Mecanismos celulares y moleculares de la neurotoxicidad por plomo

Abstract

El plomo es un metal pesado que por años se ha utilizado en la industria con diversos fines, por lo que tiene una amplia distribución en el ambiente. Esto, aunado a su elevada toxicidad, lo ha convertido en uno de los principales contaminantes ambientales con potencial patológico al que está expuesta la población humana. Los principales grupos de riesgo son los niños y los trabajadores de las industrias minera y metalúrgica, y de la elaboración de pinturas y el reciclaje de baterías. Otro grupo de riesgo son las familias que habitan en las áreas donde se asientan dichas industrias. El principal mecanismo tóxico del plomo es la suplantación de cationes polivalentes (esencialmente calcio y zinc) en las maquinarias moleculares del organismo, lo cual es posible gracias a una estructura iónica que le permite establecer interacciones muy favorables con los grupos que coordinan los cationes polivalentes en las proteínas, en ocasiones con más afinidad que la del propio ion suplantado. Por medio de este mecanismo afecta las proteínas transportadoras para metales, canales iónicos, proteínas de adhesión celular, diversas enzimas metabólicas y proteínas de unión al ADN, entre otros blancos moleculares. Las diferencias en la forma en que interactúa el plomo con los grupos coordinantes de la proteína con respecto a los iones nativos, pueden propiciar la adopción de conformaciones anormales en las proteínas a las cuales se une el plomo, lo que repercute directamente sobre su funcionamiento. Entre los sitios de unión para cationes polivalentes ocupados por el plomo, los de unión a calcio parecen desempeñar un papel principal en su toxicidad debido a su importancia y amplia distribución en la fisiología celular. Muchas de las alteraciones ocasionadas por el plomo se relacionan con el metabolismo celular del calcio y los distintos procesos celulares que dependen de él. Los canales iónicos de la membrana celular representan uno de los blancos moleculares de mayor importancia patogénica para el plomo, ya que de ellos depende el funcionamiento celular coordinado y podrían ser el origen de varios de los trastornos neuropsicológicos presentes en las intoxicaciones por plomo. Este metal afecta la activación, conductancia y regulación de distintos canales iónicos de manera directa o indirecta, siendo los canales de calcio y potasio dos de los más afectados. Asimismo, el funcionamiento anormal de proteínas reguladoras intracelulares como la calmodulina, proteín cinasa C y sinamptotagminas provoca que los efectos tóxicos del plomo se extiendan a un amplio sector de la maquinaria molecular de la célula. El plomo se distribuye en el interior de la célula, por lo que afecta organelas como el retículo endoplásmico, la mitocondria y el núcleo, lo que a su vez se traduce en alteraciones en la regulación intracelular del calcio, el ensamblaje de proteínas, la generación de energía y la regulación genética, entre otras. El sistema nervioso es especialmente susceptible a la acción del plomo, en particular durante sus etapas de maduración, lo que hace que los niños sean uno de los grupos poblacionales más vulnerables a una exposición a este metal. Los estragos ocasionados ocurren aun en niveles reducidos de plomo y, aunque son irreversibles, pueden pasar inadvertidos. Entre éstos se encuentran deficiencias cognitivas, motoras y conductuales, a la vez que podría ser cofactor de trastornos neuropsicológicos más complejos como la esquizofrenia. Entre los daños producidos en el Sistema Nervioso se encuentran la excitotoxicidad, la interferencia con la neurotransmisión y la señalización intracelular en distintos niveles, y daños peroxidativos en lípidos y proteínas. Esta revisión se centra en algunos de los mecanismos moleculares implicados en la toxicidad del plomo y sus repercusiones en la fisiología celular, particularmente en lo relacionado con la excitabilidad celular.