帕金森病与农药:有什么联系?

科学家发现化学物质可能导致帕金森病的一种方式


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究竟是什么导致了帕金森病,目前还远未弄清楚。但多年来,一条线索一直潜伏在玉米田中。
 
数据证实了这一点:农民比普通人群更容易患上帕金森病。而农药可能是罪魁祸首。十多年的证据表明,接触农药与罹患第二大常见神经退行性疾病(仅次于阿尔茨海默病)的风险升高之间存在明显关联。发表在《神经病学》杂志上的一项新研究提出了一种潜在机制,至少某些农药可能导致帕金森病。
 
无论诱发因素是什么——而且似乎有很多——帕金森病最终会损害大脑中一个称为“黑质致密部”的小型中央弧区中释放多巴胺的神经元。黑质通常向相邻的纹状体供应多巴胺,以帮助协调运动。通过一系列复杂的连接,纹状体信号随后会到达运动皮层,瞧,我们就动起来了。但是,当黑质神经元死亡时,运动功能就会失调,典型的症状就会出现,包括震颤、动作迟缓和僵硬。
 
在 20 世纪 80 年代初,发生了一起悲惨的合成毒品惨案(犹如《绝命毒师》一般)之后,人们开始怀疑农药可能对黑质具有潜在的致命性。患者开始在北加州的急诊室出现,几乎没有反应、僵硬和震颤——换句话说,患有严重的帕金森病。神经学家威廉·朗斯顿博士及其同事以及圣克拉拉县警方进行的精明侦查工作将这起神秘的爆发追溯到了一位流氓化学家和一批劣质产品。他一直试图合成一种“合成海洛因”——而不是他声称的雪锥调味品——然而,他车库实验室的粉末样品中含有微量的杂质,称为 MPTP。事实证明,MPTP 会破坏黑质中的多巴胺能神经元,并导致看起来像晚期帕金森病。所有新患上帕金森病的患者都是注射了受污染产品的海洛因使用者。而且,事实也证明,MPTP 的结构与广泛使用的除草剂百草枯非常相似,这使得一些神经学家将目光转向了农场和农田。
 
2000 年,一项荟萃分析将已确认和推定的农药暴露与帕金森病风险增加联系起来。随后的研究支持了这一联系,包括一项 2006 年的大型研究,该研究对患者进行了九年的跟踪调查。研究结束时,接触过农药的患者患帕金森病的几率高出 70%;对于接触农药的农民和未接触农药的农民,这种风险是相同的,因此,其他一些与农场相关的因素并非罪魁祸首。该研究没有报告具体的毒素,但最近加利福尼亚州森尼维尔的帕金森研究所(由朗斯顿在发现 MPTP 后创立)的研究报告了。作者详细记录了农民及其家人的职业和接触史。百草枯使患帕金森病的风险增加了 2.5 倍。鱼藤酮也被标记为危险因素。
 
农药通过多种方式发挥其神经毒性作用。百草枯和鱼藤酮似乎都通过自由基的产生来损害多巴胺能神经元自由基是带有未配对电子并正在寻找配对物的原子或分子;它们通过从其他分子中窃取电子来对细胞造成重大损害,从而损害其功能。鱼藤酮还可能干扰受损或降解蛋白质的正常神经元清除。有缺陷的蛋白质会积聚,从而破坏各种细胞过程。
 
加州大学洛杉矶分校的一个团队进行的新研究提出了一种新的机制,某些农药可能通过该机制导致帕金森病。它也可能为理解该疾病提供一个重要的线索。该团队此前发现,杀菌剂苯菌灵与帕金森病风险增加有关,并通过抑制一种名为 ALDH 的酶(该酶通常有助于代谢脂肪、蛋白质和酒精等毒素)来损害大脑(某些 ALDH 突变携带者在酒吧里必须悠着点)。ALDH 还可以解毒多巴胺代谢物 DOPAL。当酶无法正常工作时,DOPAL 会在神经元中积聚,这可能解释了帕金森病中多巴胺能神经元的丢失。这一次,作者测试了 26 种农药,首先测试它们对大鼠神经元中 ALDH 活性的影响,然后测试它们与帕金森病的任何流行病学关联。在测试的浓度下,有 11 种农药抑制了 ALDH,其中 8 种可以根据来自 360 名加州农村患者的现有病史纳入研究。所有这 8 种都与帕金森病风险增加有关,并且该酶的 ALDH2 亚型的基因变异进一步增加了接触者的风险。这些发现不仅指出了新的罪魁祸首化合物,而且反映了人们越来越认识到帕金森病是一种多因素疾病,在许多情况下,是由于遗传和环境因素的共同作用。
 
现在认为,至少 10% 的帕金森病例主要是由特定的基因变异引起的,并且估计遗传因素可能导致 20% 到 50% 的病例。携带一些特定突变(在地中海后裔中很常见)的患者患该病的几率接近 100%。尽管如此,正如主要作者杰夫·M·布朗斯坦博士在接受《大众科学》采访时评论的那样,虽然少数病例可能主要是由于特定的遗传或环境风险因素造成的,但最终许多(如果不是大多数)病例可能是由于基因-环境相互作用造成的。这可能解释了为什么农村地区没有爆发帕金森病疫情。尽管有大量的人经常接触农药,但并非每个人都有遗传易感性。
 
当您考虑到多种遗传和环境风险因素共同作用的可能性时,情况会变得极其复杂。很明显,农药通过多种机制对大脑造成严重破坏。因此,农民和其他经常接触农药的人面临着多方面的、可能累积的攻击风险。某些工业溶剂似乎也会增加患帕金森病的可能性。头部外伤,再加上特定的突变,也会增加患病风险。而且,富含鱼类、植物油和种子油中发现的 omega-3 脂肪酸的饮食似乎可以预防该疾病。风险因素和促成因素的列表可以解释帕金森病患者出现的各种症状。有些人早年发病,有些人晚年发病。对许多人来说,经典的运动症状占主导地位;另一些人则出现非运动症状,如睡眠障碍、便秘和抑郁症。没有两个病例是相同的。
 
混淆不仅仅是临床上的。最近的证据表明,帕金森病是许多相关的神经退行性疾病之一,其特点是大脑中异常蛋白质的积累,包括阿尔茨海默病和肌萎缩性脊髓侧索硬化症。它们似乎都是部分遗传、部分环境因素导致的,并且在许多情况下可能都是两者兼而有之。被称为路易小体的神经元蛋白质积累(帕金森病的病理学标志)也存在于阿尔茨海默病患者的大脑中;患有帕金森病的大脑通常含有阿尔茨海默病常见的淀粉样蛋白聚集物。这是一个神经退行性疾病的维恩图。
 
新发现进一步证实,那些以驱赶害虫为生的人应该注意他们患帕金森病的风险会增加,特别是如果他们有其他已知的风险因素,并采取预防措施。他们可以限制接触,避免使用风险较高的化合物。他们可以戴口罩,清理溢出物,并彻底洗手。此外,将 ALDH 与帕金森病病理学联系起来可能代表着朝着确定各种风险因素汇聚的最终共同途径迈出的重要一步,这对于药物开发以及最终对于患者来说,都是一个潜在的圣杯。神经疾病很少是一帆风顺的,而帕金森病也证明了这一点。但是,许多人在寻找更强壮、更健康的作物时遭遇的可怕不幸结果可能使医学离破解这种令人沮丧的复杂疾病又近了一步。

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Bret Stetka was a writer based in New York City and editorial director of Medscape Neurology (a subsidiary of WebMD). His work has appeared in Wired, NPR and the Atlantic. He graduated from the University of Virginia School of Medicine in 2005. Stetka died in 2022.

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