Prenatal Nörogelişimde Kurşuna Maruz Kalma Tehlikesi

Doğum öncesi dönemde, fetüs doğadaki en karmaşık yapılardan biri olan insan beynini oluşturmaya başlar. Bu sürece nöral embriyogenez adı verilir ve doğum öncesi yaşamdaki en karmaşık süreçlerden birini temsil eder. Süreç, beyni oluşturacak hücrelerin davranışlarının sıkı bir şekilde düzenlenmesine dayanır. Nöronal kök hücreler (NSC), embriyonik beyin gelişiminde anahtar rol oynar.

NSC'lerin, sinir sistemini doldurmak için yeni hücrelerin yaratılması olan nöral embriyogenezdeki işlevlerini yerine getirebilmeleri için özel bir ortama ihtiyaçları vardır. Bununla birlikte, bazı durumlarda, zararlı çevresel maruziyet anormal NSC davranışına neden olabilir. Kurşuna doğum öncesi maruziyet, NSC'lerin hücresel hasarla başa çıkma mekanizmalarını alt üst edebilecek bu zararlı etkilerden biridir. Sonuç olarak, nöral embriyojenezdeki NSC tarafından düzenlenen süreçler etkilenebilir ve bu da genellikle nörogelişimsel bozukluklara yol açar.

Döllenmenin ardından tek bir hücreden bir hücre kütlesi oluşur ve daha sonra bu kütle, insan vücudunun tüm yapılarının kaynaklandığı birkaç katmana bölünür. Bu aynı zamanda merkezi sinir sistemi için de geçerlidir. Beyin, beyin sapı ve omuriliğin öncüsü olan nöral tüpü oluşturan katmanlardan birinden türemiştir. Başlangıçta nöral tüp oldukça küçüktür, ancak NSC'lerden yeni hücrelerin yaratılması nedeniyle yavaş yavaş genişler. Daha sonra nöral tüpte bulunan hücreler, hücresel ve biyokimyasal özelliklerini değiştirerek farklı işlevlerde uzmanlaşırlar. Açıktır ki, bu adımların herhangi birinde bir şeyler ters giderse, gelişimsel beyin anormallikleri meydana gelebilir.

Kurşun, uzun süredir insan uygarlığının bir parçası olmuştur. Bununla birlikte, kurşunun olumsuz sağlık etkilerine neden olduğu mekanizmalar henüz yeni ortaya çıkmaya başlamıştır. Kurşun, maruziyet minimum düzeyde olsa bile, NSC'ler için özellikle zararlıdır. Kurşuna çok az doğum öncesi maruz kalma, düşük IQ, saldırganlık ve diğer problemlerle ilişkilendirilmiştir. Araştırma çalışmaları ayrıca, kurşuna doğum öncesi maruz kalmanın doğum sonrası dönemde maruziyetten daha fazla zarar verdiğini göstermiştir. Bu bulgular, NSC'lerin kurşunla hücresel hasarının arkasındaki mekanizmalarla ilişkilendirilmiştir. Önerilen mekanizmalar, reaktif oksijen türlerinde (ROS) bir artışa ve DNA metilasyonunda değişikliklere neden olan temel hücresel işlevleri etkiler.

Reaktif oksijen türleri, hücresel solunum sonucunda doğal olarak oluşan moleküllerdir. Bununla birlikte, patolojik durumlarda seviyeleri önemli ölçüde artabilir. Kronik kurşun zehirlenmesi, çeşitli mekanizmalar yoluyla ROS'un artmasına neden olur. Bunların arasında kurşun iyonlarının ROS seviyelerini düzenleyen proteinler üzerinde doğrudan etkisi vardır. Ek olarak, kurşun, hemoglobin bileşenleri için biyokimyasal bir öncü olan aminolevulinik asit ile etkileşim yoluyla dolaylı olarak ROS seviyesini artırabilir. ROS, hücredeki çeşitli yapılara zarar verebilir ve bunu yaparken daha da fazla ROS yaratabilir. Ek olarak, ROS, hücresel ölüm sinyallerinde ve diğer hücresel yanıtlarda rol oynar.

DNA metilasyonu, gen ekspresyonunu düzenleyen mekanizmalardan biridir ve gen ekspresyonunun düzenlenmesi, hücresel farklılaşmanın temellerinden biridir. Kurşuna maruz kalmanın DNA metilasyonunun değişmesine neden olduğu ve bunun da NSC farklılaşmasının inhibisyonu ile ilişkili olduğu gösterilmiştir. Henüz bilinmeyen mekanizmalar yoluyla kurşun, nöronal farklılaşma ile güçlü bir şekilde ilişkili genlere yakın metilasyon modellerinde değişikliklere neden olur.

Bu işlemler sırasında hücreler pasif kalmaz. Diğer hücreler gibi, NSC'ler de bu zararlı olayların çoğunu etkisiz hale getirecek mekanizmalara sahiptir. En son araştırmalardan biri, Nrf2 proteinini içeren süreci inceledi.

Nrf2, NSC'nin kurşuna maruz kalmanın neden olduğu oksidatif strese karşı koruyucu mekanizmasıyla doğrudan bağlantılıdır. Nrf2, sitoplazmada protein KEAP1 ile ilişkilidir. ROS seviyeleri arttığında, Nrf2 KEAP1'den ayrılır, çekirdeğe göç eder ve antioksidan yanıt elemanları (ARE'ler) olarak adlandırılan spesifik DNA bölgelerine bağlanır.Nrf2 bağlanması üzerine, ARE'ler hücresel ROS detoksifikasyonundan sorumlu çeşitli proteinleri kodlayan hedef genlerinin ekspresyonunu aktive eder.

Ek olarak, yakın zamanda yeni bir Nrf2 hedefi olan SPP1 proteini tanımlanmıştır. SPP1, NSC lezyonunda özel bir öneme sahiptir, çünkü in vitro çalışmalar yoluyla ve kodlama gen dizisindeki mutasyonların nörolojik hastalıklarla ilişkilendirilmesiyle nöroprotektif özelliklerle ilişkilendirilmiştir. Bu etkiler, bir anti-apoptotik ve pro-proliferatif süreci içeren sinyalleme mekanizmasının sonucudur. Süreç, NSC'lerin çoğalmasının engellenmesine yol açan telafi edici yanıtlarla sonuçlanır. Sonuç olarak, SPP1, kurşun maruziyetinde koruyucu bir nörotoksisite aracı olarak önerilmiştir.

Birçok hastalık, hücrelerin uyum sağlayamadığı aşırı hücresel hasardan kaynaklanır. Bu, temel nörogelişimsel süreçlerin kurşun toksisitesiyle değiştirilebildiği NSC'ler için geçerlidir. NSC'ler koruyucu mekanizmalarla donatılmış olsalar da, genellikle zararlı çevresel etkilere karşı koyacak kadar güçlü değillerdir. Bu gibi durumlarda, nöral embriyogenez, proliferasyon ve farklılaşma değişiklikleri gerçekleşir. Belirli nörolojik belirtilere yol açan spesifik değişiklikler hala ayrıntılı olarak araştırılmayı beklemektedir.

Kurşunun doğum öncesi nörogelişim üzerindeki zararlı etkisine ilişkin gelişmiş anlayışımız, gelecekteki annelerin bu toksik elemente maruz kalmasını önlemek için daha fazla dikkat gerektirmektedir. Dünyadaki milyonlarca hamile kadının düzenli olarak yiyecek ve içme suyunda yüksek konsantrasyonlarda kurşuna maruz kaldığına inanılıyor. Bu genellikle dünyadaki birçok ülkede genç neslin sağlığını etkiler.

Referanslar

Peter J. Wagner, Hae-Ryung Park, Zhaoxi Wang, Rory Kirchner, Yongyue Wei, Li Su, Kirstie Stanfield, Tomas R. Guilarte, Robert O. Wright, David C. Christiani ve Quan Lu (2016) In Vitro Etkileri Sinirsel Kök Hücrelerde Gen İfadesi ve Çocuklarda Düzenlenmiş Genler ile Bilişsel Puanlar Arasındaki İlişkilerde Lider. Çevre Sağlığı Perspektifi; DOI: 10.1289 / EHP265

Temple S. (2001) Nöral kök hücrelerin gelişimi. Nature 414 (6859): 112-7. DOI: 10.1038 / 35102174

Senut MC, Sen A, Cingolani P, Shaik A, Land SJ, Ruden DM (2014) Kurşuna maruz kalma, insan embriyonik kök hücrelerinde küresel DNA metilasyonunu bozar ve bunların nöronal farklılaşmasını değiştirir. Toxicol Sci. 139 (1): 142-61. DOI: 10.1093 / toxsci / kfu028

Seiji Ishii ve Kazue Hashimoto-Torii (2015) Doğum öncesi çevresel stresin kortikal gelişim üzerindeki etkisi. Ön. Hücre. Neurosci. 9: 207. DOI: 10.3389 / fncel.2015.00207

Bu konuk makale ilk olarak ödüllü sağlık ve bilim blogunda ve beyin temalı topluluk olan BrainBlogger'da yayınlandı: Nörogelişimsel Bozukluklarda Prenatal Lead Exposure Results in Neurodevelopmental Disorders.