Wastewater-borne markers of neurodegenerative disease: β-methylamino-L-alanine and aminomethylphosphonic acid.
Sci Total Environ · 2025 · 970:179032 · PMID 40056552 · 등급4 단면·생태 생태학적연구 · 물질과 작용기전 > AMPA·분해 · 사람 · AMPA
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$\beta$-메틸아미노-L-알라닌(BMAA) 및 글리포세이트와 같은 독성 유기 화학물질에 대한 노출은 근위축성 측삭경화증(ALS), 파킨슨병(PD), 알츠하이머병(AD)을 포함한 신경퇴행성 질환(NDDs)과 관련이 보고되었다. 본 연구에서는 하수에서 검출된 BMAA 및 글리포세이트 대사산물인 아미노메틸인산(AMPA)의 수준을 지역별 미국 NDD 유병률과 비교하여, 이들이 NDD의 잠재적 지표로서의 유용성을 탐색하였다. 새로 개발된 액체 크로마토그래피-탠덤 질량 분석법(LC-MS/MS)을 사용하여 미국 하수 샘플($n = 87$)에 적용하였으며, 그 결과 얻은 추정 바이오마커 농도를 조류 대발생 및 농업용 글리포세이트 사용에 관한 환경 데이터와 함께 NDD 유병률과 통계적으로 비교하였다. 조류 대발생 지역은 인구 10만 명당 ALS 유병률과 유의하게 연관되어 있음이 확인되었다($p = 0.01$). 하수 내 BMAA 수준은 지역별 ALS 유병률과 높은 상관관계($p < 0.0001$)를 보였다. 하수 내 BMAA는 일반적으로 여름철에 최고치를 나타냈다. 본 연구는 하수 내 NDD 바이오마커 검출이 잠재적 가치를 지니며, 이 중 BMAA가 AMPA보다 우수한 성능을 보임을 시사한다. 또한, 현재 유형의 분석에서 그 가치를 더욱 높이기 위해서는 NDD 유병률 데이터가 질병통제예방센터(CDC)에 더 높은 공간 해상도로 보고되어야 할 수 있다. AMPA를 LC-MS/MS로 정량화하기 위해서는 추가적인 방법 개발이 필요하다. 향후 대사산물(예: AMPA)에 초점을 맞춘 방법 개발은 역학자들이 환경 내 독성 유기 화학물질의 단순한 발생 여부가 아닌 인간 노출 수준을 결정할 수 있도록 할 수 있을 것이다.ORIGINAL ABSTRACT
Exposure to toxic organic chemicals such as β-methylamino-L-alanine (BMAA) and glyphosate has been associated with neurodegenerative diseases (NDDs), including amyotrophic lateral sclerosis (ALS), Parkinson's Disease (PD), and Alzheimer's Disease (AD). We explored the utility of BMAA and glyphosate's metabolite aminomethylphosphonic acid (AMPA) for serving as potential markers of NDDs by comparing levels of wastewater-borne BMAA and AMPA with regional U.S. rates of NDD prevalence. Newly developed liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) methods were applied to U.S. wastewater samples (n = 87) and resultant concentrations of putative biomarkers were statistically compared to NDD prevalence rates in conjunction with environmental data on algal blooms and agricultural glyphosate use. Locations of algal blooms were found to be significantly associated (p = 0.01) with ALS prevalence rates per 100,000 people. BMAA levels in wastewater were highly correlated (p < 0.0001) with ALS prevalence rates by region. BMAA in wastewater typically peaked in summer months. We conclude that NDD biomarker detection in wastewater holds potential value, with BMAA outperforming AMPA. Furthermore, prevalence data for NDDs may have to be reported to the Centers for Disease Control and Prevention at a higher geospatial resolution to further enhance the value for the present type of analysis. Further method development is needed for AMPA to be quantified using LC-MS/MS. Future method developments focusing on metabolites (e.g., AMPA) may enable epidemiologists to determine human exposure levels rather than the mere occurrence of toxic organic chemicals in the environment.| 저자 | Newell, M. E.; Babbrah, A.; Aravindan, A.; Kulkarni, S.; Ellershaw, A.; Dupati, A.; Rathnam, R.; Shaffer, G.; Estrada, L.; Curtis, C.; Leneaux, J.; Driver, E. M.; Halden, R. U. |
|---|---|
| 저널 | The Science of the total environment |
| 권·호·쪽 | 970, 179032 |
| PMID | 40056552 |
| DOI | 10.1016/j.scitotenv.2025.179032 |
| MeSH | Amino Acids, Diamino; Wastewater; Biomarkers; Water Pollutants, Chemical; Cyanobacteria Toxins; Environmental Monitoring; Neurodegenerative Diseases; Humans; Glycine; Glyphosate; Tandem Mass Spectrometry; Chromatography, Liquid; Isoxazoles; Organophosphonates |