tampaknya sangat penting dalam penyakit.”

Para peneliti selanjutnya berencana untuk mempelajari fitur epigenetik dan metabolisme terkait paparan menggunakan omik integratif untuk membantu mengkarakterisasi jalur biologis yang terganggu di antara pasien Parkinson yang terpapar pestisida. Studi mekanistik yang lebih rinci tentang proses saraf spesifik yang dipengaruhi oleh pestisida seperti trifluralin dan tembaga juga sedang dilakukan di Harvard/Brigham dan Laboratorium Wanita. Pekerjaan laboratorium berfokus pada efek berbeda pada neuron dopaminergik dan neuron kortikal, yang masing-masing penting untuk pergerakan dan gejala kognitif pasien Parkinson. Ilmu dasar juga berkembang untuk memasukkan studi pestisida pada sel non-saraf di otak – glia – untuk lebih memahami bagaimana pestisida memengaruhi fungsi sel-sel penting ini.

Referensi: “Layar Pestisida dan iPSC Neuron Dopaminergik Mengidentifikasi dan Mengklasifikasikan Pestisida Terkait Penyakit Parkinson” oleh Kimberly C. Miles Cockburn, Laura K. Thompson, Alexander Kramerman, Elizabeth M. Richie Blair, Yoo Jun Lee, Herr B. Patel, Richard T. Lee, Jeff Bronstein, Lee L. Rubin, Vikram Khurana, Pete Ritz 16 Mei 2023 Tersedia Di Sini Komunikasi Alam.
DOI: 10.1038/s41467-023-38215-z

Penulis lain termasuk Edinson Lucumi Moreno, Jacques Blank, Christina M. Holton, Tim Affeldt, Melissa Furlong, Yo-Yo, Miles Cockburn, Laura K. Thompson, Alexander Kramerman, Elizabeth M. Richie Blair, Yu-Jun Lee, dan Her B .Patel. dan Richard T. Lee, Jeff Bronstein, Lee L. Rubin, Vikram Khurana, dan Betty Ritz.