Prenatalinio neurodevelopment švino pavojus

Prenataliniu laikotarpiu vaisius pradeda formuoti vieną iš sudėtingiausių gamtos struktūrų - žmogaus smegenis. Šis procesas vadinamas nervine embriogeneze ir yra vienas iš sudėtingiausių prenatalinio gyvenimo procesų. Procesas priklauso nuo griežto smegenų ląstelių elgesio reguliavimo. Neuroninės kamieninės ląstelės (NSC) vaidina pagrindinį vaidmenį vystant embriono smegenis.

NSC reikia specialios aplinkos, kad galėtų atlikti savo funkciją nervų embriogenezėje, kurti naujas ląsteles nervų sistemai užpildyti. Tačiau kai kuriais atvejais žalingas aplinkos poveikis gali sukelti nenormalų NSC elgesį. Prenatalinis švino poveikis yra vienas iš šių kenksmingų poveikių, kurie gali užgožti NSC kovos su ląstelių pažeidimais mechanizmus. Dėl to gali nukentėti NSC reguliuojami procesai nervų embriogenezėje, dažnai sukeliantys neurodevelopmental sutrikimus.

Tręšiant iš vienos ląstelės susidaro ląstelių masė, o vėliau ši masė dalijasi į kelis sluoksnius, iš kurių kyla visos žmogaus kūno struktūros. Tai pasakytina ir apie centrinę nervų sistemą. Jis gaunamas iš vieno iš sluoksnių, kuris sudaro nervinį vamzdelį, smegenų, smegenų kamieno ir nugaros smegenų pirmtaką. Iš pradžių nervinis vamzdelis yra gana mažas, tačiau dėl naujų ląstelių iš NSC sukūrimo jis palaipsniui didėja. Vėliau nervinio vamzdelio ląstelės specializuojasi įvairioms funkcijoms, keisdamos ląstelių ir biochemines savybes. Akivaizdu, kad bet kuriame iš šių žingsnių kažkas negerai, gali atsirasti smegenų vystymosi anomalijų.

Švinas ilgą laiką buvo žmogaus civilizacijos dalis. Tačiau tik neseniai atsirado mechanizmai, kuriais švinas sukelia neigiamą poveikį sveikatai. Švinas ypač kenksmingas NSC, net jei jo poveikis yra minimalus. Labai minimalus prenatalinis švino poveikis buvo susijęs su mažesniu intelekto koeficientu, agresyvumu ir kitomis problemomis. Tyrimai taip pat parodė, kad prenatalinis švino poveikis sukelia daugiau žalos nei poveikis postnataliniu laikotarpiu. Šios išvados buvo susietos su švino ląstelių NSC pažeidimo mechanizmais. Siūlomi mechanizmai veikia esmines ląstelių funkcijas, dėl kurių padidėja reaktyviosios deguonies rūšys (ROS) ir pakinta DNR metilinimas.

Reaktyviosios deguonies rūšys yra molekulės, kurios natūraliai atsiranda dėl ląstelių kvėpavimo. Tačiau patologinėmis sąlygomis jų lygis gali žymiai padidėti. Dėl lėtinio apsinuodijimo švinu ROS padidėja keliais mechanizmais. Tarp jų yra tiesioginis švino jonų poveikis baltymams, kurie reguliuoja ROS lygį. Be to, švinas gali netiesiogiai padidinti ROS lygį sąveikaudamas su aminolevulino rūgštimi, biocheminiu hemoglobino komponentų pirmtaku. ROS gali pažeisti įvairias ląstelės struktūras ir tai darydamas sukurti dar daugiau ROS. Be to, ROS dalyvauja ląstelių mirties signalizacijoje ir kitose ląstelių reakcijose.

DNR metilinimas yra vienas iš genų ekspresijos reguliavimo mechanizmų, o genų ekspresijos reguliavimas yra vienas iš ląstelių diferenciacijos pagrindų. Įrodyta, kad švino poveikis pakeičia DNR metilinimą, kuris savo ruožtu yra susijęs su NSC diferenciacijos slopinimu. Dėl mechanizmų, kurie dar nėra žinomi, švinas sukelia metilinimo modelių pokyčius, artimus genams, kurie yra stipriai susiję su neuronų diferenciacija.

Šių procesų metu ląstelės nelieka pasyvios. Kaip ir kitos ląstelės, NSC turi mechanizmą, padedantį neutralizuoti daugelį šių žalingų įvykių. Viename naujausių tyrimų buvo tiriamas baltymo Nrf2 procesas.

Nrf2 buvo tiesiogiai susijęs su NSC apsaugos mechanizmu nuo oksidacinio streso, kurį sukelia švino poveikis. Nrf2 yra susijęs su baltymu KEAP1 citoplazmoje. Padidėjus ROS lygiui, Nrf2 atsiskiria nuo KEAP1, migruoja į branduolį ir prisijungia prie specifinių DNR regionų, vadinamų antioksidacinio atsako elementais (ARE).Susijungus Nrf2, ARE aktyvuoja tikslinių genų, kurie koduoja įvairius baltymus, atsakingus už ląstelių ROS detoksikaciją, ekspresiją.

Be to, neseniai buvo nustatytas naujas Nrf2 taikinys - SPP1 baltymas. SPP1 turi ypatingą reikšmę NSC pažeidime, nes jis buvo susijęs su neuroprotekcinėmis savybėmis atliekant in vitro tyrimus ir jo koduojančių genų sekos mutacijų ryšį su neurologinėmis ligomis. Šie efektai yra signalizavimo mechanizmo, apimančio anti-apoptotinį ir proliferacinį procesą, rezultatas. Procesas sukelia kompensacines reakcijas į švino slopinimą NSC proliferaciją. Dėl to SPP1 buvo pasiūlytas kaip apsauginis neurotoksiškumo tarpininkas veikiant šviną.

Daugelis ligų atsiranda dėl per didelio ląstelių pažeidimo, prie kurio ląstelės nesugeba prisitaikyti. Tai pasakytina apie NSC, kai švino toksiškumas gali pakeisti esminius neurodevelopment procesus. Nors NSC yra aprūpinti apsauginiais mechanizmais, jie dažnai nėra pakankamai galingi, kad atsvertų žalingą aplinkos poveikį. Tokiais atvejais vyksta nervinės embriogenezės, proliferacijos ir diferenciacijos pokyčiai. Konkretūs pokyčiai, sukeliantys tam tikras neurologines apraiškas, vis dar turi būti išsamiai ištirti.

Geresnis supratimas apie žalingą švino poveikį prenataliniam neurodevelopmentui reikalauja didesnio dėmesio, kad būtų išvengta būsimų motinų poveikio toksiškam elementui. Manoma, kad milijonai nėščių moterų visame pasaulyje reguliariai susiduria su didele švino koncentracija maiste ir geriamajame vandenyje. Tai dažnai daro įtaką jaunosios kartos sveikatai daugelyje pasaulio šalių.

Nuorodos

Peter J. Wagner, Hae-Ryung parkas, Zhaoxi Wang, Rory Kirchner, Yongyue Wei, Li Su, Kirstie Stanfield, Tomas R. Guilarte, Robert O. Wright, David C. Christiani ir Quan Lu (2016) In Vitro Effects of Švinas dėl genų raiškos neuroninėse kamieninėse ląstelėse ir reguliuojamų genų bei vaikų pažinimo rezultatų sąsajos. Aplinkos sveikatos perspektyva; DOI: 10.1289 / EHP265

Temple S. (2001) Nervinių kamieninių ląstelių raida. Gamta 414 (6859): 112-7. DOI: 10.1038 / 35102174

Senut MC, Sen A, Cingolani P, Shaik A, Land SJ, Ruden DM (2014) Švino ekspozicija sutrikdo visuotinę DNR metilinimą žmogaus embriono kamieninėse ląstelėse ir keičia jų neuronų diferenciaciją. Toxicol Sci. 139 (1): 142-61. DOI: 10.1093 / toxsci / kfu028

Seiji Ishii ir Kazue Hashimoto-Torii (2015) Prenatalinio aplinkos streso poveikis žievės vystymuisi. Priekis. Langelis. Neurosci. 9: 207. DOI: 10.3389 / fncel.2015.00207

Šis svečio straipsnis iš pradžių pasirodė apdovanojimų pelniusiame sveikatos ir mokslo tinklaraštyje bei smegenų tematikos bendruomenėje „BrainBlogger“: kaip prenatalinė švino ekspozicija lemia neurodevelopmental sutrikimus.