Возрастные особенности нейротоксичности свинца (обзор литературы)

Введение. Воздействие свинца вызывает негативные эффекты на головной мозг, однако их особенности и степень выраженности различны в разные возрастные периоды. Считается, что повреждения особенно значимы во внутриутробном периоде и младенчестве и легче переносятся во взрослом, но вновь усиливаются в пожилом возрасте.

Цель исследования: поиск, обобщение и систематизация материалов, посвященных особенностям вредного действия свинца на структуры головного мозга млекопитающих в разные периоды жизни как основы для дальнейшей разработки лечебных и профилактических мероприятий в отношении человека.

Материалы и методы. Источниками библиографии стали поисковая система PubMed, единая библиографическая и реферативная база данных рецензируемой научной литературы Scopus, Российские электронные научные библиотеки ELibrary и CyberLeninka. Поиск проводился среди публикаций на русском и английском языках с 1979 до 2024 года. Статьи были отобраны нами по принципу наличия в них информации о негативных эффектах свинца на нервную систему лабораторных животных. В итоге было проанализировано более 500 статей, в результате отобрано 40 полнотекстовых публикаций, из них 28 статей не старше 5 лет.

Результаты. Представленный обзор литературы обобщает материал относительно воздействия свинца на нервную систему в разные периоды развития и жизни организма. Представлены наиболее распространенные эффекты, а также «точки приложения» воздействия свинца, что может служить отправной точкой для разработки профилактических мер против нейродегенеративных состояний, вызванных свинцом.

Заключение. Таким образом, наиболее уязвимыми к негативному воздействию свинца на нервную систему являются периоды внутриутробного развития и раннего детства.

1. Архипов Е.В., Гарипова Р.В., Стрижаков Л.А., Бобкова И.Н., Таирова Н. Поражение почек от воздействия свинца: исторические аспекты // Терапевтический архив. 2022. Т. 94. № 6. C. 777–780. doi: 10.26442/00403660. 2022.06.201557

2. Чухловина M.Л. Свинец и нервная система // Гигиена и санитария. 1997. № 5. C. 39–42. EDN: TERBYT.

3. Smith MR, Yevoo P, Sadahiro M, et al. Integrative bioinformatics identifies postnatal lead (Pb) exposure disrupts developmental cortical plasticity. Sci Rep. 2018;8(1):16388. doi: 10.1038/s41598-018-34592-4

4. Needleman HL, Gunnoe C, Leviton A, et al. Deficits in psychologic and classroom performance of children with elevated dentine lead levels. N Engl J Med. 1979;300(13):689-695. doi: 10.1056/NEJM197903293001301

5. Привалова Л.И., Кацнельсон Б.А., Кузьмин С.В. и др. О влиянии экологически обусловленной экспозиции к свинцу на здоровье и развитие детей в промышленных городах среднего Урала // Биосфера. 2010. Т. 2. № 4. С. 554–565. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/o-vliyanii-ekologicheski-obuslovlennoy-ekspozitsii-k-svintsu-na-zdorovie-i-razvitie-detey-v-promyshlennyh-gorodah-srednego-urala.

6. Park JH, Seo JH, Hong YS, et al. Blood lead concentrations and attention deficit hyperactivity disorder in Korean children: A hospital-based case control study. BMC Pediatr. 2016;16(1):156. doi: 10.1186/s12887-016-0696-5

7. Kim S, Arora M, Fernandez C, Landero J, Caruso J, Chen A. Lead, mercury, and cadmium exposure and attention deficit hyperactivity disorder in children. Environ Res. 2013;126:105-110. doi: 10.1016/j.envres.2013.08.008

8. Wright JP, Lanphear BP, Dietrich KN, et al. Developmental lead exposure and adult criminal behavior: A 30-year prospective birth cohort study. Neurotoxicol Teratol. 2021;85:106960. doi: 10.1016/j.ntt.2021.106960

9. Ishitsuka K, Yamamoto-Hanada K, Yang L, et al. Association between blood lead exposure and mental health in pregnant women: Results from the Japan environment and children’s study. Neurotoxicology. 2020;79:191-199. doi: 10.1016/j.neuro.2020.06.003

10. Cai H, Xu X, Zhang Y, Cong X, Lu X, Huo X. Elevated lead levels from e-waste exposure are linked to sensory integration difficulties in preschool children. Neurotoxicology. 2019;71:150-158. doi: 10.1016/j.neuro.2019.01.004

11. Beckwith TJ, Dietrich KN, Wright JP, Altaye M, Cecil KM. Reduced regional volumes associated with total psychopathy scores in an adult population with childhood lead exposure. Neurotoxicology. 2018;67:1-26. doi: 10.1016/j.neuro.2018.04.004

12. Zhang N, Baker HW, Tufts M, Raymond RE, Salihu H, Elliott MR. Early childhood lead exposure and academic achievement: Evidence from Detroit public schools, 2008–2010. Am J Public Health. 2013;103(3):e72-e77. doi: 10.2105/AJPH.2012.301164

13. Skerfving S, Löfmark L, Lundh T, Mikoczy Z, Strömberg U. Late effects of low blood lead concentrations in children on school performance and cognitive functions. Neurotoxicology. 2015;49:114-120. doi: 10.1016/j.neuro.2015.05.009

14. Wright JP, Dietrich KN, Ris MD, et al. Association of prenatal and childhood blood lead concentrations with criminal arrests in early adulthood. PLoS Med. 2008;5(5):e101. doi: 10.1371/journal.pmed.0050101

15. Fuller-Thomson E, Deng Z. Could lifetime lead exposure play a role in limbic-predominant age-related TDP-43 encephalopathy (LATE)? J Alzheimers Dis. 2020;73(2):455-459. doi: 10.3233/JAD-190943

16. Chintapanti S, Pratap Reddy K, Sreenivasula Reddy P. Behavioral and neurochemical consequences of perinatal exposure to lead in adult male Wistar rats: Protective effect by Centella asiatica. Environ Sci Pollut Res Int. 2018;25(13):13173–13185. doi: 10.1007/s11356-018-1500-x

17. Hossain S, Bhowmick S, Jahan S, et al. Maternal lead exposure decreases the levels of brain development and cognition-related proteins with concomitant upsurges of oxidative stress, inflammatory response and apoptosis in the offspring rats. Neurotoxicology. 2016;56:150-158. doi: 10.1016/j.neuro.2016.07.013

18. Сухаренко Е.В., Прищепа И.В., Недзвецкий В.С., Максимов В.И. Влияние низких доз ионов Pb2+ на состояние цитоскелета астроцитов мозга крыс в раннем постнатальном периоде // Российский ветеринарный журнал. Сельскохозяйственные животные. 2015. № 2. С. 10–13. EDN: TOBYLZ.

19. Bakulski KM, Dou JF, Thompson RC, et al. Single-cell analysis of the gene expression effects of developmental lead (Pb) exposure on the mouse hippocampus. Toxicol Sci. 2020;176(2):396-409. doi: 10.1093/toxsci/kfaa069

20. Baranowska-Bosiacka I, Falkowska A, Gutowska I, et al. Glycogen metabolism in brain and neurons – astrocytes metabolic cooperation can be altered by pre- and neonatal lead (Pb) exposure. Toxicology. 2017;390:146-158. doi: 10.1016/j.tox.2017.09.007

21. Wang XM, Liu WJ, Zhang R, Zhou YK. Effects of exposure to low-level lead on spatial learning and memory and the expression of mGluR1, NMDA receptor in different developmental stages of rats. Toxicol Ind Health. 2013;29(8):686-696. doi: 10.1177/0748233712436641

22. Latronico T, Fasano A, Fanelli M, et al. Lead exposure of rats during and after pregnancy induces anti-myelin proteolytic activity: A potential mechanism for lead-induced neurotoxicity. Toxicology. 2022;472:153179. doi: 10.1016/j.tox.2022.153179

23. Ahmad F, Salahuddin M, Alamoudi W, Acharya S. Dysfunction of cortical synapse-specific mitochondria in developing rats exposed to lead and its amelioration by ascorbate supplementation. Neuropsychiatr Dis Treat. 2018;14:813-824. doi: 10.2147/NDT.S148248

24. Gąssowska M, Baranowska-Bosiacka I, Moczydłowska J, et al. Perinatal exposure to lead (Pb) induces ultrastructural and molecular alterations in synapses of rat offspring. Toxicology. 2016;373:13-29. doi: 10.1016/j.tox.2016.10.014

25. Rao Barkur R, Bairy LK. Evaluation of passive avoidance learning and spatial memory in rats exposed to low levels of lead during specific periods of early brain development. Int J Occup Med Environ Health. 2015;28(3):533-544. doi: 10.13075/ijomeh.1896.00283

26. Еременко И.Р., Васильева Е.В., Рыжавский Б.Я., Демидова О.В. Влияние поступления свинца крысам в молочном периоде на концентрацию липидов в полушариях мозга и мозжечка в препубертатном периоде онтогенеза // Дальневосточный медицинский журнал. 2013. № 3. С. 108–111. EDN: PLHZEQ.

27. Dominguez S, Flores-Montoya MG, Sobin C. Early chronic exposure to low-level lead alters total hippocampal microglia in pre-adolescent mice. Toxicol Lett. 2019;302:75-82. doi: 10.1016/j.toxlet.2018.10.016

28. Masoud AM, Bihaqi SW, Machan JT, Zawia NH, Renehan WE. Early-life exposure to lead (Pb) alters the expression of microRNA that target proteins associated with Alzheimer's disease. J Alzheimers Dis. 2016;51(4):1257-1264. doi: 10.3233/JAD-151018

29. Rahman A, Khan KM, Rao MS. Exposure to low level of lead during preweaning period increases metallothionein-3 expression and dysregulates divalent cation levels in the brain of young rats. Neurotoxicology. 2018;65:135- 143. doi: 10.1016/j.neuro.2018.02.008

30. Rahman A, Khan KM, Al-Khaledi G, Khan I, Al-Shemary T. Over activation of hippocampal serine/threonine protein phosphatases PP1 and PP2A is involved in lead-induced deficits in learning and memory in young rats. Neurotoxicology. 2012;33(3):370-383. doi: 10.1016/j.neuro.2012.02.014

31. Соседова Л.М., Капустина Е.А., Вокина В.А. Влияние интоксикации ацетатом свинца самцов белых крыс на функционирование нервной системы их потомства // Гигиена и санитария. 2018. Т. 97. № 10. С. 972–975. doi: 10.18821/0016-9900-2018-97-10-972-975

32. Bihaqi SW, Bahmani A, Subaiea GM, Zawia NH. Infantile exposure to lead and late-age cognitive decline: Relevance to AD. Alzheimers Dement. 2014;10(2):187-195. doi: 10.1016/j.jalz.2013.02.012

33. Hsu CY, Chuang YC, Chang FC, Chuang HY, Chiou TT, Lee CT. Disrupted sleep homeostasis and altered expressions of clock genes in rats with chronic lead exposure. Toxics. 2021;9(9):217. doi: 10.3390/toxics9090217

34. Ouyang L, Zhang W, Du G, et al. Lead exposure-induced cognitive impairment through RyR-modulating intracellular calcium signaling in aged rats. Toxicology. 2019;419:55-64. doi: 10.1016/j.tox.2019.03.005

35. Zhu G, Fan G, Feng C, et al. The effect of lead exposure on brain iron homeostasis and the expression of DMT1/ FP1 in the brain in developing and aged rats. Toxicol Lett. 2013;216(2-3):108-123. doi: 10.1016/j.toxlet.2012.11.024. Erratum in: Toxicol Lett. 2013;218(3):308.

36. Воронин Д.М., Воронина Е.Г. Особенности развития нервной системы ребенка. Современные здоровьесберегающие технологии. 2016. № 4(5). С. 57–75. EDN: YLKGRB

37. Matović V, Buha A, Đukić-Ćosić D, Bulat Z. Insight into the oxidative stress induced by lead and/or cadmium in blood, liver and kidneys. Food Chem Toxicol. 2015;78:130-140. doi: 10.1016/j.fct.2015.02.011

38. Рябова Ю. В., Кунгурцева А.К., Петрунина Е.М. и др. Изменение действия свинца на фоне физической нагрузки и эффект биологической профилактики на центральную нервную систему крыс. Медицина труда и экология человека. 2024. № 2. С. 191–210. doi: 10.24412/2411-3794-2024-10213

39. Gundacker C, Fröhlich S, Graf-Rohrmeister K, et al. Perinatal lead and mercury exposure in Austria. Sci Total Environ. 2010;408(23):5744-5749. doi: 10.1016/j.scitotenv.2010.07.079

40. Dórea JG. Environmental exposure to low-level lead (Pb) co-occurring with other neurotoxicants in early life and neurodevelopment of children. Environ Res. 2019;177:108641. doi: 10.1016/j.envres.2019.108641