Plii kokkupuute oht sünnieelse närviarenguga

Sünnieelse perioodi jooksul hakkab lootel moodustama looduse üks keerukamaid struktuure, inimese aju. Seda protsessi nimetatakse neuronaalseks embrüogeneesiks ja see on sünnieelse elu üks keerulisemaid protsesse. Protsess tugineb aju moodustavate rakkude käitumise rangele reguleerimisele. Neuronaalsed tüvirakud (NSC) mängivad aju embrüonaalses arengus võtmerolli.

NSC-d vajavad spetsiaalset keskkonda, et nad saaksid täita oma funktsiooni närvi embrüogeneesis, luues uusi rakke närvisüsteemi asustamiseks. Mõnel juhul võib kahjulik kokkupuude keskkonnaga põhjustada ebanormaalset NSC käitumist. Sünnieelne kokkupuude pliiga on üks neist kahjulikest mõjudest, mis võib NSC-de rakukahjustustega toimetuleku mehhanismid üle trumbata. Selle tagajärjel võivad NSC-ga reguleeritud protsessid närvi embrüogeneesis muutuda, mis põhjustab sageli neurodevelopmental häireid.

Viljastumisel moodustub ühest rakust rakumass ja hiljem jaguneb see mass mitmeks kihiks, millest pärinevad kõik inimkeha struktuurid. See kehtib ka kesknärvisüsteemi kohta. See tuleneb ühest kihist, mis moodustab närvitoru, aju, ajutüve ja seljaaju eelkäija. Esialgu on närvitoru üsna väike, kuid uute rakkude loomise tõttu NSC-dest suureneb see järk-järgult. Hiljem spetsialiseeruvad närvitoru rakud erinevatele funktsioonidele, muutes nende rakulisi ja biokeemilisi omadusi. Ilmselt, kui mis tahes neist etappidest läheb valesti, võivad tekkida aju arenguhäired.

Plii on pikka aega olnud osa inimtsivilisatsioonist. Kuid alles hiljuti on hakanud ilmnema mehhanismid, mille abil plii põhjustab negatiivseid tervisemõjusid. Pli on eriti kahjulik NSC-dele, isegi kui kokkupuude on minimaalne. Väga minimaalne sünnieelne kokkupuude pliiga on seotud madalama IQ, agressiivsuse ja muude probleemidega. Uuringud on samuti näidanud, et sünnieelne kokkupuude pliiga tekitab postnataalsel perioodil rohkem kahju kui kokkupuude pliiniga. Need leiud on seotud NSC-de rakuliste vigastuste mehhanismidega plii abil. Kavandatud mehhanismid mõjutavad rakkude olulisi funktsioone, mille tulemuseks on reaktiivsete hapnikuliikide (ROS) suurenemine ja muutused DNA metüülimisel.

Reaktiivsed hapnikuliigid on molekulid, mis looduslikult esinevad rakuhingamise tagajärjel. Kuid patoloogiliste seisundite ajal võib nende tase märkimisväärselt tõusta. Kroonilise pliimürgituse korral suureneb ROS mitme mehhanismi kaudu. Nende hulgas on pliiioonide otsene mõju valkudele, mis reguleerivad ROS-i taset. Lisaks võib plii suurendada ROS-i taset kaudselt interaktsiooni kaudu aminolevuliinhappega, mis on hemoglobiini komponentide biokeemiline eelkäija. ROS võib rakus kahjustada erinevaid struktuure ja seda tehes luua veelgi rohkem ROS-e. Lisaks on ROS seotud rakusurma signaalimise ja teiste rakuliste reaktsioonidega.

DNA metüülimine on üks geeniekspressiooni reguleerivaid mehhanisme ja geeniekspressiooni reguleerimine on üks rakulise diferentseerumise alustest. On tõestatud, et pliiga kokkupuude põhjustab DNA metüülimise muutusi, mis omakorda on seotud NSC-de diferentseerumise pärssimisega. Mehhanismide kaudu, mis pole veel teada, põhjustab plii metüülimismustrite muutusi geenide lähedal, mis on tugevalt seotud neuronite diferentseerumisega.

Rakud ei jää nende protsesside ajal passiivseks. Nagu teistel rakkudel, on ka NSC-del mehhanism, mille abil nad paljudele neist kahjulikest sündmustest vastu saavad. Üks viimastest uuringutest on uurinud valku Nrf2 hõlmavat protsessi.

Nrf2 on otseselt seotud NSC kaitsemehhanismiga pliiga kokkupuutest põhjustatud oksüdatiivse stressi vastu. Nrf2 on seotud valgu KEAP1 tsütoplasmas. Kui ROS-i tase tõuseb, eraldub Nrf2 KEAP1-st, migreerub tuuma ja seondub spetsiifiliste DNA piirkondadega, mida nimetatakse antioksüdantsete reaktsioonide elementideks (ARE).Nrf2 seondumisel aktiveerivad ARE-d oma sihtgeenide ekspressiooni, mis kodeerivad raku ROS-i detoksifikatsiooni eest vastutavaid erinevaid valke.

Lisaks on hiljuti tuvastatud uus nrf2 sihtmärk, SPP1 valk. SPP1 omab NSC kahjustuses erilist tähtsust, kuna seda on seostatud neuroprotektiivsete omadustega in vitro uuringute kaudu ja selle kodeeriva geenijärjestuse mutatsioonide seostamise kaudu neuroloogiliste haigustega. Need mõjud tulenevad signaalimehhanismist, mis hõlmab anti-apoptootilist ja proliferatiivset protsessi. Protsessi tulemuseks on kompenseerivad reaktsioonid NSC-de proliferatsiooni plii pärssimisele. Selle tulemusena on SPP1 pakutud pliiga kokkupuutel neurotoksilisuse kaitsvaks vahendajaks.

Paljud haigused tulenevad liigsest rakukahjustusest, millega rakud ei ole võimelised kohanema. See kehtib NSC-de kohta, kus plii toksilisus võib hädavajalikke neurodevelopmentalseid protsesse muuta. Ehkki NSC-d on varustatud kaitsemehhanismidega, ei ole need sageli piisavalt võimsad, et kahjulikele keskkonnamõjudele vastu astuda. Sellistel juhtudel toimuvad närvi embrüogeneesi, proliferatsiooni ja diferentseerumise muutused. Spetsiifilisi muutusi, mis viivad konkreetsete neuroloogiliste ilminguteni, tuleb veel üksikasjalikult uurida.

Meie parem arusaamine plii kahjulikust mõjust sünnieelse närvisüsteemi arengule nõuab suuremat tähelepanu, et vältida tulevaste emade kokkupuudet selle mürgise elemendiga. Arvatakse, et miljonid rasedad naised kogu maailmas puutuvad toidus ja joogivees regulaarselt kokku suure plii kontsentratsiooniga. See mõjutab sageli noorema põlvkonna tervist paljudes maailma riikides.

Viited

Peter J. Wagner, Hae-Ryungi park, Zhaoxi Wang, Rory Kirchner, Yongyue Wei, Li Su, Kirstie Stanfield, Tomas R. Guilarte, Robert O. Wright, David C. Christiani ja Quan Lu (2016) In Vitro Effects of Plii geeniekspressioonis närvirakkude rakkudes ning seos ülereguleeritud geenide ja laste kognitiivsete tulemuste vahel. Keskkonna terviseperspektiiv; DOI: 10.1289 / EHP265

Temple S. (2001) Närviliste tüvirakkude areng. Nature 414 (6859): 112-7. DOI: 10.1038 / 35102174

Senut MC, Sen A, Cingolani P, Shaik A, Land SJ, Ruden DM (2014) Pli kokkupuude häirib inimese embrüonaalsete tüvirakkude globaalset DNA metüülimist ja muudab nende neuronite diferentseerumist. Toxicol Sci. 139 (1): 142-61. DOI: 10.1093 / toxsci / kfu028

Seiji Ishii ja Kazue Hashimoto-Torii (2015) Sünnieelse keskkonnastressi mõju kortikaalsele arengule. Esiosa. Kamber. Neurosci. 9: 207. DOI: 10.3389 / fncel.2015.00207

See külalisartikkel ilmus algselt auhinnatud tervise- ja teadusblogis ning ajuteemalises kogukonnas BrainBlogger: How Prenatal Lead Exposure Results in Neurodevelopmental Disorders.