Pesquisadores da UCLA e de Harvard identificaram 10 inseticidas neurotóxicos

Com milhares de pesticidas em uso, uma nova abordagem de triagem pode tornar mais fácil para os pesquisadores determinar quais estão ligados à doença.

Pesquisadores da Universidade da Califórnia, em 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] e Volpet). A maioria dos pesticidas ainda é usada hoje nos Estados Unidos.

Além de sua toxicidade para os neurônios dopaminérgicos, pouco há que una esses pesticidas. Tem uma variedade de tipos de uso, é estruturalmente distinto e não compartilha uma classificação prévia de toxicidade.

Os pesquisadores também testaram a toxicidade de vários pesticidas comumente usados ​​em campos de algodão na mesma época, de acordo com o banco de dados de pesticidas da Califórnia. Combinações contendo trifluralina, um dos herbicidas mais populares na Califórnia, produziram a maior toxicidade. Pesquisas anteriores no Agricultural Health Study, um grande projeto de pesquisa envolvendo aplicadores de pesticidas, também o implicaram na doença de Parkinson.

A Dra. Kimberly Ball, principal autora e professora assistente de neurociência na UCLA, disse que o estudo mostrou que sua abordagem poderia rastrear amplamente pesticidas implicados na doença de Parkinson e entender melhor a força dessas associações.

“Conseguimos envolver mais agentes individuais do que em qualquer outro estudo anterior, e isso foi feito de maneira completamente imparcial”, disse Paul. “Quando você combina esse tipo de exame agnóstico com um modelo de campo a campo, pode identificar quais pesticidas parecem ser muito importantes na doença”.

A seguir, os pesquisadores planejam estudar características epigenéticas e metabólicas relacionadas à exposição usando ômica integrativa para ajudar a caracterizar as vias biológicas que são interrompidas entre pacientes com Parkinson expostos a pesticidas. Estudos mecanísticos mais detalhados dos processos neuronais específicos afetados por pesticidas como trifluralina e cobre também estão em andamento nos Laboratórios Harvard/Brigham e Feminino. O trabalho de laboratório concentra-se em efeitos distintos em neurônios dopaminérgicos e neurônios corticais, que são importantes para o movimento e sintomas cognitivos de pacientes com Parkinson, respectivamente. A ciência básica também está se expandindo para incluir estudos de pesticidas em células não neuronais no cérebro – a glia – a fim de entender melhor como os pesticidas afetam a função dessas células críticas.

Referência: “Pesticide and iPSC Screen Dopaminérgicos Neurons Identifica e Classifica Pesticidas Relacionados à Doença de Parkinson” por 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 de maio de 2023 Disponível aqui Natureza Comunicações.
DOI: 10.1038/s41467-023-38215-z

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