Úvod

V souvislosti s rozsáhlým používáním pesticidů a jejich možnými dopady na veřejné zdraví vzrůstají obavy. Pesticidy se od ostatních chemických látek liší tím, že se jedná o toxické chemické látky záměrně šířené do životního prostředí s cílem potlačit nežádoucí živé druhy. Protože jejich toxicita nemusí být pro cílové organismy zcela specifická, může jejich používání představovat riziko pro lidské zdraví. Otravy pesticidy zůstávají vážným problémem veřejného zdraví na celém světě. Ročně se na celém světě použije více než 5 miliard liber pesticidů, z toho asi 25 % ve Spojených státech (US Environmental Protection Agency 2001, 2002). K expozici pesticidům dochází při jejich aplikaci, prostřednictvím jejich odtoku do vodních zdrojů a konzumací potravin. Podle odhadu Světové zdravotnické organizace dochází každoročně ke 3 milionům případů otravy pesticidy, které mají za následek více než 250 000 úmrtí. Toto číslo také představuje podstatnou část z téměř 900 000 lidí, kteří každoročně na celém světě zemřou sebevraždou. Organo-fosforové pesticidy (OP) jsou v současné době nejčastěji používanými pesticidy na světě, které se skládají z téměř 40 různých chemických členů registrovaných agenturou US-EPA (http://www.epa.gov). Nad rokem 2001 bylo ve Spojených státech použito přibližně 73 milionů liber OP pesticidů (70 % všech insekticidů; Kiely et al.,2004).

Otravy pesticidy jsou poměrně časté v zemích, jako je Srí Lanka, Venezuela, Indonésie, Jižní Afrika a Brazílie. Z mnoha pesticidů, které mohou mít za následek smrt, jsou organofosfátové insekticidy nejčastějšími viníky kvůli své vysoké toxicitě. V rozvojových zemích, v nichž je používání OP sloučenin zvláště rozšířené kvůli horkým klimatickým podmínkám, může být počet úmrtí vysoký. Rozsáhlé používání pesticidů a jejich potenciální dopady na veřejné zdraví vyvolávají stále větší obavy. Ve Spojených státech je v krvi a/nebo moči téměř všech osob, kterým byly odebrány vzorky, zjištěna směs reziduí pesticidů (Barr et al., 2005). V 90. letech 20. století bylo přibližně 2,5-5,0 milionů zemědělských pracovníků vystaveno působení OP, které se používají jako insekticidy po celém světě (Abou-Donia, 2003; Das et al., 2001; Farahat et al., 2010; London et al., 1997). Ačkoli je používání OP v USA stále více omezováno (EPA, 2002), mnoho pesticidů, které již nejsou v USA a dalších rozvinutých zemích dostupné, se v rozvojových zemích stále vyrábí a používá v zemědělství nebo ve městech.

Mechanismus účinku pesticidů často zahrnuje neurotoxický účinek: organofosforové sloučeniny působí prostřednictvím inhibice cholinesterázy centrálního nervového systému (Jeyaratnam a Maroni, 1994; Machemer a Pickel, 1994); pyretroidy ovlivňují sodíkové kanály nervové membrány a udržují je otevřené déle než několik milisekund potřebných pro vznik akčního potenciálu (He, 1994); organochlorované sloučeniny obecně působí jako stimulanty centrálního nervového systému, ale mechanismus účinku se u různých účinných látek liší (Tordoir a Van Sittert, 1994); deriváty morfolinu mění rovnováhu mezi excitačním a inhibičním prahem v neuronech a zhoršují funkci nervového systému (Barbieri a Ferioli, 1994), zatímco formamidiny působí agonisticky na alfa-2 katecholaminový receptor (Xue a Loosly,1994).

Organofosfátové (OP) pesticidy mohou vyvolat několik odlišných neurotoxických účinků v závislosti na dávce, frekvenci expozice, typu OP a řadě dalších faktorů, které ovlivňují vnímavost a citlivost. Tyto účinky zahrnují akutní cholinergní toxicitu, opožděnou ataxii známou jako opožděná neurotoxicita vyvolaná estery organofosforu (OPIDN), chronickou neurotoxicitu a vývojovou neurotoxicitu. Akutní cholinergní syndrom, způsobený inhibicí aktivity ace-tylcholinesterázy, který se objeví během několika minut nebo hodin po expozici,obvykle odezní během několika dnů nebo týdnů a pro monitorování akutní expozice OP se používá plazmatická nebo erythocytární aktivita acetylcholinesterázy (Lessenger a Reese, 1999); Akutní expozice OP pesticidům může zahrnovat širokou škálu centrálních i periferních neurologických příznaků. Zvýšená prevalence neurologických příznaků může poskytnout časný důkaz neurologických dysfunkcí dříve, než se projeví klinicky měřitelné příznaky.

Rastogi et al (2010) analyzovali průřezové údaje o neurologických příznacích a symptomech u 225 venkovských dětí, chlapců (n = 132) i dívek (n = 93), které byly profesně a para profesně vystaveny metylovým OP (dichlorvos, fenthion, malathion, methylparathion) a ethyl OP (chlorpyrifos, diazinon, ethylparathion), protože patřili do zemědělských rodin, které s OP pesticidy manipulovaly, míchaly je a stříkaly. Ze všech neurologických příznaků, které si sami uváděli, byly nejdůležitějšími klinickými projevy připisovanými expozici OP pesticidům bolest hlavy, slzení očí a pálení očí/obličeje. Tyto příznaky mohly být pravděpodobně důsledkem chronických účinků většiny pesticidů na centrální nervový systém. Vysoká četnost neurologických příznaků pozorovaných ve studii může být způsobena hyperaktivitou parasympatiku v důsledku nahromaděného ACh v důsledku inhibice AChE (Rastogi, 2010).

Střední syndrom, který obvykle začíná 24 až 96 hodin po akutním syndromu a je charakterizován respirační parézou, slabostí, depresí šlachových reflexů a přechodnými extrapyramidovými příznaky, bez odpovědi na léčbu antagonistou cholinergních receptorů atropinem (Bhatt et al., 1999; Mileson et al., 1998; Senanayake a Johnson, 1982; Shahar a Andraws, 2001); opožděná neuropatie vyvolaná organofosfáty, což je symetrická distální neuropatie, která se obvykle objevuje několik týdnů po akutní expozici a pravděpodobně souvisí s inhibicí enzymu neuropathy-target esterázy přítomného v nervovém systému (Aiuto et al., 1993).

Dlouhodobá expozice relativně nízkým hladinám OP látek se vyskytuje v různých prostředích. Pesticidy jsou často aplikovány v kombinaci s několika třídami sloučenin vyznačujících se synergickými interakcemi. Jednou z neurologických funkcí, u nichž byl opakovaně předpokládán nepříznivý účinek neurotoxických pesticidů, je chování. Chování je výsledkem různých senzorických, motorických a přidružených funkcí nervového systému a hypotéza zní, že neurotoxické látky mohou nepříznivě ovlivnit jednu nebo více těchto funkcí, narušit procesy učení a paměti nebo způsobit škodlivé účinky na chování (IPCS/WHO, 2001). Vzhledem k tomu, že chování je velmi složitý systém tvořený několika různými funkcemi a biochemickými aktivitami, lze jej studovat pouze na základě velmi komplexního přístupu, při němž se provádějí různé testy zaměřené na široké spektrum funkcí, v některých případech s různými přístupy pro různé podskupiny populace (Anger et al., 2000; Cassitto et al., 1990; Fiedler et al., 1996; Krasnegor et al., 1995; Wetherell, 1996), a závěr lze učinit pouze na základě integrovaného vyhodnocení dostupných údajů. Vzhledem k této složitosti není překvapivé, že různí badatelé zvolili různé přístupy, což činí srovnání mezi jednotlivými studiemi velmi diffiktivním. Neurobehaviorální toxicita je však velmi důležitou otázkou pro prevenci, protože některé sloučeniny, o nichž se předpokládá, že se na ní podílejí, se ve velké míře používají v zemědělství a velká část lidské populace je jim vystavena profesně a/nebo v životním prostředí, včetně možných zranitelných podskupin, jako jsou děti nebo těhotné ženy. (Colosio et al, 2009). O neurobehaviorálních účincích pesticidů bylo a je publikováno stále více prací. Kromě toho, co je dobře známo (např. akutní účinky; opožděná polyneuropatie vyvolaná OP; intermediární syndrom) (Jayawardane et al., 2009; Lotti, 2001; Lotti a Moretto, 2005), však stále přetrvává několik nejasností ohledně skutečných rizik rozvoje neurobehaviorálních změn u pracovníků a spotřebitelů po dlouhodobé expozici nízkým dávkám neurotoxických pesticidů (Colosio et al., 2003; Moser, 2007). Experimentálních údajů o neurotoxikologických výsledcích u zvířat je mnoho, ale poměrně málo je studií zabývajících se dlouhodobou expozicí (přehled viz Moser, 2007). Většina zpráv v literatuře se totiž zabývá opakovanými expozicemi pesticidům, především OP, trvajícími pouhých fit dní a zřídka delšími než tři měsíce. Navíc ještě menší počet studií hodnotil neurobehaviorální výkonnost několik dní nebo týdnů po ukončení expozice.

V jižní Brazílii používají zemědělští pracovníci zapojení do pěstování tabáku kombinaci OP (chlorpyrifos a acefát), herbicidů (glyfosát a klomazon), regulátorů růstu rostlin (flumetralin), fungicidů (iprodion) a insekticidů (imidakloprid). Je známo, že expozice OP vyvolává u lidí klinické syndromy a biochemické změny. Kromě akutních cholinergních příznaků, které souvisejí s inhibicí aktivity acetylcholinesterázy, může akutní nebo chronická expozice OP vyvolat také opožděné toxické a behaviorální účinky, které jednoznačně nesouvisejí s inhibicí esteráz (Brown a Brix, 1998; Jamal, 1997; Mileson a kol., 1998; Peter a Cherian, 2000; Sudakin a kol., 2000). Zdá se, že většina účinků OP na nervový systém souvisí s organofosforylací cílových bílkovin, jako je acetylcholinesteráza a neuropatický cíl esterázy, nebo přímo s vazbou OP na nikotinové receptory (Mileson et al., 1998).

Chronické neuropsychiatrické poruchy vyvolané organofosfáty (COPIND) jsou méně dobře charakterizovaným syndromem při chronické otravě OP. COPIND mohou být způsobeny chronickou nízkou expozicí OP, bez cholinergních příznaků (Ray a Richards, 2001). Základní mechanismy nejsou stanoveny, ale nejsou závislé na inhibici esteráz (Levin et al., 1976) Mezi nejčastější klinické příznaky patří poruchy paměti, koncentrace a učení, úzkost, deprese, psychotické příznaky, chronická únava, periferní neuropatie, autonomní dysfunkce a extrapyramidové příznaky, jako je dystonie, klidový tremor, bradikynézie, posturální nestabilita a rigidita obličejových svalů, a nereagování na léčbu levodopou. Pokud jde o psychiatrické příznaky, neurobehaviorální účinky expozice pesticidům v nízkých koncentracích nebyly rozsáhle studovány pomocí standardizovaných kvantitativních neuropsychologických baterií.

OP se v živých organismech nekumulují a akutní příznaky a symptomy mizí s návratem aktivity AChE na normální úroveň. Proto jsou považovány za relativně bezpečné. Jak však naznačují některé literární údaje, po akutní nebo dlouhodobé expozici OP mohou jemné neurobehaviorální poruchy přetrvávat dlouho po normalizaci aktivity AChE. Možnost, že expozice OPs může vyvolat takové dlouhodobé účinky, je v současné době problémem, který vyvolává velké obavy regulačních orgánů. Rodnitzky et al, (1975) a Durham et al, (1965) ve svých průřezových epidemiologických studiích s použitím neurobehaviorálních testů naznačili, že jemné poruchy chování u pracovníků v oblasti hubení škůdců, zemědělců a pracovníků ve výrobě souvisejí s nízkou úrovní expozice pesticidům nebo jsou přetrvávajícími účinky těžké akutní otravy pesticidy (Metcalf a Holmes, 1969; Burkhart et al, 1978; Korsak a Sato, 1977; Levin et al, 1976; Xintaras et al, 1978; Savage et al, 1983, přezkoumáno; Johnson a Anger, 1983). Existuje také řada kazuistik a registrů případů, které uvádějí, že u 4-9 % osob s akutní otravou organofosfáty se objevují opožděné nebo přetrvávající neuropsychiatrické účinky, včetně deprese, slabosti, nervozity, podrážděnosti, únavy, nespavosti, plnosti zapomnění, zmatenosti a schizoidních a depresivních reakcí (Gershon a Shaw, 1961). Poruchy chování způsobené expozicí pesticidům se také podílejí na vážných nehodách zemědělských pracovníků (Redhead, 1968; Wood et al, 1971; Smith et al, 1968).

Amr et al (1997) zjistili, že ve srovnání s kontrolami se u osob silně vystavených pesticidům (40 h/týden, 9 měsíců/rok) signifikantně zvýšil výskyt psychických poruch, zejména depresivní neurózy a dystymické poruchy (DSM-III-R). Tyto výsledky ponechaly nevyřešenou otázku reverzibility psychiatrických symptomů po období bez pesticidů a výskytu syndromu u osob, které nebyly tak silně vystaveny působení OP sloučenin. Dalším matoucím faktorem v těchto studiích byla expozice několika typům pesticidů, u nichž bylo prokázáno, že reprodukují rysy Parkinsonovy choroby (Binukumar et al, 2010). Některé z faktorů, u nichž bylo prokázáno, že ovlivňují proveditelnost epidemiologického hodnocení abnormalit CNS u pracovníků s pesticidy, závisí na 1) rozsahu, v jakém lze expozici kvantifikovat; 2) četnosti expozice chemickým látkám; 3) citlivosti a specifičnosti neurobehaviorálního testu; a 4) času potřebného k provedení testu. Stephens a další (1995) zkoumali vztah mezi chronickými (nezvratnými) neuropsychologickými účinky a účinky akutní expozice a zkoumali 77 ovčáků vystavených organofosfátům. Akutní účinky expozice byly hodnoceny prospektivně pomocí účelově sestaveného dotazníku příznaků podávaného před expozicí a 24 hodin po expozici. Moč byla analyzována na hladinu dialkylfosfátu, aby se potvrdila nedávná expozice. Chronické účinky byly hodnoceny v průřezové neuropsychologické studii v nepřítomnosti nedávné expozice pomocí počítačových neuropsychologických testů, dotazníku General Health Questionnaire a subjektivního dotazníku Memory Questionnaire. Jednoduchá korelační analýza a vícenásobná lineární regresní analýza byly použity k posouzení vztahů mezi změnami v celkovém hlášení symptomů od výchozího stavu do 24 hodin po expozici a výsledky chronických účinků. Nebyl prokázán žádný vztah mezi hlášenými úrovněmi symptomů a chronickými neuropsychologickými účinky. To naznačuje, že chronické účinky expozice OP se zřejmě projevují nezávisle na příznacích, které mohou bezprostředně následovat po akutní expozici OP. To má důsledky pro kontrolu expozice: jedinci mohou pociťovat chronické účinky bez výhody dřívějších varovných příznaků toxických účinků během akutní expozice.

Vojenský personál vracející se z války v Perském zálivu (GW) hlásil příznaky, které mají nejen diagnózu pomocí známých chorobných jednotek, ale také se nezdá, že by se vyskytovaly v předvídatelné konstelaci, kterou lze klasifikovat jako jediný syndrom (Persian Gulf Veterans Coordinating Board, 1995; Institute of Medicine, 1996; Iowa Persian Gulf Study Group, 1997; Proctor et al., 1998; Wolfe et al., 1998). Mezi stížnostmi, které uvádí vysoké procento několika vzorků veteránů GW, však vynikají příznaky, které naznačují dysfunkci centrálního nervového systému (CNS). Patří mezi ně ztráta paměti, problémy s koncentrací, bolesti hlavy a únava. Freya Kame et al (2005) analyzovali průřezové údaje od 18 782 bělochů, mužů s licencí soukromých aplikátorů pesticidů, kteří byli v letech 1993-1997 zařazeni do studie Agricultural Health Study. Aplikátoři poskytli informace o celoživotním používání pesticidů a 23 neurologických příznacích typicky spojených s intoxikací pesticidy. Mezi chemickými třídami insekticidů byly asociace nejsilnější u organofosfátů a organochlorových látek. Souvislosti s kumulativní expozicí přetrvávaly i po vyloučení jedinců, kteří měli v anamnéze otravu pesticidy nebo zažili událost zahrnující vysokou osobní expozici pesticidům. Tyto výsledky naznačují, že neurologické příznaky uváděné samotnými uživateli jsou spojeny s kumulativní expozicí středně silným fumigantům a organofosfátovým a organochlorovým insekticidům bez ohledu na nedávnou expozici nebo anamnézu otravy.

.