The Link Between Parkinson’s Disease and Toxic Chemicals

A new book calls the increasing prominence of Parkinson’s “a man-made pandemic.”

By Jane E. Brody, New York Times, July 20, 2020

Michael Richard Clifford, a 66-year-old retired astronaut living in Cary, N.C., learned before his third spaceflight that he had Parkinson’s disease. He was only 44 and in excellent health at the time, and had no family history of this disabling neurological disorder.

What he did have was years of exposure to numerous toxic chemicals, several of which have since been shown in animal studies to cause the kind of brain damage and symptoms that afflict people with Parkinson’s.

As a youngster, Mr. Clifford said, he worked in a gas station using degreasers to clean car engines. He also worked on a farm where he used pesticides and in fields where DDT was sprayed. Then, as an aviator, he cleaned engines readying them for test flights. But at none of these jobs was he protected from exposure to hazardous chemicals that are readily inhaled or absorbed through the skin.

Now Mr. Clifford, a lifelong nonsmoker, believes that his close contact with these various substances explains why he developed Parkinson’s disease at such a young age. Several of the chemicals have strong links to Parkinson’s, and a growing body of evidence suggests that exposure to them may very well account for the dramatic rise in the diagnosis of Parkinson’s in recent decades.

To be sure, the medical literature is replete with associations between people’s habits and exposures and their subsequent risk of developing various ailments, from allergies to heart disease and cancer. Such linkages do not — and cannot by themselves — prove cause and effect.

Sometimes, though, the links are so strong and the evidence so compelling that there can be little doubt that one causes the other.

The link of cigarette smoking to lung cancer is a classic example. Despite tobacco industry claims that there was no definitive proof, the accumulation of evidence, both experimental and epidemiological, eventually made it impossible to deny that years of smoking can cause cancer even long after a person has quit.

The criteria that supported a cause-and-effect relationship between smoking and lung cancer included strength and consistency of the association; whether the link made biological sense; whether it applied especially or specifically to those exposed to the putative agent; and whether it was supported by experimental evidence.

Likewise, based on extensive evidence presented by four experts in a new book, “Ending Parkinson’s Disease,” it seems shortsighted to deny a causative link between some cases of Parkinson’s disease and prior exposure to various toxic chemicals.

The book was written by Dr. Ray Dorsey, neurologist at the University of Rochester; Todd Sherer, neuroscientist at the Michael J. Fox Foundation for Parkinson’s Research; Dr. Michael S. Okun, neurologist at the University of Florida; and Dr. Bastiaan R. Bloem, neurologist at Radboud University Nijmegen Medical Center in the Netherlands.

The authors called the increasing prominence of Parkinson’s “a man-made pandemic.” Its prevalence has closely tracked the growth of industrialization and has increased dramatically with the use of pesticides, industrial solvents and degreasing agents in countries throughout the world.

“Over the last 25 years,” the authors noted, “the prevalence rates for Parkinson’s, adjusted for age, increased by 22 percent for the world, by 30 percent for India, and by 116 percent for China.”

Furthermore, they added, men, who are more likely to work in occupations that expose them to industrial products linked to the disease, have a 40 percent greater risk than women of developing it.

But no one is being spared a potential risk. Among other exposures, a solvent called trichloroethylene, or TCE, linked to Parkinson’s, is so widespread in the American environment that nearly everyone has been exposed to it. It contaminates up to 30 percent of the country’s drinking water and, because it evaporates readily, it can enter homes undetected through the air.

Yet a proposed ban on the use of TCE was postponed indefinitely in 2017 by the Environmental Protection Agency, as has a ban on the nerve toxin chlorpyrifos, an insecticide linked to Parkinson’s that is widely used on crops and golf courses.

Another prominent toxin, the pesticide paraquat, can increase the risk of Parkinson’s by 150 percent. It has been banned by 32 countries, including China, but not by the United States, where use on agricultural fields has doubled during the last decade, the authors noted. Both TCE and paraquat were banned years ago in the Netherlands, and the incidence of Parkinson’s there has since declined.

As with smoking, which doesn’t cause cancer in all smokers, most cases of Parkinson’s are likely to reflect an interaction between environmental exposures and genetic predisposition. But also as with cancer and smoking, criteria that strongly suggest a cause-and-effect relationship apply as well to chemical exposure and the development of Parkinson’s disease. In fact, a pioneering study in California by Dr. Caroline Tanner and Dr. William Langston of more than 17,000 twin brothers, both fraternal and identical, suggested that environmental factors outranked genetics as a cause of Parkinson’s.

Thirty years ago, researchers at Emory University showed that rats developed classic features of Parkinson’s when given rotenone, then a popular household insecticide that is still used by fisheries to eliminate invasive species. When the researchers examined the rats’ brains, they found a loss of nerve cells that produce dopamine, the same damage that afflicts people with Parkinson’s.

Dr. Langston and Dr. Tanner later showed that farmers who used rotenone and paraquat, among other pesticides, were more than twice as likely to develop Parkinson’s as those who did not use these chemicals. In laboratory studies, the Parkinson-associated chemicals have been shown to injure nerve cells.

Although Parkinson’s is most likely to afflict older people, its rise has far exceeded the aging of the population. In just 25 years, from 1990 to 2015, the number of people afflicted globally more than doubled, from 2.6 million to 6.3 million, and is projected to reach 12.9 million by 2040.

The disease is progressive, characterized by tremors, stiffness, slow movements, difficulty walking and balance problems. It can also cause loss of smell, constipation, sleep disorders and depression. While there are medications that can alleviate symptoms, there is as yet no cure. People can live with gradually worsening symptoms for decades, resulting in a huge burden on caregivers.

And the economic burden of Parkinson’s is huge, said Dr. Tanner, now a neurologist and environmental health scientist at the University of California, San Francisco. In 2017, it resulted in about $25 billion in direct medical costs and another $26 billion in indirect costs, she said.

In addition to preventing exposure to toxic chemicals, Dr. Tanner said that regular exercise and a healthy diet can reduce the risk of Parkinson’s even in people who were occupationally exposed to nerve toxins.

Jane Brody is the Personal Health columnist, a position she has held since 1976. She has written more than a dozen books including the best sellers “Jane Brody’s Nutrition Book” and “Jane Brody’s Good Food Book.” A version of this article appears in print on July 21, 2020, Section D, Page 7 of the New York edition with the headline: A Book Links Parkinson’s to Toxic Chemicals. Order Reprints | Today’s Paper | Subscribe


Michael Richard Clifford, ein 66-jähriger Astronaut im Ruhestand, der in Cary, N.C., lebt, erfuhr vor seinem dritten Weltraumflug, dass er die Parkinson-Krankheit hat. Er war zu diesem Zeitpunkt erst 44 Jahre alt, erfreute sich bester Gesundheit und hatte keine familiäre Vorbelastung mit dieser neurologischen Erkrankung.

Allerdings war er jahrelang zahlreichen giftigen Chemikalien ausgesetzt, von denen einige in Tierversuchen gezeigt haben, dass sie die Art von Hirnschäden und Symptomen verursachen, von denen Menschen mit Parkinson betroffen sind.

Als Jugendlicher, so Herr Clifford, arbeitete er in einer Tankstelle und benutzte Entfettungsmittel, um Automotoren zu reinigen. Er arbeitete auch auf einer Farm, wo er mit Pestiziden arbeitete und auf Feldern, wo DDT versprüht wurde. Dann, als Flieger, reinigte er Motoren, um sie für Testflüge vorzubereiten. Aber bei keinem dieser Jobs war er vor dem Kontakt mit gefährlichen Chemikalien geschützt, die leicht eingeatmet oder über die Haut aufgenommen werden.

Jetzt glaubt Clifford, der sein Leben lang Nichtraucher war, dass sein enger Kontakt mit diesen verschiedenen Substanzen erklärt, warum er in so jungen Jahren an Parkinson erkrankte. Mehrere dieser Chemikalien stehen in engem Zusammenhang mit der Parkinson-Krankheit, und immer mehr Beweise deuten darauf hin, dass die Exposition gegenüber diesen Substanzen sehr wohl für den dramatischen Anstieg der Parkinson-Diagnosen in den letzten Jahrzehnten verantwortlich sein könnte.

Natürlich ist die medizinische Literatur voll von Assoziationen zwischen den Gewohnheiten und Belastungen von Menschen und ihrem späteren Risiko, an verschiedenen Krankheiten zu erkranken, von Allergien bis hin zu Herzerkrankungen und Krebs. Solche Zusammenhänge beweisen nicht – und können es auch nicht – Ursache und Wirkung.

Manchmal sind die Verbindungen jedoch so stark und die Beweise so zwingend, dass es kaum Zweifel daran gibt, dass das eine das andere verursacht.

Die Verbindung von Zigarettenrauchen und Lungenkrebs ist ein klassisches Beispiel. Trotz der Behauptungen der Tabakindustrie, dass es keine endgültigen Beweise gäbe, machte die Anhäufung von Beweisen, sowohl experimenteller als auch epidemiologischer Art, es schließlich unmöglich zu leugnen, dass jahrelanges Rauchen Krebs verursachen kann, selbst lange nachdem eine Person aufgehört hat.

Die Kriterien, die für eine Ursache-Wirkungs-Beziehung zwischen Rauchen und Lungenkrebs sprachen, umfassten die Stärke und Konsistenz der Assoziation; ob die Verbindung biologisch sinnvoll war; ob sie besonders oder spezifisch für diejenigen galt, die dem vermeintlichen Agens ausgesetzt waren; und ob sie durch experimentelle Beweise gestützt wurde.

Ebenso scheint es kurzsichtig zu sein, auf der Grundlage der umfangreichen Beweise, die von vier Experten in einem neuen Buch, “Ending Parkinson’s Disease”, präsentiert werden, einen ursächlichen Zusammenhang zwischen einigen Fällen der Parkinson-Krankheit und einer früheren Exposition gegenüber verschiedenen giftigen Chemikalien zu leugnen.

Das Buch wurde von Dr. Ray Dorsey, Neurologe an der University of Rochester, Todd Sherer, Neurowissenschaftler an der Michael J. Fox Foundation for Parkinson’s Research, Dr. Michael S. Okun, Neurologe an der University of Florida, und Dr. Bastiaan R. Bloem, Neurologe am Radboud University Nijmegen Medical Center in den Niederlanden, geschrieben.

Die Autoren nannten das zunehmende Auftreten von Parkinson “eine vom Menschen verursachte Pandemie”. Seine Prävalenz ist eng mit dem Wachstum der Industrialisierung verbunden und hat mit dem Einsatz von Pestiziden, industriellen Lösungsmitteln und Entfettungsmitteln in Ländern auf der ganzen Welt dramatisch zugenommen.

“In den letzten 25 Jahren”, so die Autoren, “stiegen die Prävalenzraten für Parkinson, bereinigt um das Alter, weltweit um 22 Prozent, in Indien um 30 Prozent und in China um 116 Prozent.”

Außerdem, so fügten sie hinzu, haben Männer, die eher in Berufen arbeiten, in denen sie Industrieprodukten ausgesetzt sind, die mit der Krankheit in Verbindung gebracht werden, ein 40 Prozent höheres Risiko als Frauen, daran zu erkranken.

Aber niemand wird von einem potenziellen Risiko verschont. Unter anderem ist ein Lösungsmittel namens Trichlorethylen (TCE), das mit Parkinson in Verbindung gebracht wird, in der amerikanischen Umwelt so weit verbreitet, dass fast jeder damit in Berührung gekommen ist. Es verunreinigt bis zu 30 Prozent des Trinkwassers des Landes, und da es leicht verdunstet, kann es über die Luft unbemerkt in Häuser gelangen.

Dennoch wurde ein vorgeschlagenes Verbot der Verwendung von TCE im Jahr 2017 von der Environmental Protection Agency auf unbestimmte Zeit verschoben, ebenso wie ein Verbot des Nervengifts Chlorpyrifos, einem Insektizid, das mit Parkinson in Verbindung gebracht wird und weithin auf Feldfrüchten und Golfplätzen eingesetzt wird.

Ein weiteres prominentes Gift, das Pestizid Paraquat, kann das Risiko für Parkinson um 150 Prozent erhöhen. Es wurde von 32 Ländern, darunter China, verboten, nicht aber von den Vereinigten Staaten, wo sich der Einsatz auf landwirtschaftlichen Feldern im letzten Jahrzehnt verdoppelt hat, so die Autoren. Sowohl TCE als auch Paraquat wurden vor Jahren in den Niederlanden verboten, und die Häufigkeit von Parkinson ist dort seitdem zurückgegangen.

Wie beim Rauchen, das nicht bei allen Rauchern Krebs verursacht, sind die meisten Fälle von Parkinson wahrscheinlich auf eine Wechselwirkung zwischen Umweltexposition und genetischer Veranlagung zurückzuführen. Aber ebenso wie bei Krebs und Rauchen gelten auch für die chemische Belastung und die Entwicklung der Parkinson-Krankheit Kriterien, die stark auf eine Ursache-Wirkungs-Beziehung hindeuten. Eine bahnbrechende Studie von Dr. Caroline Tanner und Dr. William Langston in Kalifornien an mehr als 17.000 zweieiigen und eineiigen Zwillingsbrüdern deutete darauf hin, dass Umweltfaktoren als Ursache für die Parkinson-Krankheit einen höheren Stellenwert haben als die Genetik.

Vor dreißig Jahren zeigten Forscher der Emory University, dass Ratten klassische Merkmale von Parkinson entwickelten, wenn sie Rotenon erhielten, damals ein beliebtes Haushaltsinsektizid, das immer noch von der Fischerei zur Beseitigung invasiver Arten eingesetzt wird. Als die Forscher die Gehirne der Ratten untersuchten, fanden sie einen Verlust von Nervenzellen, die Dopamin produzieren, den gleichen Schaden, der Menschen mit Parkinson befällt.

Dr. Langston und Dr. Tanner wiesen später nach, dass Landwirte, die unter anderem Rotenon und Paraquat als Pestizide einsetzten, ein mehr als doppelt so hohes Risiko hatten, an Parkinson zu erkranken, als diejenigen, die diese Chemikalien nicht einsetzten. In Laborstudien wurde gezeigt, dass die mit Parkinson assoziierten Chemikalien die Nervenzellen verletzen.

Obwohl die Parkinson-Krankheit am ehesten ältere Menschen betrifft, hat ihr Anstieg die Alterung der Bevölkerung weit übertroffen. In nur 25 Jahren, von 1990 bis 2015, hat sich die Zahl der weltweit Erkrankten von 2,6 Millionen auf 6,3 Millionen mehr als verdoppelt und wird bis 2040 voraussichtlich 12,9 Millionen erreichen.

Die Krankheit ist fortschreitend und zeichnet sich durch Zittern, Steifheit, langsame Bewegungen, Schwierigkeiten beim Gehen und Gleichgewichtsprobleme aus. Sie kann auch zu Geruchsverlust, Verstopfung, Schlafstörungen und Depressionen führen. Es gibt zwar Medikamente, die die Symptome lindern können, eine Heilung ist jedoch noch nicht möglich. Menschen können jahrzehntelang mit sich allmählich verschlimmernden Symptomen leben, was zu einer enormen Belastung für die Pflegekräfte führt.

Und die wirtschaftliche Belastung durch Parkinson ist enorm, sagt Dr. Tanner, jetzt Neurologe und Umweltgesundheitswissenschaftler an der University of California, San Francisco. Im Jahr 2017 verursachte sie etwa 25 Milliarden Dollar an direkten medizinischen Kosten und weitere 26 Milliarden Dollar an indirekten Kosten, sagte sie.

Neben der Vermeidung der Exposition gegenüber giftigen Chemikalien, sagte Dr. Tanner, dass regelmäßige Bewegung und eine gesunde Ernährung das Risiko von Parkinson auch bei Menschen, die beruflich mit Nervengiften ausgesetzt waren, reduzieren kann.

Jane Brody ist die persönliche Gesundheitskolumnistin, eine Position, die sie seit 1976 innehat. Sie hat mehr als ein Dutzend Bücher geschrieben, darunter die Bestseller “Jane Brody’s Nutrition Book” und “Jane Brody’s Good Food Book”.