Neurotoxicitatea este un termen folosit pentru a descrie modificările neurofiziologice cauzate de expunerea la agenți toxici. O astfel de expunere poate duce la simptome neurocognitive și/sau tulburări psihice. Agenții toxici obișnuiți includ metale grele, medicamente, organofosfați, neurotoxine bacteriene și animale. Printre expunerile la metale grele, expunerea la plumb este una dintre cele mai frecvente expuneri care poate duce la declin neuropsihologic și funcțional semnificativ la oameni. În acest articol, sunt explorate fiziopatologia, etiologia și epidemiologia expunerii la plumb neurotoxic. În plus, sunt explorate dificultățile neuropsihologice asociate în mod obișnuit în inteligență, memorie, funcționare executivă, atenție, viteza de procesare, limbaj, abilități vizuale spațiale, abilități motorii și afect/dispoziție.
Introducere
Neurotoxicitatea descrie modificări neurofiziologice cauzate de expunerea la agenți toxici, care pot duce la modificări cognitive, tulburări de memorie și modificări ale dispoziției sau apariția tulburărilor psihice. Agenții toxici obișnuiți includ anumite metale grele, medicamente, organofosfați, neurotoxine bacteriene și animale. Fiecare agent toxic are ca rezultat prezentări unice, în funcție de ce modificări neurofiziologice apar în urma expunerii. În plus, expunerea la toxicitate poate fi diferențiată prin expunerea acută față de expunerea cronică, fiecare tip afectând și mai mult prezentarea simptomelor și rezultatele. În funcție de tipul de expunere, expunerea neurotoxică poate duce la leziuni ale sistemului nervos central, tulburări afective și/sau tulburări neurocognitive.
Neurotoxicitatea metalelor grele, inclusiv plumbul, mercurul și arsenul este cel mai frecvent studiată în două grupuri: expunerea cronică sau acută.
Expunerea acută implică adesea debutul rapid de greață, dureri de cap, modificări cognitive și perturbări emoționale. Cu toate acestea, expunerea la metale grele este adesea întâlnită în mediile industriale la locul de muncă, unde expunerea cronică, prelungită este mai probabilă. Într-o astfel de expunere cronică, neurodegenerarea și manifestările psihiatrice sunt mai răspândite.
Manifestările psihiatrice pot include depresie crescută, anxietate și iritabilitate. Expunerea cronică poate duce, de asemenea, la prezentări de simptome prelungite și variabile, inclusiv oboseală, scăderea vitezei de procesare, deficite motorii fine și grosiere și, în general, scăderea funcției cognitive.
Toxicitatea Pb
Fiziopatologia
Plumb(Pb), un element chimic, un metal moale și maleabil, care este considerat ca fiind un metal greu. Plumbul introdus în sânge este excretat în urină și bilă la o rată de clearance de 1 până la 3 ml/min, cu un timp de înjumătățire de aproximativ 30 de zile.
Plumbul rămas se leagă de celulele roșii din sânge, este distribuit în țesuturile moi ale corpului și în cele din urmă se acumulează în os. Timpul de înjumătățire al plumbului depus în os variază între 20 și 30 de ani. Turnover-ul țesutului osos eliberează plumb înapoi în fluxul sanguin, iar procese precum sarcina, menopauza sau alăptarea pot crește nivelul de plumb din sânge prin accelerarea rotației țesutului osos. Plumbul din organism este măsurat atât cu nivelul din sânge, cât și din oase. Nivelurile de plumb din sânge reflectă mai mult expunerea acută, în timp ce nivelurile de plumb din oase reflectă mai bine expunerea cumulativă în timp.5 ].
Prezența plumbului în corpul uman provoacă leziuni ale sistemului nervos prin mai multe mecanisme. Efectele directe asupra sistemului nervos pot fi clasificate fie morfologice, fie farmacologice. Efectele morfologice modifică dezvoltarea sistemului nervos, în special din perioada prenatală până la copilărie. Astfel de efecte includ perturbarea moleculelor cheie în timpul migrării și diferențierii neuronale; interferența cu formarea sinapselor, mediată de o reducere a producției neuronale de acid sialic; și diferențierea prematură a celulelor gliale.
Efectele farmacologice rezultă din acțiunea plumbului ca agent farmacologic în SNC. Plumbul înlocuiește calciul și, într-o măsură mai mică, zincul și declanșează în mod necorespunzător procesele bazate pe calmodulină. De asemenea, plumbul interferează cu eliberarea neurotransmițătorilor, perturbând funcția sistemelor GABAergic, dopaminergic și colinergic, precum și inhibând canalele ionice NMDA în timpul perioadei neonatale. Studiile in vitro au arătat că plumbul activează protein kinaza C în celulele capilare și inhibă Na+/K+-ATPaza din membrana celulară, interferând cu metabolismul energetic. În interiorul celulei, plumbul pare să interfereze cu eliberarea de calciu din mitocondrii, rezultând formarea speciilor reactive de oxigen, accelerarea autodistrugerii mitocondriale prin formarea porului de tranziție a permeabilității și activarea activării programate a proceselor de moarte celulară.
Efectele indirecte asupra sistemului nervos rezultă din interferența cu alte sisteme ale corpului care susțin funcția sistemului nervos. S-a descoperit că expunerea la plumb crește riscul a numeroase afecțiuni care pot avea efecte adverse asupra funcției sistemului nervos, inclusiv hipertensiunea arterială, insuficiența funcției renale, afectarea funcției tiroidiene, deficitul de vitamina D și nașterea prematură. A existat o dezbatere cu privire la dacă expunerea la plumb afectează viteza de conducere a nervilor periferici, unele recenzii concluzionand o lipsă de efect toxic, iar altele constatând schimbări semnificative la nivel de populație.
Cel mai sever efect neurologic al expunerii la plumb este encefalopatia la plumb, un răspuns la doze foarte mari de plumb care are ca rezultat dezvoltarea iritabilității, durerilor de cap și dificultăților de atenție, pierderea memoriei, tremor și halucinații în câteva săptămâni de la expunere. Simptomele se agravează brusc până la paralizie, convulsii, delir, comă sau moarte. Copiii pot dezvolta encefalopatie de plumb la doze mai mici de plumb decât adulții. Constatările patologice postmortem includ edem, perturbarea capilară, proliferarea gliei și leziuni anoxice difuze.
Etiologie
Expunerea acută la doze mari de plumb nu este singura sursă de neurotoxicitate pe bază de plumb. Expunerea acută la doze mici pare să producă efecte măsurabile, dacă mai puțin dramatice, asupra funcției sistemului nervos. Studiile epidemiologice nu au reușit să găsească dovezi ale unui prag pentru efectele neurologice; studii prospective recente la scară largă sugerează că nivelurile de plumb din sânge sub 10 μ g/dL înrăutățesc semnificativ funcționarea intelectuală la copii și că puterea asocierii este mai puternică la intervalul scăzut de expunere.
Expunerea cronică la plumbul din mediu are, de asemenea, efecte măsurabile asupra sistemului nervos datorită tendinței ca plumbul să se acumuleze în os în timp. De exemplu, într-un studiu RMN pe 532 de foști lucrători cu plumb, plumbul ridicat în tibie a fost asociat cu volumul mai scăzut de substanță cenușie și volumul scăzut de substanță albă în lobii parietali.
Din punct de vedere istoric, principalele surse de expunere la plumb au fost benzina cu plumb, vopseaua și instalațiile sanitare pe bază de plumb.
Expunerea ocupațională la plumb continuă să fie o sursă atât de expunere acută, cât și de expunere cronică, ducând la niveluri sanguine de 40 până la 120 μ g/dL în rândul participanților la studii de caz și studii de cohort.
Unele dovezi sugerează că efectele expunerii cronice pot persista mult timp dupa incetarea expunerii.
Expunerea prenatală prezintă un risc suplimentar pentru neurotoxicitatea plumbului. Expunerea mamei la plumb sunt strâns asociate cu nivelurile crescute de plumb la făt, probabil pentru că plumbul pare să traverseze placenta liber și pentru că sarcina crește cererea sistemică de calciu, ducând la un turnover osos mai mare și, în consecință, eliberarea plumbului în fluxul sanguin.
Studiile pe animale au demonstrat că bariera hemato-encefalică este deosebit de ineficientă împotriva plumbului în stadiul prenatal, devenind mai eficientă în timpul înțărcării și cu atât mai mult după înțărcare.
Nutriția deficitară pare să crească riscul de efecte toxice ale plumbului atunci când expunerea este menținută constantă. Deficiențele de calciu, fier și zinc au fost identificate în mod specific ca factori de risc.
Deficiența de calciu pare să crească atât retenția de plumb, cât și severitatea efectelor sale toxice. Aportul scăzut de fier alimentar are efecte similare și este poate mai important din cauza riscului relativ ridicat de deficit de fier în copilărie. Cel puțin un studiu longitudinal la scară largă a arătat că deficiența de fier agravează efectele expunerii la plumb asupra măsurilor neurocomportamentale și a producției de celule sanguine la sugari, copii și femeile insarcinate. Deficiența de zinc pare să ducă la un cerc vicios prin faptul că crește absorbția plumbului, care la rândul său crește excreția de zinc. Rolul nutriției explică probabil constatarea că statutul socioeconomic scăzut crește riscul de persistență a deficitelor cognitive după expunerea prenatală la plumb.
Epidemiologie
S-a estimat că prevalența nivelurilor ridicate de plumb din sânge (>10 μ g/dL) în rândul copiilor din SUA este de 8,6% în perioada 1988-1991 și de 1,4% în perioada 1999-2004. , reprezentând o scădere de 84%. În plus, distribuția nivelurilor de plumb din sânge în rândul copiilor a prezentat o schimbare către niveluri mai scăzute; majoritatea copiilor din SUA nu mai sunt în raza de îngrijorare pentru riscul de toxicitate. Aceste rezultate sugerează că reformele de sănătate publică care vizează expunerea la plumb au avut în mare măsură succes.
Incidența intoxicației cu plumb este asociată cu numeroși factori, inclusiv statutul socioeconomic, ruralitatea, rasa, vârsta și data la care a fost construită reședința. Copiii săraci din interiorul orașului sunt expuși celui mai mare risc, probabil din cauza prezenței plumbului în materialele de construcție mai vechi și a accesului redus la sursele de nutriție. Descoperirile NHANES din sondajul din 1997 au estimat că 16,4% dintre copiii din orașele mari și casele construite înainte de 1946 aveau niveluri ridicate de plumb din sânge. Analizați în funcție de originea rasială, copiii afro-americani par să fie expuși celui mai mare risc, urmați de copiii mexicano-americani. Copiii mai mici par să fie expuși unui risc suplimentar, aproximativ 9% dintre copiii cu vârsta cuprinsă între 1 și 5 ani se află în intervalul de îngrijorare. Creșterea plumbului din sânge a fost, de asemenea, asociată cu locuirea într-o zonă rurală, deși cercetările asupra acestui factor sunt limitate .
Centrul pentru Controlul și Prevenirea Bolilor a identificat 25 μ g/dL ca limită inferioară pentru intervalul de îngrijorare pentru nivelurile de plumb din sânge la adulți. Incidența nivelurilor de îngrijorare în rândul adulților sa redus aproape la jumătate din 1994 până în 2007, scăzând de la 14,0/100.000 la 7,8/100.000. Potrivit aceluiași studiu, expunerea profesională a fost sursa principală de expunere la plumb pentru adulți, în special în industria minieră și a producției de baterii. Sa constatat că riscul este mai mare în rândul bărbaților decât al femeilor din cauza diferențelor ocupaționale; nu există o astfel de diferență de gen găsită în mod constant în rândul copiilor. Cercetările epidemiologice asupra populațiilor internaționale sunt în prezent foarte limitate.
