Toxische belasting: rol blauw-groen zeewier in motorneuronziekte

Mooi maar dodelijk: onderzoekers begrijpen nu hoe blauw-groen zeewier gekoppeld is aan neurodegeneratieve ziekten.
Mark Sadowski

Wetenschappers weten al enige tijd dat blootstelling aan blauw-groen zeewier een verhoogde inval van diverse neurodegeneratieve ziekten veroorzaken. Maar de reden hiervoor is tot nu toe een mysterie geweest. Onderzoek vandaag gepubliceerd in het tijdschrift PLoS ONE heeft mogelijk het antwoord.

Een zeewier toxine BMAA genaamd is al lang in verband gebracht met de verhoogde inval van een motorneuron ziekte zijnde amyotrofische lateraal sclerose (ALS). Maar voor vele jaren, leed de hypothese onder de herhaalde verwijzingen door sceptici op het gapend gat in de theorie - het ontbreken van een aannemelijk mechanisme.

Nu, een team van celbiologen en etnobotanisten, waaronder mezelf, heeft bekendgemaakt dat BMAA een aminozuur nabootst dat ons lichaam van nature gebruikt voor het aanmaken eiwitten genaamd L-Serine. Door het verwarren van het toxine met het aminozuur, neemt het lichaam deze op als menselijke eiwitten, waardoor ze schadelijk worden.

Omdat mensen op een laag niveau en over een lange periode blootgesteld kunnen worden aan BMAA, kan het 10 tot 15 jaar duren vooraleer ALS optreedt.

 
Hoe fruit vleermuizen in Guam aanwijzingen boden.

BMAA werd voor het eerst ontdekt meer dan 40 jaar geleden, maar werd niet in verband gebracht met de ziekte tot etnobotanist Paul Cox afdaalde in de jungle van de Pacifische eiland Guam.

Hij was op zoek naar de oorzaken van een verwoestende neurologische ziekte, amyotrofische lateraal sclerose / Parkinson dementie- achtig (ALS / PDC), waardoor bijna de helft van de volwassen autochtone bevolking, de Chamorros gestorven was. 

BMAA werd voor het eerst ontdekt in de jungle van Guam.
NASA's Earth Observatory

Hoewel al ongeveer 20 genen gekoppeld werden aan ALS, hebben 90% van de gevallen een onbekende oorzaak en zonder genezingskansen. Voorspelbaar, dat de zoektocht naar genetische oorzaken op Guam snel doodliep.

Maar het was geen verspilde reis. Cox merkte op dat, zoals de Australische Aboriginals, de Chamorros vooral de zaden van de cycad palm gebruikten om meel te maken voor tortilla's en knoedels. Zoals de Australiers, wisten ze dat het ongewassen meel een "vergif" bevatte en dat ze de zaden grondig moesten wassen voor gebruik.

Cox en zijn collega Sandra Banack vonden een neurotoxine in de bloem, maar het was in zulke kleine hoeveelheden dat de lokale bevolking meer dan een ton moesten eten voordat ze ziek werden.

 
Lekker maar vieze behandeling.

Ook van belang voor Cox en Banack was de Chamorros hun vraatzuchtige eetlust voor fruit vleermuizen-kokosnoot soep - een delicatesse door de lokale bevolking omschreven als "zoals je nog nooit hebt geproefd".

De vleermuizen aten ook de cycad zaadjes, maar vreemd genoeg hadden  ze wat leek op exorbitant hoge niveaus van BMAA voor wat ze verbruikten.

Bij analyse van hun weefsel werd BMAA vast aan hun eiwitten gevonden, waardoor concentraties in hun vlees; wanneer de Chamorros de vleermuizen aten, kregen ze een enorme dosis BMAA. 

Zoals de Australische Aboriginals, gebruiktende Chamorros Cycad palm zaadjes voor hun meel.
Pamla J. Eisenberg

Dit proces, "bioconcentratie" genaamd is sindsdien waargenomen in schelpdieren, schaaldieren en haaien. Maar hoe is het verbonden met neurodegeneratie?

BMAA werd gevonden in hersenweefsel van ALS / PDC patiënten van Guam, alsook bij Alzheimerpatiënten uit Noord-Amerika. Andere bevolkingsgroepen die ook cycad bloem gebruikten – het Japanse Kii schiereiland en West-Papoea-Nieuw-Guinea - hebben ook clusters van amyotrofische laterale sclerose waargenomen.

Een verfijnde Google Maps analyse van New Hampshire in de Verenigde Staten heeft ALS-patiënten gevolgd die woonden aan meren of andere waterpartijen die onderhevig waren aan frequente algenbloei.

 
Natuurlijk is niet hetzelfde als veilig.

Het idee dat niet-menselijke aminozuren ziekte kunnen veroorzaken is niet nieuw; planten vormen duizenden imitaties die gerelateerd zijn aan menselijke en dierlijke ziekten. Neurolathyrisme, bijvoorbeeld, is een aandoening van definitieve verlamming die vooral optreedt in door honger getroffen gebieden, en wordt veroorzaakt door een ongewoon aminozuur ODAP.

In ons laboratorium hebben we meer dan tien jaar besteed met het zoeken naar de medicatie tegen de ziekte van Parkinson, levodopa of L-DOPA genaamd, dat sterk lijkt op het menselijke aminozuur tyrosine

Zoals BMAA, kan ook L-DOPA een "foute-opname" in onze eiwitten zijn en ook zoals BMAA, de resulterende eiwitten niet correct gevouwen en opgebouwd als "rommel" in de cel na verloop van tijd. Deze "rommel" verstikt uiteindelijk de cel, verstuurd het in een geprogrammeerde celdood of pleegt zelfmoord. 

Een luchtfoto van een blauwgroen zeewier pluim uitgestrekt over een 800km van de Murray rivier tussen Albury en westen van Swan Hill, in het noordwesten van Victoria, april 2009.
AAP

Celzelfmoord afgeleid van foutief gevouwen eiwitten is nu bekend in de verschillende neurodegeneratieve aandoeningen zoals Alzheimer, Parkinson, en belangrijker, ALS.

 
Blauw-groene algen en ALS

De omvang en frequentie van algenbloei, welke meestal verschijnt als een groen tapijt op de meren en rivieren, neemt toe met stijgende watertemperaturen en een buitensporige rijkdom aan voedingsstoffen in wateromgevingen, zoals meren (eutrofiëring).

Inderdaad, Australië is de trotse eigenaar van de grootste zoet-water algenbloei, dat in de zomer van 1991/1992 het 1200 kilometer Barwon-Murray bekken bedekte. Maar als we allemaal worden blootgesteld aan BMAA, waarom hebben we dan niet allemaal ALS?

Met een voorkomen van ongeveer een op de 100.000 is ALS relatief zeldzaam; alleen blootstelling aan BMAA lijkt niet voldoende om de ziekte te veroorzaken. Net als veel andere ziekten, is het waarschijnlijk dat ALS een multifactoriële aandoening is waarbij meerdere factoren samenkomen om ziekte te veroorzaken.

Onderzoek focust meer op de rol van slecht functionerend hergebruik en hervouwen mechanismes in onze cellen. Aangezien deze leeftijd, hun functie daalt en waarschijnlijk bijdraagt ??aan neurodegeneratieve aandoeningen.

BMAA is mogelijk een enkele factor in deze verwoestende ziekte, maar in ieder geval weten we nu hoe de vergiftiging  zou kunnen worden veroorzaakt. En omdat we bewijs hebben voor de rol van BMAA in het vervangen van L-serine, kunnen deze bevindingen op de of andere manier een therapie ontwikkelen. Dat is iets voor de patiënten, die helemaal niets hebben.

 

Vertaling: Marina

Bron: The Conversation