Влияние пестицида хлорпирифос на мозг детей: новые данные

Пренатальное воздействие на плод широко используемого инсектицида хлорпирифос связано с длительными изменениями структуры и обмена веществ в мозге у детей и подростков. Результаты нового исследования показывают, что воздействие хлорпирифоса во время беременности ассоциируется с более слабыми результатами в тестах на мелкую моторику. Исследование опубликовано в журнале JAMA Neurology и указывает на то, что инсектицид может вызывать выраженные и продолжительные нарушения развития мозга.

Исследование стало актуальным, поскольку хлорпирифос долгое время входил в число самых применяемых инсектицидов в мире, широко использовавшихся на сельскохозяйственных культурах. Ранее было показано, что химическое вещество способно пересекать плаценту: оно из организма беременной женщины попадает к плоду, в том числе – в его мозг. Эксперименты на животных указывают: хлорпирифос может вмешиваться в формирование и развитие мозга.

Некоторые предыдущие исследования на людях также связывали пренатальное воздействие этого инсектицида с уменьшением размера головы у новорожденных, задержками в развитии и более низкими показателями интеллекта у детей. Группа под руководством Брэдли С. Петерсона из Школы медицины Кека Университета Южной Калифорнии взялась изучить конкретные долгосрочные изменения в мозге молодых людей, подвергшихся воздействию вещества до рождения, с помощью современных методов нейровизуализации.

Их работа представляла собой продольное когортное исследование: за одной группой людей наблюдали на протяжении многих лет. Исследователи пригласили 727 беременных женщин из северного Манхэттена (Нью-Йорк) с 1998 по 2006 год. Все они сами относили себя к афроамериканкам или доминиканкам. Во время родов для измерения уровня хлорпирифоса учёные брали кровь у матерей или из пуповины ребенка. В исследовании отмечается, что до введения бытового запрета на инсектицид в 2001 году основным источником его попадания в этот район оставалось распыление средства от насекомых внутри жилья.

Спустя годы, когда дети достигли возраста от 6 до 14 лет, 270 из них приняли участие в новой фазе исследования с МРТ мозга. Для получения детального представления использовали несколько вариантов магнитно-резонансной томографии. Одна методика замеряла толщину коры головного мозга — его внешнего слоя, ответственного за высшие функции мышления. Метод диффузионно-тензорной визуализации оценивал состояние белого вещества, через которое происходят основные сигналы между различными зонами мозга. Ещё одним способом исследовали кровоток в определённых областях мозга — это отражает особенности обмена веществ, а спектроскопическое МРТ замеряло уровни ключевых веществ в мозге, таких как N-ацетил-аспартат, связанный с плотностью здоровых нейронов. Также проводились поведенческие тесты на моторику, внимание и интеллект.

Результаты показали прямую зависимость: чем выше был уровень хлорпирифоса, воздействовавшего на плод до рождения, тем выраженнее проявлялись изменения структуры мозга у подростка. Так, анатомические сканирования выявили утолщение коры в больших областях лобной, височной и нижнезадней частей мозга при высокой степени воздействия. В то же время объём прилегающего белого вещества под этими зонами был меньше. Ученые считают, что это может указывать на смещение границы между серым и белым веществом мозга, что связано либо с изменением организации коры, либо с нарушением миелинизации нервных волокон.

Другое исследование белого вещества показало изменения в так называемой внутренней капсуле — участке, связывающем кору с глубинными структурами мозга. Эти явления могут означать или увеличение плотности нервных волокон, или изменения в миелиновой оболочке, которая отвечает за быструю передачу нервных сигналов.

Было также обнаружено: чем выше воздействие хлорпирифоса во время беременности, тем ниже кровоток во многих участках мозга ребёнка, что свидетельствует о долгосрочном ослаблении обменных процессов. Дополнительно при анализе мозга отмечено понижение уровня N-ацетил-аспартата в глубинных слоях белого вещества у детей с максимальным воздействием инсектицида — что указывает на меньшую плотность здоровых нейронов.

На тестах моторики обнаружена явная связь между воздействием хлорпирифоса и результатами: дети, на которых инсектицид влиял до рождения, хуже справлялись с заданиями на скорость махания пальцами и сложные последовательности движений. Это соотносится с выявленными изменениями моторных цепей мозга, однако существенных корреляций с другими познавательными способностями обнаружено не было.

Учёные предлагают биологическую гипотезу: изменения мозга в результатах исследований на удивление схожи с результатами аналогичного теста, проведенного ранее на тех же детях, подвергшихся внутриутробному воздействию загрязнения воздуха. Так как совпадения между воздействием инсектицида и загрязненного воздуха не выявлено, возможно, разные токсины оказывают влияние через одинаковые механизмы.

Доклинические исследования показывают: хлорпирифос и загрязнённый воздух могут вызывать воспаление и окислительный стресс. В развивающемся мозге плода это может нарушить работу митохондрий (энергетических станций клетки) и особенно повредить клетки, отвечающие за образование миелина, приводя к тем самым аномалиям белого вещества, которые обнаружены на МРТ.

«Экстремальные по масштабам изменения структуры и метаболизма мозга, выявленные в связи с действием хлорпирифоса, весьма тревожны. Скорее всего, другие инсектициды из группы фосфорорганических действуют аналогично, поэтому крайне важно ограничить контакт с такими химикатами во время беременности и у маленьких детей», — считает Брэдли Петерсон, главный автор исследования, руководитель отделения психиатрии детей и подростков в Keck School of Medicine.

«Даже сегодня широкое применение инсектицида, на уровне, сопоставимом с уровнем воздействия у участников нашего исследования, ставит под угрозу здоровье работников сельского хозяйства, беременных женщин и их детей. Необходимо внимательно следить за такими группами риска, особенно в сельскохозяйственных регионах», — добавляет Вирджиния Раух, профессор Columbia University.

Авторы отмечают, что исследование имело ограничения: участниками были семьи афроамериканского и доминиканского происхождения из городской среды, поэтому полученные выводы не гарантированно распространяются на всех людей. Как и большинство подобных исследований, работа лишь выявляет связь, но не доказывает, что именно хлорпирифос стал непосредственной причиной обнаруженных изменений.

Учитывая, что у детей не измеряли уровень воздействия инсектицида после рождения, а также не был учтён возможный контакт с другими химикатами и индивидуальные генетические особенности, ученые считают необходимым дальнейшее изучение. В будущем это поможет выяснить, вызываются ли разные изменения в мозге воспалительными процессами, и можно ли разработать профилактические меры для защиты детей от невротоксического воздействия окружающей среды.