Опасност од изложености олову пренаталном неуроразвоју

Током пренаталног периода, фетус почиње да формира једну од најсложенијих структура у природи, људски мозак. Овај процес се назива неуронска ембриогенеза и представља један од најкомпликованијих процеса у пренаталном животу. Процес се ослања на строгу регулацију понашања ћелија које ће чинити мозак. Матичне ћелије неурона играју кључну улогу у развоју ембрионалног мозга.

НСЦ-има је потребно посебно окружење како би могли да обављају своју функцију у неуралној ембриогенези, стварању нових ћелија за насељавање нервног система. Међутим, у неким случајевима штетно излагање околини може довести до абнормалног понашања НСЦ. Пренатална изложеност олову један је од ових штетних утицаја који може превладати механизме НСЦ-а за суочавање са ћелијским оштећењима. Као резултат, могу бити погођени процеси регулисани НСЦ-ом у неуралној ембриогенези, што често доводи до неуроразвојних поремећаја.

Оплодњом се из једне ћелије формира маса ћелија и касније се та маса дели на неколико слојева из којих потичу све структуре људског тела. То је случај и са централним нервним системом. Изводи се из једног од слојева који чине нервну цев, претечу мозга, можданог стабла и кичмене мождине. У почетку је нервна цев прилично мала, али због стварања нових ћелија из НСЦ-а постепено се повећава. Касније се ћелије у нервној цеви специјализују за различите функције променом својих ћелијских и биохемијских карактеристика. Очигледно је да ако нешто пође наопако у било ком од ових корака, могу се појавити развојне абнормалности мозга.

Олово је део људске цивилизације већ дужи временски период. Међутим, тек недавно су се почели појављивати механизми помоћу којих олово узрокује негативне здравствене ефекте. Олово је посебно штетно за НСЦ, чак и када је изложеност минимална. Веома минимална пренатална изложеност олову повезана је са нижим коефицијентом интелигенције, агресивношћу и другим проблемима. Истраживачке студије такође су показале да пренатална изложеност олову доноси више штете него изложеност током постнаталног периода. Ови налази су повезани са механизмима иза ћелијских повреда НСЦ-а оловом. Предложени механизми утичу на основне ћелијске функције које резултирају повећањем реактивних врста кисеоника (РОС) и променама у метилацији ДНК.

Реактивне врсте кисеоника су молекули који се природно јављају као резултат ћелијског дисања. Међутим, током патолошких стања њихови нивои могу знатно порасти. Хронична интоксикација оловом доводи до повећања РОС-а кроз неколико механизама. Међу њима постоји директан утицај оловних јона на протеине који регулишу ниво РОС. Поред тога, олово може индиректно повећати ниво РОС-а интеракцијом са аминолевулинском киселином, биохемијским прекурсором компонената хемоглобина. РОС може оштетити различите структуре у ћелији и док то ради, створиће још више РОС-а. Поред тога, РОС су укључени у ћелијску сигнализацију смрти и друге ћелијске реакције.

Метилација ДНК је један од механизама који регулише експресију гена, а регулација експресије гена једна је од основа ћелијске диференцијације. Показано је да излагање олову доводи до промене метилације ДНК, што је заузврат повезано са инхибицијом диференцијације НСЦ. Кроз механизме који још нису познати, олово изазива промене у обрасцима метилације близу гена који су снажно повезани са диференцијацијом неурона.

Ћелије не остају пасивне током ових процеса. Као и друге ћелије, и НСЦ имају механизам којим се супротстављају многим од ових штетних догађаја. Једна од најновијих истрага је проучавала процес који укључује протеин Нрф2.

Нрф2 је директно повезан са заштитним механизмом НСЦ-а против оксидативног стреса изазваног излагањем олову. Нрф2 је повезан са протеином КЕАП1 у цитоплазми. Када се нивои РОС повећају, Нрф2 се одваја од КЕАП1, мигрира у језгро и везује се за специфичне ДНК регионе који се називају елементи антиоксидативног одговора (АРЕ).Након везивања за Нрф2, АРЕ активирају експресију својих циљних гена који кодирају различите протеине одговорне за ћелијску РОС детоксикацију.

Поред тога, недавно је идентификован нови циљ Нрф2, протеин СПП1. СПП1 има посебан значај у лезији НСЦ-а, јер је повезан са неуропротективним својствима кроз ин витро студије и кроз повезивање мутација у својој кодирајућој секвенци гена са неуролошким болестима. Ови ефекти су резултат сигналног механизма који укључује анти-апоптотски и про-пролиферативни процес. Процес резултира компензаторним одговорима на инхибицију пролиферације НСЦ. Као резултат, СПП1 је предложен као заштитни посредник неуротоксичности у излагању олову.

Многе болести су последица прекомерног оштећења ћелија на које ћелије нису у стању да се прилагоде. То је случај са НСЦ-има где се суштински неуроразвојни процеси могу променити токсичношћу олова. Иако су НСЦ опремљени заштитним механизмима, они често нису довољно моћни да се супротставе штетним утицајима околине. У таквим случајевима се дешавају промене неуралне ембриогенезе, пролиферације и диференцијације. Специфичне промене које доводе до одређених неуролошких манифестација и даље треба детаљно истражити.

Наше боље разумевање штетног дејства олова на пренатални неуроразвој захтева већу пажњу како би се избегла изложеност будућих мајки овом токсичном елементу. Верује се да су милиони трудница широм света редовно изложени високим концентрацијама олова у храни и води за пиће. То често утиче на здравље млађе генерације у многим земљама света.

Референце

Петер Ј. Вагнер, Хае-Риунг Парк, Зхаоки Ванг, Рори Кирцхнер, Ионгиуе Веи, Ли Су, Кирстие Станфиелд, Томас Р. Гуиларте, Роберт О. Вригхт, Давид Ц. Цхристиани и Куан Лу (2016) Ин Витро Еффецтс оф Водич о експресији гена у нервним матичним ћелијама и асоцијацији између регулисаних гена и когнитивних резултата код деце. Енвиронментал Хеалтх Перспецт; ДОИ: 10.1289 / ЕХП265

Темпле С. (2001) Развој нервних матичних ћелија. Натуре 414 (6859): 112-7. ДОИ: 10.1038 / 35102174

Сенут МЦ, Сен А, Цинголани П, Схаик А, Ланд СЈ, Руден ДМ (2014) Излагање олову нарушава глобалну метилацију ДНК у матичним ћелијама људског ембриона и мења њихову неуронску диференцијацију. Токицол Сци. 139 (1): 142-61. ДОИ: 10.1093 / токсци / кфу028

Сеији Исхии и Казуе Хасхимото-Тории (2015) Утицај пренаталног стреса у животној средини на развој кортекса. Фронт. Ћелија. Неуросци. 9: 207. ДОИ: 10.3389 / фнцел.2015.00207

Овај гостујући чланак првобитно се појавио на награђиваном блогу о здравству и науци и заједници тематизираној мозговима, БраинБлоггер: Како пренатално излагање олову резултира неуролошким поремећајима.