Нейротоксичность цинка в культуре клеток коры головного мозга

В синаптических везикулах возбуждающих окончаний центральной нервной системы млекопитающих эндогенно содержится большое количество цинка, который, вероятно, высвобождается при синаптической активности; при интенсивном возбуждении нейронов концентрация цинка во внеклеточной среде может кратковременно превышать несколько сотен микромолей. Воздействие цинка в течение нескольких минут в концентрациях такого же порядка на зрелые культуры клеток коры головного мозга мыши приводило к распространённому повреждению нейронов; степень повреждения зависела как от концентрации цинка, так и от продолжительности воздействия. Количественный подсчёт нейронов показал, что приблизительная нейротоксическая ЭД50 составляла 600 мкмоль/л при 15-минутном воздействии цинка и 225 мкмоль/л при воздействии в течение 18–24 ч. Высокие концентрации цинка или длительное воздействие приводили также к повреждению глиальных клеток; это повреждение выявлялось и в культурах глиальных клеток без нейронов и, следовательно, вероятно, отражало прямое действие цинка, а не было следствием повреждения нейронов. Нейроны в незрелых культурах были относительно устойчивы к повреждению, вызванному цинком, что указывает на повышение уязвимости нейронов к цинку по мере их созревания in vitro. Ранним событием, связанным с токсическим воздействием цинка, было выраженное набухание нейронов. Это набухание зависело от присутствия внеклеточного натрия и, что интересно, могло отсрочиваться при сохранении цинка во внеклеточной среде. Однако потеря нейронов, вызванная цинком, происходила даже в отсутствие натрия и кальция во время воздействия цинка. Полученные результаты служат прямым доказательством того, что цинк может быть относительно сильным быстродействующим нейротоксином и несколько менее сильным глиотоксином в центральной нервной системе млекопитающих. По-видимому, цинк следует включить в расширяющийся перечень эндогенных токсинов, которые могут участвовать в остром патогенезе гибели клеток центральной нервной системы, прежде всего нейронов, а возможно, и глиальных клеток, при некоторых заболеваниях.