Informace o výzkumu vědců francouzského úřadu ANSES

Drosophila neboli ovocná muška může být použita k posouzení, zda pesticidy vyvolávají zvýšené riziko vzniku Parkinsonovy choroby. K tomuto závěru dospěli vědci z oddělení neurodegenerativních onemocnění laboratoře ANSES v Lyonu, kteří spolupracovali s výzkumníky z École Normale Supérieure v Lyonu. Při práci na paraquatu (druh neselektivního herbicidu) rovněž prokázali, že účinky této sloučeniny na proteiny nejsou striktně totožné s účinky stárnutí.

Odpovědi Jeana-Noëla Arsaca, jednoho z autorů studie:

Proč jste studovali vliv paraquatu na rozvoj Parkinsonovy choroby u drozofily?

Je známo, že expozice herbicidu paraquat zvyšuje riziko vzniku Parkinsonovy choroby. Paraquat je v Evropské unii od roku 2007 zakázán. Cílem této studie bylo prozkoumat účinky paraquatu na dva modely drozofil geneticky modifikovaných tak, aby exprimovaly různé formy lidského α-synukleinu. Hromadění a agregace α-synukleinu v mozku jsou markery progrese Parkinsonovy choroby. Jedná se především o onemocnění související s věkem, ale předpokládá se, že se na jeho vzniku podílejí i faktory životního prostředí. Chtěli jsme zjistit, zda samotný paraquat způsobuje změny v proteinech α-synukleinu u transgenních drozofil. Pokud by to byla pravda, poskytlo by to další modely pro posouzení potenciálních souvislostí mezi kontaminanty životního prostředí a Parkinsonovou chorobou.

Jaký byl postup studie?

Studie byla provedena na transgenních drozofilách nesoucích buď normální lidský gen α-synukleinu, nebo mutovaný gen (A53T) spojovaný s genetickými případy Parkinsonovy choroby. Tyto případy začínají v průměru kolem 45. roku života a rychle postupují, často ve spojení s demencí. Oba kmeny much se obvykle používají ke studiu molekulárních a buněčných mechanismů spojených s Parkinsonovou chorobou. Hmyz jsme vystavili působení herbicidu v nízkých koncentracích po dobu potřebnou k tomu, aby polovina drozofil uhynula.

Jaké výsledky jste získali?

Nejprve jsme potvrdili, že transgenní drozofily jsou k paraquatu citlivější: Drosophila nesoucí normální lidský gen α-synukleinu měla kratší životnost než netransgenní Drosophila a ta byla ještě kratší u Drosophily nesoucí mutaci A53T. Poté jsme ukázali, že herbicid způsobil akumulaci toxického α-synukleinu s abnormální konformací. Tato akumulace abnormálního α-synukleinu je pozorována také u stárnoucího hmyzu a je podobná účinkům Parkinsonovy choroby u lidí. Nebylo však zjištěno, že by agregace α-synukleinu, dalšího markeru nemoci pozorovaného také u stárnoucího hmyzu, byla účinkem paraquatu.

Co způsobuje tento rozdíl v účincích?

Tyto rozdílné účinky vyvolávají otázku po jejich příčinách. V případě expozice paraquatu může akumulace proteinů, které nejsou vysoce agregované, připomínat raná stadia Parkinsonovy choroby. Je tedy možné, že u drozofil vystavených působení paraquatu pozorujeme počátek procesu akumulace toxických forem α-synukleinu. Je však také možné, že mechanismus narušení vyvolaný herbicidem není stejný jako mechanismus pozorovaný při stárnutí. V této hypotéze by expozice paraquatu namísto pouhého urychlení onemocnění vyvolala také další proces akumulace toxických forem α-synukleinu. K zodpovězení této otázky je zapotřebí podrobnějších studií, zejména ke zkoumání příslušných buněčných mechanismů.

K jakým závěrům jste dospěli?

Ukázali jsme, že drozofily představují cenný model, který lze využít k posouzení účinků dalších kontaminantů životního prostředí kromě paraquatu. Drozofily představují mezistupeň mezi buněčnou kulturou a použitím hlodavců. Vzhledem ke krátkému životu je ovocná muška snadno pochopitelná, ale její nervový systém je přesto složitý. Experimenty s tímto hmyzem představují menší etický problém než práce s potkany nebo myšmi v souvislosti s regulačním posuzováním sloučenin a přípravků na ochranu rostlin.

Odkaz na publikovaný článek:

• Read the publication Arsac, Jean-Noël et al., 2021. „Chronic Exposure to Paraquat Induces Alpha-Synuclein Pathogenic Modifications in Drosophila“ International Journal of Molecular Sciences 22, no. 21: 11613. doi.org/10.3390/ijms222111613

Zdroj: ANSES (Francouzský úřad pro potraviny, životní prostředí, ochranu zdraví při práci a bezpečnost, L’Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail)

Foto: ANSES

Poznámka:
Paraquat (systematický název N,N‘-dimethyl-4,4′-bipyridinium dichlorid) je druh neselektivního herbicidu, tedy chemický postřik pro ničení všech skupin rostlin. Používá se zejména při pěstování sóji, kukuřice a rýže. Jeho výrobcem je firma Syngenta, která jej prodává pod obchodním názvem Gramoxone.