出生前の神経発達への鉛曝露の危険性
出生前の期間、胎児は自然界で最も複雑な構造の1つである人間の脳を形成し始めます。このプロセスは神経胚発生と呼ばれ、出生前の人生で最も複雑なプロセスの1つを表しています。このプロセスは、脳を構成する細胞の行動の厳格な調節に依存しています。神経幹細胞（NSC）は、胚の脳の発達において重要な役割を果たします。
NSCは、神経胚発生、つまり神経系に生息する新しい細胞の作成でその機能を実行できるようにするために、特別な環境を必要とします。ただし、場合によっては、有害な環境暴露によりNSCの異常な動作が発生する可能性があります。出生前の鉛への曝露はこれらの有害な影響の1つであり、細胞の損傷に対処するNSCのメカニズムを圧倒する可能性があります。その結果、神経胚発生におけるNSC調節プロセスが影響を受け、神経発達障害につながることがよくあります。
受精すると、単一の細胞から細胞の塊が形成され、その後この塊は人体のすべての構造の起源となるいくつかの層に分かれます。これは中枢神経系にも当てはまります。それは、神経管、脳、脳幹、脊髄の前駆細胞を形成する層の1つに由来します。当初、神経管はかなり小さいですが、NSCからの新しい細胞の作成により、徐々に拡大します。その後、神経管内の細胞は、細胞および生化学的特性を変化させることにより、さまざまな機能に特化します。明らかに、これらのステップのいずれかで何かがうまくいかない場合、発達脳異常が発生する可能性があります。
鉛は長い間、人類の文明の一部でした。しかし、ごく最近、鉛が健康に悪影響を及ぼす原因となるメカニズムが現れ始めました。鉛は、ばく露が最小限であっても、NSCに特に有害です。鉛への出生前の暴露がごくわずかであることが、IQの低下、攻撃性、およびその他の問題に関連付けられています。研究によると、出生前の鉛への曝露は、出生後の期間よりも多くの害をもたらすことが示されています。これらの調査結果は鉛によるNSCsの細胞傷害の背後にあるメカニズムにリンクされています。提案されたメカニズムは、活性酸素種（ROS）の増加とDNAメチル化の変化をもたらす本質的な細胞機能に影響を与えます。
活性酸素種は、細胞呼吸の結果として自然に発生する分子です。しかし、病的状態の間、それらのレベルは大幅に増加する可能性があります。慢性的な鉛中毒は、いくつかのメカニズムを通じてROSの増加をもたらします。それらの中で、ROSレベルを調節するタンパク質に対する鉛イオンの直接的な影響があります。さらに、鉛は、ヘモグロビンの成分の生化学的前駆物質であるアミノレブリン酸との相互作用を介して、間接的にROSのレベルを上げることができます。 ROSはセル内のさまざまな構造に損傷を与える可能性があり、これを行うと、さらに多くのROSが作成されます。さらに、ROSは細胞死シグナル伝達および他の細胞応答に関与しています。
DNAメチル化は遺伝子発現を調節するメカニズムの1つであり、遺伝子発現の調節は細胞分化の基盤の1つです。鉛への曝露はDNAメチル化の変化をもたらし、NSC分化の阻害に関連することが示されています。まだ知られていないメカニズムを通じて、鉛は、神経分化に強く関連する遺伝子に近いメチル化パターンの変化を引き起こします。
これらのプロセスの間、細胞は受動的のままではありません。他の細胞と同様に、NSCはこれらの有害なイベントの多くに対抗するメカニズムを備えています。最近の調査の1つは、タンパク質Nrf2が関与するプロセスを研究しています。
Nrf2は、鉛への曝露によって引き起こされる酸化ストレスに対するNSCの保護メカニズムに直接関連しています。 Nrf2は、細胞質内のタンパク質KEAP1と関連しています。 ROSのレベルが増加すると、Nrf2はKEAP1から分離し、核に移動して、抗酸化応答要素（ARE）と呼ばれる特定のDNA領域に結合します。Nrf2が結合すると、AREは、細胞のROS解毒に関与する多様なタンパク質をコードするその標的遺伝子の発現を活性化します。
さらに、新しいNrf2ターゲット、SPP1タンパク質が最近同定されました。 SPP1はNSCの病変において特に重要です。SPP1は、in vitroの研究を通じて、およびそのコーディング遺伝子配列の変異と神経疾患との関連付けを通じて、神経保護特性に関連付けられているためです。これらの効果は、抗アポトーシスおよび増殖促進プロセスが関与するシグナル伝達メカニズムの結果です。このプロセスは、NSC増殖の阻害を導く代償的な応答をもたらします。その結果、SPP1は鉛曝露における神経毒性の保護メディエーターとして提案されています。
多くの病気は、細胞が適応できない過剰な細胞損傷から生じます。これは、重要な神経発達過程が鉛の毒性によって変化する可能性があるNSCの場合です。 NSCには保護メカニズムが装備されていますが、有害な環境の影響を打ち消すほど強力ではない場合がよくあります。このような場合、神経の胚発生、増殖、分化の変化が起こります。特定の神経学的症状を引き起こす特定の変化は、まだ詳細に調査されていない。
出生前の神経発達に対する鉛の有害な影響についての私たちの理解の向上は、将来の母親がこの有毒元素にさらされるのを避けるために注意を引く必要があります。世界中の何百万人もの妊婦が定期的に高濃度の鉛と食品や飲料水中に曝されていると考えられています。これは多くの場合、世界中の多くの国の若い世代の健康に影響を与えます。
参考文献
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このゲスト記事はもともと、受賞歴のある健康と科学のブログと脳をテーマにしたコミュニティ、BrainBlogger：出生前の鉛曝露が神経発達障害をもたらす方法に最初に掲載されました。
