Forscher haben ein gängiges Pestizid mit einem dramatisch erhöhten Risiko für Parkinson in Verbindung gebracht und herausgefunden, wie es die Dopamin produzierenden Nervenzellen im Gehirn schädigen könnte.

Bitte beachte die folgende Vorbemerkung:

Chlorpyrifos ist ein Insektizid, das von Dow Chemical Mitte der 1960er-Jahre eingeführt wurde. Es zählt bis heute zu den am häufigsten eingesetzten landwirtschaftlichen Pestiziden in den USA.^[7] Handelsnamen sind unter anderem Dursban, Empire, Eradex, Lorsban (Dow), Pyrinex und Stipend. In Deutschland wurde Chlorpyrifos unter Namen wie Schwabex, Hyganex, Insektenil, Microsol, Killgerm und Ketolac vertrieben.^[8] Chemisch ist Chlorpyrifos ein Thiophosphorsäureester. In der EU wurde die Zulassung als Wirkstoff in Pflanzenschutzmitteln im Januar 2020 nicht verlängert.^[9]

https://de.wikipedia.org/wiki/Chlorpyrifos

Ein weit verbreitetes Pestizid könnte laut einer neuen Studie der UCLA eine bedeutende Rolle bei der Parkinson-Krankheit spielen. Die Studie ergab ein mehr als 2,5-fach erhöhtes Risiko bei Menschen mit langfristiger Exposition und deckte einen biologischen Mechanismus auf, der zeigt, wie die Chemikalie wichtige Gehirnzellen schädigt. Bildnachweis: Shutterstock

Die in Molecular Neurodegeneration veröffentlichte Studie kombinierte Erkenntnisse von Hunderten von Menschen mit Laborexperimenten, die darauf abzielten, genau aufzudecken, wie das Pestizid das Gehirn beeinflusst. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Chlorpyrifos wichtige Nervenzellen schädigen kann, die an der Bewegungssteuerung beteiligt sind, und möglicherweise eine direkte Rolle bei der Entstehung der Parkinson-Krankheit spielt.

Warum die Parkinson-Krankheit von Bedeutung ist

Die Parkinson-Krankheit ist eine fortschreitende neurologische Erkrankung, von der fast eine Million Amerikaner betroffen sind. Die Erkrankung entsteht, wenn spezialisierte Gehirnzellen, die Dopamin produzieren, nach und nach absterben. Dopamin ist ein Botenstoff, der bei der Steuerung von Bewegung, Koordination und Gleichgewicht hilft.

Wenn der Dopaminspiegel sinkt, können Symptome wie Zittern, Muskelsteifheit, verlangsamte Bewegungen und Schwierigkeiten beim Gleichgewichtshalten auftreten. Obwohl bestimmte genetische Faktoren das Risiko erhöhen können, konzentrieren sich Forscher zunehmend auf Umweltbelastungen, die zur Erkrankung beitragen könnten.

Pestizide haben sich als eines der größten Umweltprobleme herausgestellt. Wissenschaftler vermuten schon seit Langem, dass einige in der Landwirtschaft verwendete Chemikalien das Nervensystem schädigen könnten, doch die Identifizierung spezifischer Pestizide und das Verständnis ihrer Auswirkungen auf das Gehirn stellten bislang eine Herausforderung dar.

Chlorpyrifos wird nach wie vor weit verbreitet eingesetzt

Chlorpyrifos wird seit Jahrzehnten in der Landwirtschaft eingesetzt. Obwohl die Verwendung des Pestizids im privaten Bereich bereits 2001 verboten wurde und die Anwendung in der Landwirtschaft ab 2021 Einschränkungen unterliegt, wird die Chemikalie in den Vereinigten Staaten weiterhin bei einer Vielzahl von Kulturpflanzen eingesetzt und ist in vielen anderen Ländern nach wie vor weit verbreitet.

Da eine Exposition über viele Jahre hinweg erfolgen kann, möchten die Forscher herausfinden, ob Menschen, die in der Nähe von behandelten Feldern gelebt haben, mit langfristigen gesundheitlichen Folgen rechnen müssen.

Erfassung der Exposition und des Parkinson-Risikos

Um diesen Zusammenhang zu untersuchen, analysierten die Forscher Daten von 829 Personen, bei denen die Parkinson-Krankheit diagnostiziert worden war, sowie von 824 Personen ohne diese Erkrankung. Alle Teilnehmer waren in die laufende „Parkinson’s Environment and Genes“-Studie der UCLA eingebunden.

Das Team schätzte die langfristige Chlorpyrifos-Exposition jedes Teilnehmers, indem es kalifornische Aufzeichnungen zum Pestizideinsatz mit Wohn- und Arbeitsadressen kombinierte. So konnten die Forscher ermitteln, wer im Laufe der Zeit wahrscheinlich einer höheren Exposition ausgesetzt war.

Die Ergebnisse zeigten ein auffälliges Muster. Personen, die zu Hause langfristig Chlorpyrifos ausgesetzt waren, hatten ein mehr als 2,5-mal höheres Risiko, an Parkinson zu erkranken, als Menschen, die keiner Exposition ausgesetzt waren.

Wie das Pestizid das Gehirn schädigt

Um besser zu verstehen, warum dieses erhöhte Risiko auftritt, führten die Forscher eine Reihe von Laborexperimenten durch.

Mäuse wurden 11 Wochen lang mit aerosolisiertem Chlorpyrifos exponiert, wobei Inhalationsmethoden zum Einsatz kamen, die die Art und Weise nachahmen sollten, wie Menschen dem Pestizid typischerweise in der Umwelt ausgesetzt sind. Die exponierten Tiere entwickelten Bewegungsstörungen und verloren dopaminproduzierende Neuronen – genau die Art von Gehirnzellen, die bei der Parkinson-Krankheit degenerieren.

Die Forscher beobachteten zudem Anzeichen einer Entzündung im Gehirn sowie eine abnormale Anreicherung von Alpha-Synuclein, einem Protein, das eng mit der Parkinson-Krankheit in Verbindung gebracht wird. Bei Patienten mit dieser Erkrankung kann sich Alpha-Synuclein zu Klumpen ansammeln, die die normale Gehirnfunktion beeinträchtigen.

Eine Störung des Reinigungssystems des Gehirns

Zusätzliche Experimente an Zebrafischen trugen dazu bei, den biologischen Mechanismus hinter der Schädigung aufzudecken.

Die Forscher fanden heraus, dass Chlorpyrifos einen als Autophagie bekannten Prozess stört. Die Autophagie wird oft als das interne Reinigungs- und Recyclingsystem der Zelle beschrieben und entfernt beschädigte Proteine und Zelltrümmer, bevor diese sich ansammeln und Schaden anrichten können.

Wenn dieser Reinigungsprozess gestört war, wurden die Neuronen anfälliger für Schädigungen. Als die Wissenschaftler jedoch die Autophagie wiederherstellten oder das Synuclein-Protein entfernten, waren die Nervenzellen vor Schäden geschützt.

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass das Pestizid zur Entstehung der Parkinson-Krankheit beitragen könnte, indem es die Zellen daran hindert, schädliches Material abzubauen, wodurch sich toxische Proteine im Laufe der Zeit ansammeln können.

Wie geht es weiter?

Die Entdeckung rückt die Autophagie als potenzielles Ziel für zukünftige Therapien in den Fokus, die darauf abzielen, das Gehirn vor pestizidbedingten Schäden zu schützen.

Die Forscher weisen darauf hin, dass der Einsatz von Chlorpyrifos in den Vereinigten Staaten in den letzten Jahren zurückgegangen ist, viele Menschen jedoch vor Einführung der Beschränkungen dem Wirkstoff ausgesetzt waren. Zudem werden weltweit weiterhin ähnliche Pestizide eingesetzt.

Zukünftige Studien werden untersuchen, ob andere häufig verwendete Pestizide die Autophagie auf ähnliche Weise stören und ob Behandlungen, die die natürlichen Reinigungssysteme der Zellen stärken, das Parkinson-Risiko bei exponierten Personen senken könnten.

Die Ergebnisse legen zudem nahe, dass Menschen mit bekannter früherer Chlorpyrifos-Exposition von einer engmaschigeren neurologischen Überwachung profitieren könnten, insbesondere da Forscher die langfristigen Auswirkungen der Pestizidexposition auf die Gehirngesundheit weiter untersuchen.

Expertenmeinung

„Diese Studie identifiziert Chlorpyrifos als spezifischen Umweltrisikofaktor für die Parkinson-Krankheit und nicht nur Pestizide als allgemeine Klasse“, sagte Dr. Jeff Bronstein. „Indem wir den biologischen Mechanismus in Tiermodellen aufgezeigt haben, konnten wir nachweisen, dass dieser Zusammenhang wahrscheinlich kausal ist. Die Entdeckung, dass eine Autophagie-Dysfunktion die Neurotoxizität vorantreibt, weist uns zudem den Weg zu potenziellen therapeutischen Strategien zum Schutz gefährdeter Gehirnzellen.“

Dr. Jeff Bronstein, Professor für Neurologie an der UCLA Health und leitender Autor der Studie