Pirmsdzemdību neirodevelopment svina iedarbības briesmas

Pirmsdzemdību periodā auglis sāk veidot vienu no vissarežģītākajām dabā esošajām struktūrām - cilvēka smadzenēm. Šo procesu sauc par nervu embrioģenēzi, un tas ir viens no sarežģītākajiem procesiem pirmsdzemdību dzīvē. Process balstās uz stingru šūnu uzvedības regulējumu, kas veidos smadzenes. Neironālās cilmes šūnas (NSC) spēlē galveno lomu embrija smadzeņu attīstībā.

NSC ir nepieciešama īpaša vide, lai viņi varētu veikt savu funkciju nervu embriogenezē, jaunu šūnu izveidē, lai apdzīvotu nervu sistēmu. Tomēr dažos gadījumos kaitīga ietekme uz vidi var izraisīt patoloģisku NSC uzvedību. Pirmsdzemdību iedarbība uz svinu ir viena no šīm kaitīgajām ietekmēm, kas var pārspēt NSC mehānismus, lai tiktu galā ar šūnu bojājumiem. Tā rezultātā var tikt ietekmēti NSC regulēti procesi nervu embriogenezē, kas bieži noved pie neiroloģiskās attīstības traucējumiem.

Pēc apaugļošanās no vienas šūnas veidojas šūnu masa, un vēlāk šī masa sadalās vairākos slāņos, no kuriem rodas visas cilvēka ķermeņa struktūras. Tas attiecas arī uz centrālo nervu sistēmu. Tas rodas no viena no slāņiem, kas veido nervu cauruli, smadzeņu, smadzeņu stumbra un muguras smadzeņu priekšteci. Sākotnēji nervu caurule ir diezgan maza, taču, pateicoties jaunu šūnu radīšanai no NSC, tā pakāpeniski palielinās. Vēlāk nervu caurules šūnas specializējas dažādām funkcijām, mainot to šūnu un bioķīmiskās īpašības. Acīmredzot, ja kādā no šiem soļiem kaut kas noiet greizi, var rasties smadzeņu attīstības patoloģijas.

Svins ilgu laiku ir bijusi cilvēka civilizācijas sastāvdaļa. Tomēr tikai nesen ir parādījušies mehānismi, kuru dēļ svins izraisa negatīvu ietekmi uz veselību. Svins ir īpaši kaitīgs NSC, pat ja iedarbība ir minimāla. Ļoti minimāla pirmsdzemdību iedarbība uz svinu ir saistīta ar zemāku intelekta koeficientu, agresivitāti un citām problēmām. Pētījumu pētījumi arī parādīja, ka pirmsdzemdību iedarbība uz svinu rada vairāk kaitējuma nekā iedarbība postnatālajā periodā. Šie atklājumi ir saistīti ar NSC šūnu traumu mehānismiem ar svinu. Piedāvātie mehānismi ietekmē būtiskās šūnu funkcijas, kuru rezultātā palielinās reaktīvās skābekļa sugas (ROS) un mainās DNS metilācija.

Reaktīvās skābekļa sugas ir molekulas, kas dabiski rodas šūnu elpošanas rezultātā. Tomēr patoloģisko apstākļu laikā to līmenis var ievērojami palielināties. Hroniskas svina intoksikācijas rezultātā ROS palielinās, izmantojot vairākus mehānismus. Starp tiem ir tieša svina jonu ietekme uz olbaltumvielām, kas regulē ROS līmeni. Turklāt svins var netieši paaugstināt ROS līmeni, mijiedarbojoties ar aminolevulīnskābi, hemoglobīna sastāvdaļu bioķīmisko prekursoru. ROS var sabojāt dažādas šūnas struktūras un, to darot, izveidot vēl vairāk ROS. Turklāt ROS ir iesaistīta šūnu nāves signalizācijā un citās šūnu reakcijās.

DNS metilēšana ir viens no mehānismiem, kas regulē gēnu ekspresiju, un gēnu ekspresijas regulēšana ir viens no šūnu diferenciācijas pamatiem. Ir pierādīts, ka svina iedarbība izraisa DNS metilācijas izmaiņas, kas savukārt ir saistīta ar NSC diferenciācijas kavēšanu. Izmantojot vēl nezināmus mehānismus, svins izraisa izmaiņas metilēšanas modeļos, kas ir tuvu gēniem, kas stipri saistīti ar neironu diferenciāciju.

Šūnas šo procesu laikā nepaliek pasīvas. Tāpat kā citām šūnām, arī NSC ir mehānisms, ar kuru viņi neitralizē daudzus no šiem kaitīgajiem notikumiem. Viens no jaunākajiem pētījumiem ir pētījis procesu, kurā iesaistīts proteīns Nrf2.

Nrf2 ir tieši saistīts ar NSC aizsargmehānismu pret oksidatīvo stresu, ko izraisa svina iedarbība. Nrf2 ir saistīts ar proteīnu KEAP1 citoplazmā. Palielinoties ROS līmenim, Nrf2 atdalās no KEAP1, migrē uz kodolu un saistās ar specifiskiem DNS reģioniem, kurus sauc par antioksidanta reakcijas elementiem (ARE).Piesaistoties Nrf2, ARE aktivizē mērķa gēnu ekspresiju, kas kodē dažādus proteīnus, kas atbildīgi par šūnu ROS detoksikāciju.

Turklāt nesen tika identificēts jauns Nrf2 mērķis, proteīns SPP1. SPP1 ir īpaša nozīme NSC bojājumā, jo tas ir saistīts ar neiroprotektīvām īpašībām, izmantojot in vitro pētījumus un tā kodējošo gēnu secības mutāciju saistību ar neiroloģiskām slimībām. Šīs sekas ir signālmehānisma rezultāts, kas saistīts ar anti-apoptotisku un proliferatīvu procesu. Procesa rezultātā rodas kompensējošas reakcijas uz svina NSC proliferācijas inhibīciju. Rezultātā SPP1 ir ierosināts kā neirotoksicitātes aizsardzības starpnieks svina iedarbībā.

Daudzas slimības rodas pārmērīga šūnu bojājuma dēļ, kam šūnas nespēj pielāgoties. Tas attiecas uz NSC, kur būtiskus neiroloģiskās attīstības procesus var mainīt ar svina toksicitāti. Lai gan NSC ir aprīkoti ar aizsargmehānismiem, tie bieži nav pietiekami spēcīgi, lai neitralizētu kaitīgo vides ietekmi. Šādos gadījumos notiek nervu embrioģenēzes, proliferācijas un diferenciācijas izmaiņas. Specifiskas izmaiņas, kas noved pie konkrētām neiroloģiskām izpausmēm, joprojām ir detalizēti jāizpēta.

Mūsu uzlabotā izpratne par svina kaitīgo ietekmi uz pirmsdzemdību neirodevelopment prasa lielāku uzmanību, lai izvairītos no nākamo māšu iedarbības uz šo toksisko elementu. Tiek uzskatīts, ka miljoniem grūtnieču visā pasaulē regulāri tiek pakļautas lielai svina koncentrācijai pārtikā un dzeramajā ūdenī. Tas bieži ietekmē jaunās paaudzes veselību daudzās pasaules valstīs.

Atsauces

Pēteris J. Vāgners, Hae-Ryung parks, Džaksijs Vangs, Rorijs Kirhners, Jongyjū Vei, Li Su, Kirstija Stenfīlda, Tomass R. Gilarte, Roberts O. Raits, Deivids C. Kristiāni un Quans Lu (2016) In Vitro Effects of Svins par gēnu ekspresiju neironu cilmes šūnās un asociācijas starp pārregulētiem gēniem un bērnu kognitīvajiem rādītājiem. Vides veselības perspektīva; DOI: 10.1289 / EHP265

Temple S. (2001) Nervu cilmes šūnu attīstība. Daba 414 (6859): 112-7. DOI: 10.1038 / 35102174

Senut MC, Sen A, Cingolani P, Shaik A, Land SJ, Ruden DM (2014) Svina iedarbība izjauc globālo DNS metilēšanu cilvēka embrija cilmes šūnās un maina to neironu diferenciāciju. Toxicol Sci. 139 (1): 142-61. DOI: 10.1093 / toxsci / kfu028

Seiji Ishii un Kazue Hashimoto-Torii (2015) Pirmsdzemdību vides stresa ietekme uz garozas attīstību. Priekšpuse. Šūna. Neirosci. 9: 207. DOI: 10.3389 / fncel.2015.00207

Šis viesu raksts sākotnēji tika parādīts godalgotajā veselības un zinātnes emuārā un smadzeņu tematiskajā kopienā BrainBlogger: How Prenatal Lead Exposure Results in Neurodevelopmental Disorders.