vývojové účinky na mozek
olovem indukovaná toxicita pro CNS byla hlavním problémem v případě vyvíjejícího se mozku. Účinky způsobené u dětí je obtížné rozlišit v důsledku prenatální nebo postnatální expozice olova. Existuje řada publikací o účincích lidského CNS způsobených olovem u dětí. S odkazem na nedávné nezávislé studie provedené jasně kreslí inverzní vztah BLL u dětí ve věku od 6 měsíců do 6 let a IQ. Poškození CNS vyvolané olovem je poměrně zdlouhavé a u dětí s věkem se neobnovuje snížená BLL. Ta byla zřejmá ze studie provedené v Port Pirie v Austrálii u dětí, které neprokázaly žádné zlepšení IQ, když byly BLL sníženy z 212 µg / L ve věku 2 let na 79 µg / L ve věku 11-13 let. Některé studijní recenze se zabývají vztahem mezi mentálním postižením a BLL u dětí. Je možné, že nižší BLL má hlubší účinek na mozkové funkce ve srovnání s vysokými hladinami olova (Koller et al ., 2004). Některé recenze naznačují nadlineární vztah expozice a odezvy uvádějící možnost větší ztráty IQ se změnami BLL z 0 na 100 µg / L než ze 100 na 200 µg / L (Lanphear et al., 2005).
modely primátů a hlodavců byly použity ke studiu vlivu expozice vývojového olova na cílové parametry chování. Behaviorální studie na zvířatech potvrzují vývojovou neurotoxicitu olova a díky přímým pozorováním a menšímu počtu zapojených proměnných je snazší korelovat s lidmi. Nepomáhá však identifikovat molekulární cíle olova v CNS. Behaviorální studie u hlodavců prokázaly schopnost vést ke změně učení a paměti. Prenatální a postnatální expozice olova u opic rhesus vedla k narušení učení vyššího řádu při BLLs 50 a 70 µg / dl. Učení behaviorálního úkolu do značné míry závisí na normální funkci hipokampu, takže během svého vývojového období je mozek vysoce citlivý na přítomnost olova. Předpokládá se, že hipokampální dlouhodobá potenciace (LTP), forma synaptické plasticity, tvoří buněčný základ pro učení a paměť v mozku savců. LTP lze popsat jako dlouhodobé zvýšení synaptické účinnosti po krátkých obdobích stimulace specifických synapsí. Ačkoli LTP je také popsán v jiných oblastech mozku, hipokampální LTP byl zvláště spojován se zvláštním učením a je závislý na aktivaci NMDAR. Je známo, že receptor N-methyl-D-aspartátu (NMDAR), ionotropní receptor, který zprostředkovává působení glutamátu, hraje ústřední roli ve vývoji mozku, učení a paměti, jakož i neurodegenerativních onemocněních. Důkazy naznačují, že olovo se zaměřuje na NMDAR a mění ty fyziologické procesy, které jsou závislé na NMDAR, včetně hippocampu LTP. Expozice olova mění genovou expresi NMDAR v vyvíjejícím se i zralém mozku. Expozice olova indukuje změny v expresích mRNA NR1 a NR2A podjednotky v podstatě v oblasti hipokampu, což naznačuje regionální selektivitu účinku olova. Studium vlivu olova na varianty spoje NR1, které jsou nejhojněji vyjádřeny v hipokampu, také ukazují regionální variace. Kromě toho vývojová expozice olova také mění sestřih kazety karboxylového konce (kazety C1) přítomné ve variantě spoje NR1. Kazeta C1 je lokalizována ve variantě NR1 splice pro oddělení oblasti bohaté na receptory v plazmatické membráně a také poskytuje sekvenci pro fosforylaci proteinkinázou C (PKC). Tyto varianty spojů dodávají komplexům NMDAR nejvyšší stupeň přílivu vápníku a PKC potenciace. Expozice olova během vývojových fází způsobuje významné snížení variant spojů NR1, které postrádají kazetu C1. V hipokampu dospělých potkanů vystavených olovu během vývojových stádií se tedy mohou komplexy NMDAR projevit jako mající nižší hladiny signalizace vápníku a tím sníženou synaptickou plasticitu. Dále, protože signalizace vápníku NMDAR je nejúčinnějším aktivátorem neuronální syntázy oxidu dusnatého (nNOS), aktivita nNOS může být snížena v hipokampu potkanů vystavených olovu. Oxid dusnatý, produkt nNOS, se ukázal jako neuronální retrográdní posel nezbytný pro hipokampální LTP. Účinky vyvolané olovem na varianty splice NR1 vyjádřené v nNOS pozitivních neuronech tedy mohou snížit produkci NO a interferovat s hipokampálním LTP.
dále, jak bylo uvedeno výše, je zřejmé, že expozice olova, zejména během vývojových fází, inhibuje NMDAR a mění ontogenezi jeho exprese podjednotky. Ten způsobuje interferenci v signální dráze vápníku zprostředkované NMDA, která přenáší informace ze synapse do jádra, aby aktivovala expresi genů nezbytných pro učení a paměť (obrázek 33.6). Abychom porozuměli detailům, transkripce genů nezbytných pro učení a paměť vyžaduje transkripční faktor zvaný protein vázající prvek cyklického AMP odezvy, který je stimulován cestami proteinkinázy včetně protein kinázy a, mitogenem aktivované proteinkinázy (MAPK) a protein kinázy závislé na vápníku/kalmodulinu. Tyto dráhy kinázy jsou aktivovány signalizací NMDAR-vápník, která je zaměřena na toxicitu olova ve vyvíjejícím se hipokampu (Toscano a Guilarte, 2005).
kromě toho olovo narušuje normální vývoj mozku a způsobuje snížení buněčného vývoje, které lze pozorovat na dendritické, axonální a synaptické úrovni v různých oblastech mozku. Lze rozumně očekávat, že tento snížený vývoj neuronů výrazně sníží intelektuální potenciál organismu. Olovo je také schopné snížit nervovou plasticitu a může výrazně snížit schopnost cholinergních aferentů klíčit nové procesy. Expozice olova také narušuje aminergní systém v kůře, cerebellum a hippocampus, což možná přispívá k kognitivním a behaviorálním poruchám, zejména u potkanů vystavených olovu ve vývojovém období (Devi et al., 2005). Olovo je proto schopné snížit nervový růst jak během vývoje, tak v dospělosti. Snížení cholinergního fungování může přispět ke snížení kognitivního zpracování po expozici olova, a proto lze zvážit použití cholinergních agonistů jako terapeutických činidel při léčbě dětské otravy olovem.