Bahaya Pendedahan Plumbum kepada Pembangunan Neurode Prenatal

Semasa tempoh pranatal, janin mula membentuk salah satu struktur paling kompleks di alam, otak manusia. Proses ini disebut embriogenesis neural dan ia merupakan salah satu proses yang paling rumit dalam kehidupan pranatal. Prosesnya bergantung pada peraturan perilaku sel yang ketat yang akan membentuk otak. Sel stem neuron (NSC) memainkan peranan penting dalam perkembangan otak embrio.

NSC memerlukan lingkungan khusus untuk dapat menjalankan fungsinya dalam embriogenesis neural, penciptaan sel baru untuk mengisi sistem saraf. Walau bagaimanapun, dalam beberapa kes, pendedahan persekitaran yang berbahaya boleh mengakibatkan tingkah laku NSC yang tidak normal. Pendedahan pranatal kepada plumbum adalah salah satu pengaruh berbahaya yang boleh mengatasi mekanisme NSC untuk mengatasi kerosakan sel. Akibatnya, proses yang diatur NSC dalam embriogenesis neural mungkin terjejas, yang sering menyebabkan gangguan neurodevelopmental.

Setelah persenyawaan, dari satu sel, jisim sel terbentuk dan kemudian jisim ini terbahagi kepada beberapa lapisan dari mana semua struktur tubuh manusia berasal. Ini juga berlaku untuk sistem saraf pusat. Ia berasal dari salah satu lapisan yang membentuk tiub saraf, pendahulu ke otak, batang otak, dan saraf tunjang. Pada mulanya, tiub saraf agak kecil, tetapi kerana penciptaan sel baru dari NSC, ia secara beransur-ansur membesar. Kemudian, sel-sel dalam tiub saraf menjadi khusus untuk fungsi yang berbeza dengan mengubah ciri sel dan biokimia mereka. Terbukti, jika ada yang salah pada salah satu langkah ini, kelainan otak perkembangan mungkin berlaku.

Plumbum telah menjadi sebahagian daripada peradaban manusia untuk jangka masa yang panjang. Namun, baru-baru ini mekanisme yang menyebabkan plumbum menyebabkan kesan negatif terhadap kesihatan mulai muncul. Plumbum amat berbahaya bagi NSC, walaupun pendedahannya minimum. Pendedahan pranatal yang sangat minimum kepada plumbum dikaitkan dengan IQ yang lebih rendah, keagresifan dan masalah lain. Kajian penyelidikan juga menunjukkan bahawa pendedahan plumbum sebelum kelahiran menghasilkan lebih banyak bahaya daripada pendedahan semasa tempoh selepas bersalin. Penemuan ini telah dikaitkan dengan mekanisme di sebalik kecederaan sel NSC oleh plumbum. Mekanisme yang dicadangkan mempengaruhi fungsi sel penting yang mengakibatkan peningkatan spesies oksigen reaktif (ROS) dan perubahan dalam metilasi DNA.

Spesies oksigen reaktif adalah molekul yang secara semula jadi berlaku akibat pernafasan sel. Walau bagaimanapun, semasa keadaan patologi tahapnya dapat meningkat dengan ketara. Keracunan plumbum kronik mengakibatkan peningkatan ROS melalui beberapa mekanisme. Antaranya, terdapat kesan langsung ion plumbum pada protein yang mengatur tahap ROS. Selain itu, plumbum dapat meningkatkan tahap ROS secara tidak langsung melalui interaksi dengan asid aminolevulinic, prekursor biokimia bagi komponen hemoglobin. ROS boleh merosakkan pelbagai struktur dalam sel dan semasa melakukan ini, buat lebih banyak lagi ROS. Selain itu, ROS terlibat dalam isyarat kematian selular dan tindak balas selular lain.

Metilasi DNA adalah salah satu mekanisme mengatur ekspresi gen, dan pengaturan ekspresi gen adalah salah satu asas pembezaan sel. Telah ditunjukkan bahawa pendedahan kepada timbal menghasilkan perubahan metilasi DNA, yang pada gilirannya dikaitkan dengan penghambatan pembezaan NSC. Melalui mekanisme yang belum diketahui, plumbum menyebabkan perubahan dalam corak metilasi yang dekat dengan gen yang sangat berkaitan dengan pembezaan neuron.

Sel tidak kekal pasif semasa proses ini. Seperti sel lain, NSC mempunyai mekanisme di mana mereka mengatasi banyak kejadian berbahaya ini. Salah satu penyelidikan terbaru telah mengkaji proses yang melibatkan protein Nrf2.

Nrf2 secara langsung dihubungkan dengan mekanisme perlindungan NSC terhadap tekanan oksidatif yang disebabkan oleh pendedahan kepada plumbum. Nrf2 dikaitkan dengan protein KEAP1 dalam sitoplasma. Apabila tahap ROS meningkat, Nrf2 berpisah dari KEAP1, berpindah ke nukleus dan mengikat ke kawasan DNA tertentu yang disebut unsur tindak balas antioksidan (ARE).Setelah mengikat Nrf2, ARE mengaktifkan ekspresi gen sasarannya yang memberi kod untuk pelbagai protein yang bertanggungjawab untuk detoksifikasi ROS selular.

Selain itu, sasaran Nrf2 baru, protein SPP1, baru-baru ini dikenal pasti. SPP1 mempunyai kepentingan khusus pada lesi NSC kerana telah dikaitkan dengan sifat neuroprotektif melalui kajian in vitro dan melalui hubungan mutasi dalam urutan gen pengekodannya dengan penyakit neurologi. Kesan ini adalah hasil mekanisme pemberian isyarat yang melibatkan proses anti-apoptosis dan pro-proliferatif. Proses ini menghasilkan tindak balas kompensasi terhadap penghambatan pembiakan NSC. Hasilnya, SPP1 telah diusulkan sebagai mediator pelindung neurotoksisitas dalam pendedahan plumbum.

Banyak penyakit berpunca daripada kerosakan sel yang berlebihan sehingga sel tidak dapat menyesuaikan diri. Ini berlaku untuk NSC di mana proses pengembangan saraf yang penting dapat diubah dengan ketoksikan plumbum. Walaupun NSC dilengkapi dengan mekanisme perlindungan, seringkali tidak cukup kuat untuk mengatasi pengaruh persekitaran yang berbahaya. Dalam kes sedemikian, perubahan embriogenesis neural, percambahan, dan pembezaan berlaku. Perubahan spesifik yang membawa kepada manifestasi neurologi tertentu masih perlu diselidiki secara terperinci.

Pengertian kami yang lebih baik mengenai kesan berbahaya plumbum pada perkembangan saraf pranatal memerlukan perhatian yang lebih tinggi untuk mengelakkan pendedahan ibu masa depan terhadap unsur toksik ini. Adalah dipercayai bahawa berjuta-juta wanita hamil di seluruh dunia kerap terkena plumbum plumbum yang tinggi dalam makanan dan air minuman. Ini sering mempengaruhi kesihatan generasi muda di banyak negara di seluruh dunia.

Rujukan

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, dan Quan Lu (2016) In Vitro Effects of Mengetuai Ekspresi Gen dalam Sel Stem Neural dan Perkaitan antara Gen Teratur dan Skor Kognitif pada Kanak-kanak. Perspektif Kesihatan Environ; DOI: 10.1289 / EHP265

Temple S. (2001) Perkembangan sel stem neural. Alam 414 (6859): 112-7. DOI: 10.1038 / 35102174

Senut MC, Sen A, Cingolani P, Shaik A, Land SJ, Ruden DM (2014) Pendedahan plumbum mengganggu metilasi DNA global dalam sel induk embrio manusia dan mengubah pembezaan neuronnya. Toksikol Sci. 139 (1): 142-61. DOI: 10.1093 / toxsci / kfu028

Seiji Ishii dan Kazue Hashimoto-Torii (2015) Kesan tekanan persekitaran pranatal terhadap perkembangan kortikal. Depan. Sel. Neurosci. 9: 207. DOI: 10.3389 / fncel.2015.00207

Artikel tetamu ini mula-mula muncul di blog kesihatan dan sains yang memenangi anugerah dan komuniti bertema otak, BrainBlogger: Bagaimana Hasil Pendedahan Prenatal dalam Gangguan Neurodevelopmental.