Personer som over tid har vært utsatt for klorpyrifos i boligområder, hadde mer enn 2,5 ganger så høy risiko for å utvikle Parkinsons sykdom som personer uten tilsvarende eksponering. Det viser en studie fra UCLA Health, der forskerne også har undersøkt hvordan sprøytemiddelet kan skade nerveceller.

Forsøk i laboratoriet tyder på at klorpyrifos kan forstyrre hjernens evne til å bryte ned skadede proteiner. Når dette vedlikeholdssystemet svikter, kan skadelig materiale hope seg opp i nervecellene og bidra til at celler som er viktige for bevegelseskontroll, går tapt.

Studien er publisert i tidsskriftet Molecular Neurodegeneration. Forskerne understreker samtidig at befolkningsanalysen ikke alene kan bevise at sprøytemiddelet direkte forårsaker Parkinsons sykdom.

Undersøkte nær 1 700 personer

Parkinsons sykdom rammer nær én million amerikanere. Den progressive nevrologiske sykdommen skader gradvis hjerneceller som er involvert i bevegelse, og kan blant annet føre til skjelvinger, muskelstivhet, langsomme bevegelser og problemer med koordinasjon.

Et sentralt kjennetegn ved sykdommen er tapet av nerveceller som produserer dopamin. Signalstoffet gjør det mulig for nerveceller å kommunisere og hjelper hjernen med å styre jevne og kontrollerte bevegelser. Når dopaminnivået synker, blir hjernen dårligere til å regulere bevegelsene.

Arvelige faktorer kan påvirke hvem som utvikler Parkinsons sykdom, men forskere har i økende grad undersøkt hvilken rolle miljøeksponering kan spille. Sprøytemidler er særlig interessante fordi enkelte kjemikalier som brukes mot insekter og andre skadedyr, også kan påvirke biologiske prosesser i nervesystemet.

Klorpyrifos har vært brukt mye i landbruket i flere tiår. Privat bruk i USA ble forbudt i 2001, mens landbruksbruken møtte ytterligere begrensninger i 2021. Sprøytemiddelet brukes likevel fortsatt på mange avlinger i USA og er fortsatt utbredt i andre land.

For å undersøke sammenhengen brukte UCLA-forskerne opplysninger om 829 personer som hadde fått Parkinsons sykdom, og 824 personer uten sykdommen. Alle deltakerne var med i universitetets langvarige studie Parkinson's Environment and Genes, som undersøker hvordan miljøeksponering og arvelige faktorer påvirker risikoen.

Forskerne kombinerte detaljerte registre over bruk av sprøytemidler i California med deltakernes adresser for bolig og arbeidsplass. På den måten kunne de anslå hvor mye klorpyrifos deltakerne kan ha blitt utsatt for over tid, basert på hvor de hadde bodd og arbeidet.

Mus utviklet bevegelsesproblemer

Analysen viste en tydelig sammenheng. Personer med langvarig eksponering for klorpyrifos i boligområder hadde mer enn 2,5 ganger så høy risiko for Parkinsons sykdom som personer uten slik eksponering.

Forskerne påpeker at denne typen befolkningsanalyse ikke kan fastslå at sprøytemiddelet direkte forårsaket sykdommen. Derfor undersøkte de også om klorpyrifos kunne fremkalle den typen hjerneskade som forbindes med Parkinsons sykdom.

Mus ble utsatt for klorpyrifos i aerosolform i elleve uker. Inhalasjon ble valgt for å etterligne en vanlig måte mennesker kan komme i kontakt med sprøytemidler på i miljøet.

Musene som ble utsatt for stoffet, utviklet bevegelsesproblemer og mistet nerveceller som produserer dopamin. Tap av nettopp disse nervecellene er et sentralt trekk ved Parkinsons sykdom.

Forskerne fant også betennelse i dyrenes hjerner og unormale ansamlinger av proteinet alfa-synuklein. Proteinet finnes normalt i nerveceller og har en rolle i cellenes funksjon, men kan samle seg i unormale klumper som er nært knyttet til Parkinsons sykdom.

Funnene viste dermed at klorpyrifos kunne gjenskape flere viktige kjennetegn ved Parkinsons sykdom i forsøksdyr. Det styrker den biologiske støtten for sammenhengen forskerne fant i befolkningsdataene, men endrer ikke begrensningen ved at studien på mennesker ikke alene beviser årsak.

Fant svikt i cellenes oppryddingssystem

For å undersøke mer presist hvordan klorpyrifos skader nerveceller, brukte forskerne sebrafisk. Denne arten brukes ofte i nevrovitenskapelig forskning fordi den gjør det mulig å studere prosesser som er viktige for utvikling og overlevelse av nerveceller.

Forsøkene pekte mot en forstyrrelse i autofagi. Det er en naturlig vedlikeholdsprosess i cellene som hjelper dem med å fjerne skadede proteiner og annet uønsket materiale.

Autofagi fungerer omtrent som et internt resirkuleringssystem. Cellene bryter ned utslitte eller defekte bestanddeler slik at potensielt skadelig materiale ikke hoper seg opp. Prosessen er særlig viktig for nerveceller, som ofte må fungere gjennom et helt liv.

Da klorpyrifos forstyrret dette oppryddingssystemet, samlet skadet materiale seg inne i nervecellene. Dette bidro til at cellene ble svekket og brøt sammen.

Forskerne gjorde samtidig et funn som kan gi retning for videre forskning. Da de gjenopprettet cellenes oppryddingsprosess eller fjernet synukleinproteinet i forsøkene, ble nervecellene beskyttet mot skade.

Det tyder på at de skadelige effektene av sprøytemiddelet delvis kan være avhengige av en biologisk mekanisme som senere kan bli mulig å målrette med behandling. De beskyttende effektene er imidlertid foreløpig bare vist i laboratoriemodeller.

Behov for mer forskning

Resultatene åpner for utvikling av behandlinger som styrker hjernens system for cellulær opprydding og beskytter sårbare nerveceller. Slike behandlinger kan på sikt vise seg nyttige for personer som har vært utsatt for klorpyrifos eller andre sprøytemidler som påvirker lignende prosesser.

Det trengs likevel mer forskning for å finne ut om en styrking av autofagi kan forebygge eller redusere sprøytemiddelrelatert hjerneskade hos mennesker. Forskerne vil også undersøke om andre mye brukte sprøytemidler påvirker de samme mekanismene i cellene.

Selv om bruken av klorpyrifos har gått ned i USA, kan mange mennesker ha vært utsatt for stoffet før begrensningene ble innført. Andre landbruksrelaterte kjemikalier er fortsatt mye brukt.

Funnene kan også gjøre det lettere å identifisere personer med omfattende sprøytemiddeleksponering som kan ha nytte av tettere nevrologisk oppfølging. Tidligere oppdagelse av mulige endringer i hjernefunksjonen kan bli viktig dersom forskere utvikler behandlinger som bremser eller hindrer utviklingen av Parkinsons sykdom.

Dr. Jeff Bronstein, professor i nevrologi ved UCLA Health og studiens seniorforfatter, fremhevet betydningen av å identifisere ett bestemt kjemikalie i stedet for å behandle alle sprøytemidler som én samlet gruppe.

«Denne studien etablerer klorpyrifos som en spesifikk miljømessig risikofaktor for Parkinsons sykdom, ikke bare sprøytemidler som en generell kategori», sa Dr. Jeff Bronstein.

«Ved å vise den biologiske mekanismen i dyremodeller har vi demonstrert at denne sammenhengen sannsynligvis er årsakssammenhengende. Oppdagelsen av at svikt i autofagi driver den nevrotoksiske effekten, peker også mot mulige behandlingsstrategier for å beskytte sårbare hjerneceller.»