Chlorpyrifos und Parkinson: Langfristige Belastung erhöht das Risiko

Ein chemischer Stoff zum Schutz von Nutzpflanzen könnte das menschliche Gehirn über längere Zeit unbemerkt schädigen. Forschende von UCLA Health haben einen deutlichen Zusammenhang zwischen einer langfristigen Belastung durch das Pestizid Chlorpyrifos und der Parkinson-Krankheit festgestellt.

Die Erkrankung beeinträchtigt die Bewegungsfähigkeit und führt zu Zittern, Muskelsteifheit sowie verlangsamten Bewegungen. Laut der Studie hatten Menschen, die in der Nähe von Gebieten mit Chlorpyrifos-Einsatz lebten, ein mehr als 2.5-fach höheres Risiko, an Parkinson zu erkranken.

Die Untersuchung verknüpft Daten von Menschen mit Laborversuchen und zeigt damit sowohl das Risiko als auch den zugrunde liegenden Mechanismus.

Was ist die Parkinson-Krankheit?

Die Parkinson-Krankheit ist eine fortschreitende Erkrankung des Gehirns. Sie schädigt bestimmte Nervenzellen, die Dopamin erzeugen – einen Botenstoff, der für die Steuerung von Bewegungen wichtig ist.

Wenn diese Zellen absterben, verliert der Körper zunehmend die Fähigkeit, Bewegungen flüssig zu kontrollieren. Fachleute gehen heute davon aus, dass die meisten Fälle nicht ausschliesslich genetische Ursachen haben, sondern auch mit Umweltbelastungen zusammenhängen.

Da sich die Krankheit häufig über Jahrzehnte entwickelt, lassen sich frühe Auslöser nur schwer erkennen.

Ein weltweit eingesetztes Pestizid

Chlorpyrifos ist ein chemischer Wirkstoff, der Pflanzen vor Insekten schützen soll. Es zählt zur Gruppe der Organophosphat-Pestizide. Diese Substanzen greifen das Nervensystem an.

Bei Insekten blockiert Chlorpyrifos ein wichtiges Enzym, das die Weitergabe von Nervensignalen ermöglicht. Fällt dieses System aus, verliert das Insekt die Kontrolle über seinen Körper und stirbt.

Derselbe Wirkmechanismus kann auch Menschen beeinträchtigen, wenngleich üblicherweise bei deutlich geringeren Belastungen.

Wie Menschen Chlorpyrifos ausgesetzt sind

Aus Sicherheitsgründen untersagten die Vereinigten Staaten 2001 den Einsatz von Chlorpyrifos in Innenräumen, insbesondere um Kinder vor schädlicher Belastung zu schützen.

In der Landwirtschaft wird der Stoff jedoch weiterhin verwendet, um Schädlinge auf Kulturen wie Obst und Gemüse zu bekämpfen.

Wenn Landwirte Chlorpyrifos auf Felder ausbringen, können sich kleinste Partikel über die Luft verbreiten. Dieses Phänomen wird als Pestizid-Abdrift bezeichnet. Menschen, die nahe solcher Felder leben oder arbeiten, können diese Partikel unbemerkt einatmen.

Wiederholte Belastungen durch geringe Mengen können sich über längere Zeit summieren. Deshalb bereiten mögliche Langzeitfolgen für das Gehirn den Forschenden Sorge.

Langfristige Belastung erhöht das Parkinson-Risiko

Das Team von UCLA Health wertete Daten aus der Studie Parkinson’s Environment and Genes aus. Darin waren 829 Personen mit Parkinson und 824 Personen ohne diese Erkrankung erfasst.

Die Forschenden nutzten detaillierte Pestizidregister aus Kalifornien und glichen sie mit Wohn- und Arbeitsorten ab. Dadurch konnten sie die Langzeitbelastung genauer einschätzen, anstatt sich auf Erinnerungen der Teilnehmenden zu stützen.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine lang andauernde Belastung durch Chlorpyrifos das Risiko für die Parkinson-Krankheit steigert. Besonders hoch war das Risiko bei Personen, die viele Jahre vor dem Auftreten von Beschwerden exponiert gewesen waren.

Das stützt die Annahme, dass die Schädigung im Gehirn bereits lange beginnt, bevor die Krankheit sichtbar wird. Auch längere Expositionszeiten zeigten stärkere Zusammenhänge mit der Erkrankung.

Was Chlorpyrifos im Gehirn auslöst

Laborversuche halfen dabei zu erklären, wie dieses Pestizid Schäden verursacht. Mäuse, die Chlorpyrifos ausgesetzt waren, entwickelten Bewegungsstörungen und verloren dopaminproduzierende Nervenzellen.

Dabei handelt es sich um dieselben Nervenzellen, die auch bei der Parkinson-Krankheit absterben. Zudem beobachteten die Forschenden eine Ansammlung des schädlichen Proteins Alpha-Synuclein, das im Gehirn Verklumpungen bildet.

Die Studie ergab ausserdem Hinweise auf Entzündungen im Gehirn. Immunzellen des Gehirns, die Mikroglia genannt werden, waren aktiver und veränderten ihre Form. Solche Veränderungen treten häufig bei Hirnerkrankungen auf und können die Schädigung verstärken.

Tierstudien bestätigen die Schädigung

Um den Vorgang genauer zu untersuchen, setzten die Forschenden Zebrafische ein. Diese kleinen Fische eignen sich zur Erforschung der Gehirnaktivität, weil sich ihr Nervensystem leicht beobachten lässt.

Auch bei diesen Fischen führte Chlorpyrifos zum Verlust dopaminproduzierender Nervenzellen.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchten bei den Fischen zudem ein Protein, das Alpha-Synuclein ähnelt. Wurde dieses Protein entfernt, trat der Schaden nicht auf. Dieses Ergebnis zeigt, dass das Pestizid das Gehirn über spezifische biologische Signalwege schädigt.

Das Reinigungssystem des Gehirns

Zu den wichtigsten Erkenntnissen gehört die Autophagie, das zelleigene System zur Beseitigung von Abfallstoffen. Chlorpyrifos stört diesen Prozess, wodurch sich schädliche Proteine ansammeln.

Als die Forschenden dieses Reinigungssystem in den Versuchen wiederherstellten, blieben die Gehirnzellen gesünder. Diese Entdeckung weckt Hoffnung auf künftige Behandlungen.

„Diese Studie weist Chlorpyrifos als spezifischen Umweltrisikofaktor für die Parkinson-Krankheit aus und nicht nur Pestizide als allgemeine Stoffgruppe“, sagte Dr. Jeff Bronstein, Professor für Neurologie an UCLA Health und leitender Autor der Studie.

„Indem wir den biologischen Mechanismus in Tiermodellen aufgezeigt haben, konnten wir belegen, dass dieser Zusammenhang wahrscheinlich ursächlich ist. Die Entdeckung, dass eine gestörte Autophagie die Neurotoxizität antreibt, weist zudem auf mögliche therapeutische Strategien hin, um gefährdete Gehirnzellen zu schützen.“

Was dies für die Zukunft bedeutet

Die Forschung zeigt, dass eine langfristige Belastung durch Pestizide und bestimmte Chemikalien das Risiko für Parkinson und andere schwere Hirnerkrankungen erhöhen kann.

Zugleich unterstreicht sie, wie wichtig eine genauere Untersuchung von Umweltfaktoren ist. Als Nächstes wollen die Forschenden ähnliche Pestizide prüfen und Möglichkeiten finden, das Gehirn zu schützen.

Ein besseres Verständnis dieser Risiken kann Menschen dabei helfen, fundierte Entscheidungen zu treffen und sich für einen sichereren Umgang mit Chemikalien einzusetzen. Darüber hinaus eröffnet es Wege zu Behandlungen, welche die natürlichen Schutzsysteme des Gehirns unterstützen.