Neurotoxicity of lead. Hypothetical molecular mechanisms of synaptic function disorders

Lead (Pb) toxicity is still a major health problem associated with both environmental and occupational exposure. Special attention is given to the neurotoxic effect of lead. Along with the newly emerging data, the Pb concentration in the body that can be considered safe is declining. Numerous studies on the neurotoxicity of Pb have shown multiple cellular ‘molecular targets’ of this metal at the biochemical and molecular levels, and differences in sensitivity to its toxic action among various neural cells. One possible target of the neurotoxic effect of Pb (at the synapse level) is N-methyl-D-aspartic acid (NMDA) receptors. This review presents the hypothetical molecular mechanism by which Pb disrupts synapse formation and plasticity in developing hippocampal neurons and the role of the NMDA receptor-dependent signaling pathway and brain-derived neurotrophic factor (BDNF) as a mechanism of Pb neurotoxicity at the synapse level.

StreszczenieToksyczność ołowiu (Pb) stanowi problem zdrowotny wynikający z narażenia środowiskowego i zawodowego. W centrum zainteresowania jest neurotoksyczne działanie Pb. W badaniach nad neurotoksycznością Pb obserwuje się tendencję do obniżania progu “bezpiecznego stężenia” Pb. Na poziomie biochemicznym i molekularnym wykazano wiele “punktów uchwytu” Pb w procesach komórkowych oraz niejednakową wrażliwość poszczególnych rodzajów komórek nerwowych na jego toksyczne działanie. Jednym z celów działania Pb na poziomie synapsy są glutaminianergiczne receptory jonotropowe dla kwasu A-metylo-ö-asparaginowego (NMDA). W pracy przedstawiono przypuszczalny mechanizm molekularny, poprzez który Pb zakłóca formowanie i plastyczność synapsy w rozwijających się neuronach hipokampa, oraz omówiono rolę zaburzenia szlaku sygnałowego zależnego od receptora NMDA i czynnika wzrostu pochodzenia mózgowego (BDNF) jako mechanizmu neurotoksycznego działania Pb na poziomie synapsy.