小鼠研究发现常用的农业除草剂可以穿越血脑屏障

Joanna Winstone、Ramon Velazquez和他们在转化基因组学研究所（TGen）的同事在一项新研究中调查了草甘膦接触对小鼠大脑的后果。该研究首次表明，草甘膦可以成功地穿过血脑屏障并进入大脑。一旦进入那里，它就会提高一种被称为TNF-α（肿瘤坏死因子-α）的关键因素的水平。

TNF-α是一个具有两面性的分子。这种促炎性细胞因子在神经免疫系统中是必不可少的，它的功能是促进免疫反应和保护大脑。(细胞因子是一类广泛的小蛋白，对适当的细胞信号传递至关重要）。

然而，当TNF-α的水平失调时，可能会导致一系列与神经炎症有关的疾病。其中包括阿尔茨海默病。

该研究在细胞培养研究中进一步证明，草甘膦暴露似乎会增加可溶性β-淀粉样蛋白（Aβ）的产生，并降低神经元的生存能力。Aβ是负责形成Aβ斑块的粘性蛋白，它的积累是阿尔茨海默病的核心诊断标志之一。

当研究人员通过RNA测序检查接触草甘膦后小鼠大脑中的基因表达变化时，观察到了暗示对神经系统健康有潜在危害的进一步证据。

这些RNA转录物暗示了与神经退行性疾病有关的基因表达的紊乱，包括一类负责生产对正常神经元通讯至关重要的髓鞘的脑细胞的失调。这些细胞被称为少突胶质细胞，受到TNF-α水平升高的影响。

“我们发现在接触草甘膦之后，大脑中的TNF-α会增加，”Velazquez说。“虽然我们研究了阿尔茨海默病的病理，但这可能对许多神经退行性疾病有影响，因为神经炎症在各种脑部疾病中都能看到。”

自从第一次诊断出阿尔茨海默病以来，已经过去了一百年。尽管在研究和药物开发方面进行了大量投资，但这种疾病仍然没有得到有效治疗。几十年来花费巨资开发的一系列疗法，一个接一个地未能缓解该疾病的症状。

阿尔茨海默病是最常见的痴呆症形式。该病的进展通常以轻微的记忆丧失开始。随着疾病的发展，往往会出现越来越多的混乱和交流能力的崩溃，因为这种疾病会攻击涉及记忆、语言和思维的大脑通路。

根据疾病研究中心的数据，截至2020年，约有580万美国人患有阿尔茨海默病。与心脏病或癌症不同，阿尔茨海默病的死亡人数正处于一个可怕的上升轨道。到2040年，该疾病的成本预计将急剧上升到每年3790亿美元到5000亿美元以上。目前预计到2050年，该疾病的惊人死亡人数将达到1400万人。

症状的出现通常发生在60岁以后，65岁以后个人的风险每5年增加一倍。虽然遗传学被认为在某些阿尔茨海默病病例中起作用，而且该疾病的家族史被认为是一个重要的风险因素，但环境因素被认为在该疾病中起重要作用。

研究人员正试图了解遗传相关因素如何与环境和其他因素巧妙地相互作用，以减少或提高患这种疾病的可能性。最近的一些研究表明，生活方式的改变，包括适当的体育活动、有营养的食物、有限的酒精消费和不吸烟，可能有助于预防或减缓认知能力的下降，并指出大脑和心血管健康是密切相关的。

这项新研究考察了草甘膦的神经系统影响，草甘膦是全球使用的最普遍的除草剂。每年，仅在美国就有大约2.5亿磅的草甘膦被应用于农作物。尽管环境保护局和欧洲食品安全局认为这种化学品对人类普遍是安全的，但研究人员正在重新审视。

对急性除草剂使用的研究表明它们是无害的，但对长期接触可能产生的影响却知之甚少。一个相当令人担忧的问题是，草甘膦可以穿过血脑屏障，这是一层内皮细胞，防止循环血液中的溶解物质轻易进入中枢神经系统的细胞外液，而大脑的神经元就在那里。

研究人员认为，应严格评估草甘膦对大脑健康造成的潜在风险，特别是对那些持续接触该除草剂的人。“与阿尔茨海默病有关的是，在使用这种化学品的农业社区，阿尔茨海默病的发病率要高得多，”Winstone说。“我们正试图在这两者之间建立一种更加基于分子科学的联系。”

该研究将小鼠暴露在高剂量的草甘膦中，然后检测出它们大脑中TNF-α的水平升高。研究人员随后将提取的小鼠神经元在培养皿中暴露于在小鼠大脑中检测到的相同水平的草甘膦，观察到β-淀粉样蛋白的升高和皮质神经元的细胞死亡。在脑组织中检测到了失调的少突胶质细胞RNA转录物，这可能表明髓鞘化的破坏。

综上所述，这些结果表明草甘膦暴露与阿尔茨海默病的典型症状之间存在关联，尽管作者强调在建立因果关系之前，还需要做更多的工作。

然而，该化学品的广泛使用和目前研究中强调的令人不安的相关性，强调了加强调查的必要性。有待回答的紧迫问题包括：长期、低剂量接触草甘膦如何影响大脑；草甘膦是否与常见除草剂中的其他化学品发生协同作用；以及在死于阿尔茨海默病的病人身上能否检测到草甘膦？

研究人员正在探索旨在减少大脑中TNF-α的新药物，为阿尔茨海默病以及其他神经退行性疾病患者提供新的希望。