Warum ein gemeinsames Pestizid das Gehirnwachstum bei Kindern im schulpflichtigen Alter verändern kann

Eine Hauptstudie zeigt, dass die vorgeburtliche Exposition gegenüber Chlorpyrifos, die einst in Häusern und landwirtschaftlichen Betrieben weit verbreitet waren, dauerhafte Auswirkungen auf das Gehirn von Kindern haben kann, vom gestörten Stoffwechsel bis hin zu schwächeren motorischen Fähigkeiten.

Studie: Gehirnstörungen bei Kindern, die vorgeburtlich dem Pestizid Chlorpyrifos ausgesetzt sind. Bildnachweis: Hedgehog94/Shutterstock.com

A JAMA -Neurologie Die Studie verwendete eine Stichprobe von Kindern im schulpflichtigen Alter, um die Assoziationen zwischen vorgeburtlichen Chlorpyrifos (CPF) -Exposition und Gehirnanomalien zu untersuchen. Die CPF -Exposition während der pränatalen Entwicklung war mit Veränderungen der neuronalen Gewebedifferenzierung, einer verstärkten Myelinisierung der Innenkapsel, einer verringerten feinmotorischen Geschwindigkeit und motorischen Programmierkompetenz verbunden und den regionalen Blutfluss und den lokalisierten neuronalen Metabolismus im gesamten Gehirn signifikant gestört.

Chlorpyrifos -Exposition und Gehirnentwicklung

CPF ist ein sehr häufiges Insektizid, das weltweit verwendet wird. Daher wird es in der Regel überall zu finden, einschließlich in nicht biologischen Körnern, Gemüse und Obst sowie in Luft und Staub. In der New Yorker Kohorte dieser Studie stammte die vorgeburtliche Exposition weitgehend aus dem Sprühen von Wohngebieten in der Wohngebäude vor dem US -amerikanischen Wohnverbot von 2001. Bei schwangeren Frauen wurde gesehen, dass es die Plazenta überquert und das fetale Gehirn erreicht. In Nagetiermodellen haben die vorgeburtliche und neonatale CPF -Exposition das Gehirn nachteilig beeinflusst, die Neuron- und Glia -Erzeugung behindert und die neuronale Differenzierung beeinträchtigt. Eine frühzeitige Exposition gegenüber CPF ist für Gliazellen toxischer als für Neuronen.

Die nachteiligen Auswirkungen der CPF -Exposition könnten auf molekularer Ebene vermittelt werden, einschließlich Neuroinflammation, oxidativem Stress, veränderten Reaktionen auf Neurotrophine und beeinträchtigter Mitochondrienfunktion. Untersuchungen unter Verwendung von Nagetiermodellen haben gezeigt, dass diese molekularen Effekte zu motorischen Hyperaktivität, Lern- und Gedächtnisproblemen und Verhaltensweisen des Erwachsenenalters führen, die Angstzuständen und Depressionen ähneln.

Die vorgeburtliche Exposition gegenüber CPF beim Menschen wurde mit einem geringeren fetalen Wachstum, einem geringeren Geburtsgewicht, einer geringeren Kopfgröße, abnormalen Neugeborenenreflexen und anderen Störungen in Verbindung gebracht. Die bisher durchgeführte präklinische und klinische Forschung hat die Neurotoxizität der vorgeburtlichen CPF -Exposition beleuchtet, aber seine Auswirkungen auf das menschliche Gehirn sind unbekannt.

Über die Studie

Diese prospektive Studie mit Längsschwangerschaftskohorten untersuchte den Einfluss der vorgeburtlichen CPF -Exposition auf den Nachkommen des Gehirnstoffwechsels, der Struktur und Funktion im mittleren Kindheit. Die Studie wurde zwischen Januar 1998 und Juli 2015 bei schwangeren Frauen (n = 727) der afroamerikanischen oder dominikanischen Abstammung zwischen 18 und 35 durchgeführt.

Während der Schwangerschaft füllten Frauen Fragebögen aus und identifizierten ihre Rasse und ethnische Zugehörigkeit. Diese Daten wurden gesammelt, um die Repräsentativität der Stichprobe zu bewerten. Innerhalb eines Tages nach der Geburt wurde mütterliches Blut gesammelt und bei der Entbindung auch Nabelschnurblut erhalten; CPF -Plasmakehme aus beiden Quellen wurden gemessen. Von den ursprünglichen 727 Frauen hatten 512 CPF-Spiegel gemessen und MRT-Analysen wurden an 270 Kindern im Alter von 6 bis 14 Jahren durchgeführt.

Die kortikale Dicke und die lokalen Volumina der weißen Substanz an der Hirnoberfläche wurden unter Verwendung anatomischer MRT -Messungen bewertet. Die Richtung und Rate der Wasserdiffusion wurden durch Diffusionstensor -Bildgebung (DTI) bewertet. Die fraktionale Anisotropie (FA) in DTI stellte die Richtungsvoreinigung der Diffusion dar, und die mittlere Diffusionsrate über drei räumliche Richtungen wurde unter Verwendung des durchschnittlichen Diffusionskoeffizienten (ADC) dargestellt.

Darüber hinaus wurde der regionale zerebrale Blutfluss (RCBF) unter Verwendung der arteriellen Spinmarkierung (ASL) gemessen, und die Hirnmetabolitenkonzentrationen wurden unter Verwendung von Magnetresonanzspektroskopie (MRSI) gemessen.

Studienergebnisse

Eine positive Assoziation wurde zwischen der vorgeburtlichen CPF -Exposition und der kortikalen Dicke in frontalen, zeitlichen und posteroinferioren Regionen beobachtet. Eine inverse Assoziation wurde zwischen CPF -Exposition und kortikaler Dicke in der dorsalen parietalen Region festgestellt. In Bezug auf lokale Volumina der weißen Substanz in den frontalen, zeitlichen und posteroinferioren Regionen wurde eine umgekehrte Assoziation mit CPF -Exposition festgestellt.

Die CPF -Exposition ist umgekehrt mit ADC und positiv mit den FA -Werten in der internen Kapsel (IC) verbunden. Dies galt insbesondere für ICs vordere Extremität und Genu für FA sowie für die vordere Extremität, Genu und hintere Extremität für ADC. Die lange Achse der IC -Faserbündel zeigte eine verringerte Diffusion sowohl in der radialen als auch in der axialen Richtungen und trug zu niedrigeren ADC -Werten bei. In den meisten Gehirnregionen gab es einen umgekehrten Zusammenhang zwischen der vorgeburtlichen CPF -Exposition und den RCBF -Werten.

Die Konzentration von N-Acetyll-Aspartat (NAA), ein Index der gesunden Neuronendichte, wurde unter Verwendung von MRSI gemessen. Innerhalb von tiefen Gebieten der weißen Substanz und in grauem Substanz des Inselkortex war NAA umgekehrt mit der CPF -Exposition verbunden. Die Ergebnisse für andere Metaboliten waren spärlich. Eine positive Assoziation wurde zwischen CPF- und Glutamat/Glutamin (GLX) -Konzentrationen im vorderen cingulierten Kortex nach Normalisierung der Metabolitenkonzentrationen auf Kreatin festgestellt. Der Zusammenhang zwischen CPF- und MRT -Maßnahmen in irgendeiner Modalität wurde nicht signifikant durch Alter oder Geschlecht moderiert.

In Bezug auf Verhaltensergebnisse wurde eine signifikante inverse Assoziation zwischen CPF -Werten und Feinmotorik und Motorprogrammierung in beiden Händen festgestellt. Die Auswirkungen waren in der nicht dominanten Hand für motorische Programmierung unverhältnismäßig.

Schlussfolgerungen

Die vorgeburtliche CPF -Exposition war mit einer höheren Myelinisierung der Innenkapsel, einer veränderten Differenzierung des neuronalen Gewebes in die kortikale weiße und graue Substanz sowie eine schlechtere Feinmotor- und Motorprogrammierleistung verbunden. Eine weit verbreitete Verringerung des Blutflusses des Gehirns und verstreute, lokalisierte Verringerung der neuronalen Dichte (NAA) schließt eine Störung des Stoffwechsels hin. Einige der beobachteten Assoziationen werden durch die molekularen und zellulären Wirkungen von CPF, einschließlich oxidativer Stress, Entzündung, beeinträchtigter mitochondrialer Funktionen und Oligodendrozytendysregulation, berücksichtigt.

Eine wichtige Einschränkung der aktuellen Studie ist die mangelnde Verallgemeinerbarkeit der Ergebnisse, da die Stichprobe aus städtischen dominikanischen und afroamerikanischen Frauen bestand. Es hätte eine Auswahlverzerrung gegeben haben können, welche Personen in der Kohorte kontaktiert werden konnten und wer sich bereit erklärte, am MRT -Scannen teilzunehmen. Darüber hinaus wurden die postnatale CPF -Exposition und die Exposition gegenüber anderen Insektiziden nicht berücksichtigt und hätten die Ergebnisse beeinflussen können.

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Quellen: