قد يكون المبيد الحشري المستخدم لعقود من الزمن في الزراعة مرتبطا بزيادة خطر الإصابة بمرض باركنسون، وقد كشف العلماء عن تفسير محتمل لكيفية إتلاف الدماغ.
وجد الباحثون في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس أن الأشخاص الذين تعرضوا لفترة طويلة للكلوربيريفوس، وهو مبيد حشري يستخدم على نطاق واسع، كان لديهم خطر الإصابة بمرض باركنسون أكثر من 2.5 مرة مقارنة بأولئك الذين لم يتعرضوا له. وكشفت التجارب المعملية أيضًا كيف يمكن أن تتداخل المادة الكيميائية مع قدرة الدماغ على إزالة البروتينات التالفة، مما يؤدي إلى فقدان الخلايا العصبية الضرورية للتحكم في الحركة.
الدراسة التي نشرت في التنكس العصبي الجزيئييذهب إلى ما هو أبعد من تحديد العلاقة بين التعرض للمبيدات الحشرية ومرض باركنسون. ومن خلال فحص ما يحدث داخل خلايا الدماغ المتضررة، كشف الباحثون عن آلية بيولوجية يمكن أن توفر في نهاية المطاف طرقا جديدة لحماية الدماغ من التلف.
مبيد حشري شائع ذو صلة مثيرة للقلق بمرض باركنسون
يؤثر مرض باركنسون على ما يقرب من مليون أمريكي. تؤدي الحالة العصبية التقدمية إلى إتلاف خلايا الدماغ المشاركة في الحركة تدريجيًا، وغالبًا ما تسبب الارتعاشات وتيبس العضلات وبطء الحركة وصعوبات في التنسيق.
إحدى السمات المميزة لمرض باركنسون هي فقدان الخلايا العصبية التي تنتج الدوبامين. يسمح هذا الرسول الكيميائي للخلايا العصبية بالتواصل ويساعد الدماغ على تنسيق الحركات السلسة والمتحكم فيها. ومع انخفاض مستويات الدوبامين، يصبح الدماغ أقل قدرة على تنظيم تلك الحركات.
على الرغم من أن العوامل الوراثية الموروثة يمكن أن تؤثر على من يصاب بمرض باركنسون، فقد ركز الباحثون بشكل متزايد على التعرضات البيئية التي قد تساهم أيضًا في الإصابة بالمرض. وللمبيدات الحشرية أهمية خاصة لأن بعض المواد الكيميائية المستخدمة لقتل الحشرات أو الآفات الزراعية الأخرى يمكن أن تتداخل أيضًا مع العمليات البيولوجية في الجهاز العصبي.
لقد تم استخدام الكلوربيريفوس على نطاق واسع في الزراعة منذ عقود. تم حظر استخدامه السكني في الولايات المتحدة في عام 2001، وواجهت التطبيقات الزراعية قيودًا إضافية في عام 2021. ومع ذلك، لا يزال المبيد قيد الاستخدام في العديد من المحاصيل في الولايات المتحدة ويستمر تطبيقه على نطاق واسع في بلدان أخرى.
ونظرًا لأن التعرض ربما حدث قبل سنوات من ظهور الأعراض، فإن فهم التأثيرات المحتملة طويلة المدى للكلوربيريفوس أمر مهم بشكل خاص. إن تحديد مواد كيميائية محددة مرتبطة بمرض باركنسون يمكن أن يساعد الباحثين على تطوير استراتيجيات الوقاية وتحديد ما إذا كان الأفراد الذين تعرضوا سابقًا قد يستفيدون من المراقبة العصبية الإضافية.
وجد الباحثون أكثر من ضعف خطر الإصابة بمرض باركنسون
وللتحقق من العلاقة، قام علماء جامعة كاليفورنيا بفحص معلومات من 829 شخصًا تم تشخيص إصابتهم بمرض باركنسون و824 شخصًا غير مصابين بهذه الحالة. تم تسجيل جميع المشاركين في دراسة باركنسون للبيئة والجينات التي تجريها الجامعة منذ فترة طويلة، والتي تبحث في كيفية تأثير التعرض البيئي والعوامل الموروثة على خطر مرض باركنسون.
قام الباحثون بدمج سجلات تطبيق المبيدات الحشرية التفصيلية في كاليفورنيا مع سجلات العناوين السكنية وأماكن العمل الخاصة بالمشاركين. وقد سمح لهم ذلك بتقدير كمية الكلوربيريفوس التي ربما واجهها الأفراد مع مرور الوقت بناءً على المكان الذي يعيشون ويعملون فيه.
وكشفت النتائج عن وجود ارتباط ملفت للنظر. كان الأشخاص الذين تعرضوا لفترة طويلة للكلوربيريفوس في منازلهم أكثر عرضة للإصابة بمرض باركنسون بمقدار 2.5 مرة مقارنة بأولئك الذين لم يتعرضوا لمثل هذا التعرض.
على الرغم من أن هذا التحليل السكاني لم يتمكن من إثبات أن المبيد الحشري يسبب مرض باركنسون بشكل مباشر، إلا أن الباحثين اتخذوا خطوة إضافية للتحقيق فيما إذا كان الكلوربيريفوس يمكن أن يسبب أنواع تلف الدماغ التي تظهر لدى الأشخاص المصابين بالمرض.
كيف تدمر المبيدات الحشرية خلايا الدماغ
قام الفريق بتعريض الفئران للكلوربيريفوس في شكل رذاذ لمدة 11 أسبوعًا. تم تصميم أسلوب الاستنشاق ليشبه الطريقة الشائعة التي قد يواجه بها الناس المبيدات الحشرية في البيئة.
وقد أصيبت الفئران المكشوفة بصعوبات في الحركة وفقدت الخلايا العصبية المسؤولة عن إنتاج الدوبامين. وكان هذا مهمًا بشكل خاص لأن انحطاط هذه الخلايا العصبية نفسها يعد سمة أساسية لمرض باركنسون.
واكتشف الباحثون أيضًا التهابًا في أدمغة الحيوانات، إلى جانب تراكمات غير طبيعية لبروتين يسمى ألفا سينوكلين.
في الظروف الطبيعية، يوجد ألفا سينوكلين في الخلايا العصبية ويلعب دورًا في عملها. ومع ذلك، يمكن أن يتراكم البروتين في كتل غير طبيعية ترتبط ارتباطًا وثيقًا بمرض باركنسون. تعتبر هذه الرواسب محورًا رئيسيًا للبحث في سبب تدهور بعض خلايا الدماغ تدريجيًا.
وأظهرت النتائج معًا أن التعرض للكلوربيريفوس يمكن أن يعيد إنتاج العديد من الخصائص المهمة لمرض باركنسون في حيوانات المختبر، مما يعزز الأدلة البيولوجية وراء النتائج السكانية البشرية.
اكتشف العلماء خللاً في نظام تنظيف الدماغ
ثم تحول الباحثون إلى أسماك الزرد للتحقيق بالضبط في كيفية تأثير الكلوربيريفوس على الخلايا العصبية. تُستخدم هذه الأسماك الصغيرة بشكل متكرر في أبحاث علم الأعصاب لأنها تسمح للعلماء بدراسة العمليات البيولوجية المرتبطة بتطور الخلايا العصبية وبقائها.
أشارت تجاربهم إلى خلل في عملية الالتهام الذاتي، وهي عملية صيانة خلوية طبيعية تساعد على إزالة البروتينات التالفة وغيرها من المواد غير المرغوب فيها.
تعمل الالتهام الذاتي بشكل يشبه إلى حد كبير نظام إعادة التدوير الداخلي. تستخدمه الخلايا لتكسير المكونات البالية أو المعيبة حتى لا تتراكم المواد الضارة. هذه العملية مهمة بشكل خاص للخلايا العصبية، والتي يجب أن يظل الكثير منها فعالاً طوال حياة الشخص.
عندما يتداخل الكلوربيريفوس مع نظام التنظيف هذا، تتراكم المواد التالفة داخل الخلايا العصبية، مما يساهم في تدهورها.
كما توصل الباحثون إلى اكتشاف مشجع. وعندما استعادوا عملية التنظيف الخلوي أو أزالوا بروتين السينوكلين في تجاربهم، تمت حماية الخلايا العصبية من التلف.
تشير هذه النتيجة إلى أن التأثيرات الضارة للمبيدات الحشرية قد تعتمد جزئيًا على المسار البيولوجي الذي يمكن للباحثين استهدافه بالعلاجات المستقبلية.
استراتيجية جديدة محتملة للحماية من مرض باركنسون
ويثير هذا الاكتشاف إمكانية تطوير علاجات تقوي آليات التنظيف الخلوية في الدماغ وتساعد على حماية الخلايا العصبية الضعيفة. قد تكون مثل هذه العلاجات مفيدة في النهاية للأشخاص الذين يتعرضون للكلوربيريفوس أو المبيدات الحشرية الأخرى التي تعطل عمليات مماثلة.
ومع ذلك، فقد تم إثبات التأثيرات الوقائية حتى الآن في النماذج المختبرية. وستكون هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد ما إذا كان تعزيز الالتهام الذاتي يمكن أن يمنع أو يقلل من تلف الدماغ المرتبط بالمبيدات الحشرية لدى البشر.
يريد العلماء أيضًا التحقق مما إذا كانت المبيدات الحشرية الأخرى شائعة الاستخدام تتداخل مع نفس الآليات الخلوية. وعلى الرغم من انخفاض استخدام الكلوربيريفوس في الولايات المتحدة، إلا أن العديد من الأشخاص تعرضوا له قبل فرض القيود، ولا تزال المواد الكيميائية الزراعية ذات الصلة تستخدم على نطاق واسع.
يمكن أن تساعد النتائج أيضًا في تحديد الأشخاص الذين لديهم تاريخ من التعرض الكبير للمبيدات الحشرية والذين قد يستفيدون من المراقبة العصبية الدقيقة. يمكن أن يصبح التعرف المبكر على التغيرات المحتملة في وظائف المخ ذا أهمية متزايدة حيث يعمل الباحثون على علاجات تبطئ أو تمنع تطور مرض باركنسون.
وشدد الدكتور جيف برونشتاين، أستاذ علم الأعصاب في جامعة كاليفورنيا للصحة والمؤلف الرئيسي للدراسة، على أهمية تحديد مادة كيميائية معينة بدلا من معاملة جميع المبيدات الحشرية كفئة واحدة.
وقال الدكتور جيف برونشتاين: “تحدد هذه الدراسة الكلوربيريفوس كعامل خطر بيئي محدد لمرض باركنسون، وليس فقط المبيدات الحشرية كطبقة عامة”.
“من خلال إظهار الآلية البيولوجية في النماذج الحيوانية، أثبتنا أن هذا الارتباط من المحتمل أن يكون سببيًا. إن اكتشاف أن خلل الالتهام الذاتي يدفع السمية العصبية يوجهنا أيضًا نحو استراتيجيات علاجية محتملة لحماية خلايا الدماغ الضعيفة.”
