比爾·吉爾摩在新罕布什爾州的海濱小鎮住了 28 年，在那裡他衝浪和劃皮划艇。“我一生都在水中，”他說。“在接觸海洋之前，我都是在湖泊裡玩。我從四歲起就一直是水上運動愛好者。”
現在，吉爾摩再也不能游泳、釣魚或衝浪了，更不用說扣襯衫紐扣或把叉子送到嘴邊了。今年早些時候，他被診斷出患有肌萎縮側索硬化症 (ALS)，又稱盧伽雷病。
在新英格蘭地區，醫學研究人員現在正在揭示一些線索，這些線索似乎將某些致命的神經系統疾病病例與人們居住在湖泊和沿海水域附近聯絡起來。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保未來關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事。
大約五年前，新罕布什爾州一家醫院的醫生注意到他們 ALS 患者的模式——他們中的許多人，像吉爾摩一樣，都住在水邊。從那時起，達特茅斯-希區柯克醫療中心的研究人員在新英格蘭的湖泊和沿海社群中發現了幾個 ALS 熱點，他們懷疑藍藻的有毒水華（在世界範圍內變得越來越普遍）可能在其中發揮作用。
現在，科學家們正在調查吸入藻類產生的神經毒素是否會增加患病風險。然而，他們還有很長的路要走：雖然這種毒素似乎確實會殺死神經細胞，但沒有任何研究，即使在動物身上，也證實了與 ALS 的聯絡。
病因不明
與所有 ALS 患者一樣，沒有人知道是什麼導致了比爾·吉爾摩的疾病。他是一個高大強壯的人——職業是木匠。2011 年的一天早上，他感覺手臂無力。“我無法拿起我的工具。我以為自己受傷了，”現年 59 歲的吉爾摩說，他一半的時間住在漢普頓，現在住在新罕布什爾州的羅切斯特。
三年後，在多次看醫生之後，吉爾摩在 6 月份得知，他四肢的進行性無力是 ALS 引起的。
漢普頓和羅切斯特都不被認為是 ALS 的熱點地區。吉爾摩是美國每年大約 5,600 名被診斷出患有該疾病的人之一。患者從確診起平均存活兩到五年。
目前尚無治癒方法，而且對於大多數患者來說，病因不明。對於 90% 到 95% 的 ALS 患者來說，沒有已知的基因突變。研究人員推測，基因和環境之間某種未知的相互作用是造成疾病的原因。
近年來，一些研究的重點是藍藻，也稱為藍細菌。
“人們越來越意識到基因/環境相互作用對神經退行性疾病的重要性。人們越來越有興趣研究環境暴露，包括接觸藍細菌，作為散發性 ALS 可能的風險因素，”懷俄明州非營利性民族醫學研究所所長保羅·艾倫·考克斯說，該研究所專注於 ALS 和其他神經退行性疾病的治療。
藍細菌是地球上最古老的生物之一，可以在任何有水分的地方出現。水華主要是由農業和城市徑流中的營養物質滋養的。
一些藍細菌會產生有毒化合物，使人患病。8 月，當在供水中發現伊利湖藻類水華產生的毒素時，俄亥俄州托萊多的數十萬人連續幾天沒有自來水可用。
雖然引發托萊多水危機的藍細菌毒素會導致腹瀉、腸道疼痛和肝臟問題，但藍藻產生的其他毒素會損害人類和野生動物的神經系統。
科學家們長期以來一直懷疑藍細菌毒素可能在某些形式的 ALS 中發揮作用。二戰後，美國駐關島的軍事醫生髮現，許多當地的查莫羅人患有一種快速進展的神經系統疾病，其症狀類似於 ALS 和痴呆症。多年後，科學家在死於這種疾病的查莫羅人的大腦中發現了神經毒素 BMAA。在蘇鐵樹的根和種子中生長的藍細菌會產生這種毒素。
考克斯是 1990 年代在關島的一名研究人員，他推測 BMAA 透過食物鏈從蘇鐵種子到蝙蝠再到獵捕它們的查莫羅人。但考克斯和他的同事們也在從未食用過關島果蝠的加拿大阿爾茨海默病患者的大腦中發現了 BMAA。在死於其他原因的患者中，他們沒有發現任何痕跡。加拿大人體內 BMAA 的來源仍然未知。
一些研究人員認為，來自受藍細菌水華汙染的水域的魚類和貝類可能是人們攝入 BMAA 的一種途徑。在法國南部，研究人員懷疑 ALS 病例可能與食用貽貝和牡蠣有關。在佛羅里達州沿海靠近水華地區捕撈的龍蝦中，也發現了高含量的 BMAA。
世界各地的科學家正在調查神經毒素如何進入人體以及它是否會導致疾病。
“我們真的不知道哪些接觸途徑最重要，”考克斯說。
新英格蘭的 ALS 熱點
在新罕布什爾州，達特茅斯大學的神經學家伊萊賈·斯托梅爾注意到，幾位 ALS 患者來自該州中部的恩菲爾德小鎮。當他繪製他們的地址時，他看到他們中有九人住在馬斯科馬湖附近。
在湖泊周圍，散發性 ALS（遺傳學不是可能原因的病例）的發病率大約是該規模城鎮預期發病率的 10 到 25 倍。
“我們不知道為什麼湖泊周圍似乎有聚集性病例，”斯托梅爾說。
基於世界其他地區 ALS 與神經毒素之間的聯絡，斯托梅爾和他的同事們推測，湖泊中的藍細菌水華可能是一個因素。
在新英格蘭北部，研究人員繼續發現了 ALS 熱點——佛蒙特州尚普蘭湖附近的一個大型熱點，以及新罕布什爾州和緬因州沿海社群的一些較小熱點。
今年早些時候，研究人員報道稱，較差的湖水水質增加了居住在熱點地區的可能性。最引人注目的是，他們發現，居住在溶解氮含量高的湖泊 18 英里範圍內（氮是肥料和汙水中的汙染物，會滋養藻類和藍細菌水華）會使屬於 ALS 熱點的機率增加 167%。
他們寫道，這些發現“支援了這樣的假設，即散發性 ALS 可能由環境湖泊水質和促進有害藻類水華和藍細菌增加的湖泊條件引發。”
新英格蘭社群的人們如何攝入神經毒素在很大程度上仍然是一個謎。雖然湖中的魚確實含有神經毒素，但並非所有參加達特茅斯大學研究的人都吃魚。
“我們已經向患者傳送了問卷，在飲食或活動方面確實沒有共同點，”斯托梅爾說。“每個人都做的一件共同的事情是呼吸。”
換句話說，可能是船隻、水上摩托艇，甚至風，都會在空氣中攪動微小的藍細菌顆粒，然後人們再將其吸入。
測試空氣中的神經毒素
去年八月，在新罕布什爾大學生物學家吉姆·哈尼在阿蒂塔什湖涉水齊膝深處，進入了漩渦狀的綠色水中。藍細菌正在馬薩諸塞州東北角的小湖中大量繁殖。哈尼已經用管道、塑膠漏斗和紙張搭建了三個類似真空的裝置，以吸取和過濾湖面附近的空氣。
他將濾紙帶回他的實驗室，並測量了粘在上面的藍細菌細胞、BMAA 和其他毒素。
“我們想知道湖泊居民可能會透過空氣中的顆粒暴露於什麼水平，”哈尼說，他正在與達特茅斯大學的團隊合作，對馬薩諸塞州和新罕布什爾州的湖泊進行空氣取樣。
斯托梅爾說，“看到濾紙上佈滿了藍細菌，這非常引人注目。”
目前，哈尼和研究生們正試圖瞭解在什麼條件下毒素可能會從湖中逸出，以及空氣中的顆粒是否是重要的暴露途徑。
初步研究結果表明，BMAA 和其他藍細菌細胞正在氣溶膠化。“可能有大量的藍細菌可以被吸入，”哈尼說。但他指出，這些測量是在水面以上大約 8 英寸處進行的，因此，濃度在更遠的地方可能會低得多。
雖然毒素在湖泊周圍的空氣中最豐富，但它們遍佈全球，即使在沙漠中也是如此。
2009 年，甚至在卡達的沙子裡也檢測到了 BMAA。含有藍細菌的結殼可能一年中的大部分時間都休眠在土壤中，但在春雨暴雨期間會被掀起。考克斯和他的同事推測，吸入灰塵中的毒素可能是導致沙漠風暴行動後軍事人員 ALS 發病率翻倍的原因。
在阿蒂塔什湖哈尼的工作站附近，一個孩子在碼頭附近的淺水中嬉戲。哈尼舀了一杯水。他看著杯子裡反射陽光的微小綠色顆粒，使混合物看起來像渾濁的豌豆湯。
“我們已經形成了將自然視為田園詩般的觀點，這很棒，但並非自然界的一切都是良性的，”他說。“響尾蛇是天然的，你不會靠得太近。”
“鄰近不等於因果關係”
BMAA 暴露可能會在某些人中引發該疾病的假設仍然存在爭議。
研究人員有證據表明，居住在水華湖泊附近的人患肌萎縮性脊髓側索硬化症（ALS）的風險可能增加。他們甚至在死於神經退行性疾病的人的病變腦組織中發現了BMAA。儘管如此，佛羅里達州邁阿密大學的神經科學家黛博拉·馬什表示，“鄰近並不等於因果關係”。
目前最大的未解之謎是這種毒素是否真的會導致這種疾病。到目前為止，幾乎沒有證據表明它是如何誘發ALS患者大腦中出現的病變的。
對人類細胞的測試發現，BMAA會殺死運動神經元——控制肌肉的神經細胞，而運動神經元是ALS的病理機制之一。上世紀80年代，餵食高劑量BMAA的靈長類動物表現出神經和肌肉無力的跡象。但是，這種毒素並沒有殺死它們的運動神經元。
考克斯說：“目前缺乏的是一個清晰的動物模型，可以證明暴露於BMAA會導致類似ALS的神經病變。”
那麼，這種毒素可能導致疾病的機制是什麼呢？人體可能會將BMAA誤認為是氨基酸L-絲氨酸，後者是蛋白質的天然成分。當毒素被錯誤地插入到蛋白質中時，它們就會“錯誤摺疊”，這意味著它們不再正常運作，並可能損害細胞。
考克斯和同事們很快將在FDA批准的臨床試驗中測試兩種藥物。他們即將進入L-絲氨酸的第二階段測試。民族醫學研究所的研究員桑德拉·班納克解釋說，這個想法是，大劑量的L-絲氨酸可能能夠“競爭過”體內低水平的BMAA，防止它被摻入蛋白質中。
對於像吉爾摩這樣的ALS患者來說，這項研究來得越快越好。“如果他們能找到病因，那麼就有希望找到治療方法，”吉爾摩說。
本文最初發表於環境健康新聞，這是一個由非營利媒體公司環境健康科學出版的新聞來源。