ความเป็นพิษต่อระบบประสาทเป็นรูปแบบหนึ่งของความเป็นพิษที่ตัวแทนทางชีวภาพ เคมี หรือทางกายภาพก่อให้เกิดผลเสียต่อโครงสร้างหรือการทำงานของระบบประสาทส่วนกลางและ/หรือ ส่วนปลาย ^{[ 1 ]}เกิดขึ้นเมื่อการสัมผัสกับสาร – โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารพิษต่อระบบประสาท – เปลี่ยนแปลงการทำงานปกติของระบบประสาทในลักษณะที่ก่อให้เกิดความเสียหายถาวรหรือย้อนกลับได้ต่อเนื้อเยื่อประสาท^{[ 1 ]}ในที่สุดสิ่งนี้อาจรบกวนหรือแม้กระทั่งฆ่าเซลล์ประสาทซึ่งเป็นเซลล์ที่ส่งและประมวลผลสัญญาณในสมองและส่วนอื่นๆ ของระบบประสาท ความเป็นพิษต่อระบบประสาทอาจเกิดจากการปลูกถ่ายอวัยวะการรักษาด้วยรังสีการบำบัดด้วยยาบาง ชนิด การใช้ยาเสพติดเพื่อความบันเทิงการสัมผัสกับโลหะหนักการถูกงูกัดจากงูพิษ บางชนิด ยาฆ่าแมลง^{[ 2 ] [ 3 ]}ตัวทำ ละลายทำความ สะอาดอุตสาหกรรมบางชนิด^{[ 4 ]}เชื้อเพลิง^{[ 5 ]}และสารที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติบางชนิด อาการอาจปรากฏขึ้นทันทีหลังจากการสัมผัสหรืออาจล่าช้า อาการเหล่านี้อาจรวมถึงอาการอ่อนแรงหรือชาตามแขนขา การสูญเสียความทรงจำ การมองเห็น และ/หรือสติปัญญา พฤติกรรมย้ำคิดย้ำทำที่ควบคุมไม่ได้ อาการหลงผิด ปวดศีรษะ ปัญหาด้านการรับรู้และพฤติกรรม และความผิดปกติทางเพศ การสัมผัสเชื้อราเรื้อรังในบ้านอาจนำไปสู่ความเป็นพิษต่อระบบประสาท ซึ่งอาจไม่ปรากฏให้เห็นเป็นเวลาหลายเดือนถึงหลายปีของการสัมผัส^{[ 6 ]}อาการทั้งหมดที่ระบุไว้ข้างต้นสอดคล้องกับการสะสมของไมโคทอกซินจากเชื้อรา^{[ 7 ]}

คำว่าneurotoxicityหมายถึงการเกี่ยวข้องกับ neurotoxin อย่างไรก็ตาม คำว่าneurotoxicอาจใช้ในความหมายที่กว้างกว่าเพื่ออธิบายสภาวะที่ทราบกันว่าก่อให้เกิดความเสียหายทางกายภาพต่อสมองแต่ยังไม่มีการระบุ neurotoxin ที่เฉพาะเจาะจง^{[ 8 ]}

การมีภาวะบกพร่องทางระบบประสาทและสมองเพียงอย่างเดียวมักไม่ถือเป็นหลักฐานที่เพียงพอของความเป็นพิษต่อระบบประสาท เนื่องจากสารหลายชนิดอาจทำให้ ประสิทธิภาพการทำงานของระบบ ประสาทและ สมองลดลง โดยไม่ทำให้เซลล์ประสาทตาย ซึ่งอาจเป็นผลมาจากการกระทำโดยตรงของสารนั้น โดยความบกพร่องและภาวะบกพร่องทางระบบประสาทและสมองเป็นเพียงชั่วคราวและจะหายไปเมื่อสารนั้นถูกกำจัดออกจากร่างกาย^{[ 9 ]}ในบางกรณี ระดับหรือระยะเวลาการสัมผัสอาจมีความสำคัญ โดยสารบางชนิดจะกลายเป็นพิษต่อระบบประสาทเฉพาะในปริมาณหรือช่วงเวลาที่กำหนดเท่านั้น^{[ 10 ] [ 11 ]}สารพิษในสมองที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติที่พบบ่อยที่สุดบางชนิดที่นำไปสู่ความเป็นพิษต่อระบบประสาทอันเป็นผลมาจากการใช้ยาในระยะยาว ได้แก่อะไมลอยด์เบต้า (Aβ) กลูตาเมตโดปามีนและอนุมูลอิสระของ ออกซิเจน เมื่อมีอยู่ในความเข้มข้นสูง สารเหล่านี้สามารถนำไปสู่ความเป็นพิษต่อระบบประสาทและการตาย ( อะพอพโทซิส ) อาการบางอย่างที่เกิดจากการตายของเซลล์ ได้แก่ การสูญเสียการควบคุมการเคลื่อนไหว การเสื่อมถอยของความรู้ความเข้าใจ และความผิดปกติของระบบประสาทอัตโนมัติ นอกจากนี้ ยังพบว่าพิษต่อระบบประสาทเป็นสาเหตุสำคัญของโรคทางระบบประสาทเสื่อมเช่นโรคอัลไซเมอร์ (AD) ^{[ 12 ]}

พบว่าอะไมลอยด์เบต้า (Aβ) ก่อให้เกิดความเป็นพิษต่อระบบประสาทและการตายของเซลล์ในสมองเมื่อมีอยู่ในความเข้มข้นสูง Aβ เกิดจากการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเมื่อสายโปรตีนถูกตัดในตำแหน่งที่ไม่ถูกต้อง ส่งผลให้สายโปรตีนมีความยาวต่างกันและใช้งานไม่ได้ ดังนั้นจึงตกค้างอยู่ในสมองจนกว่าจะถูกย่อยสลาย แต่หากสะสมมากพอจะก่อตัวเป็น คราบพลัคซึ่งเป็นพิษต่อเซลล์ ประสาท Aβ ใช้หลายเส้นทางในระบบประสาทส่วนกลางเพื่อทำให้เซลล์ตาย ตัวอย่างเช่น ผ่านตัวรับอะเซทิลโคลีนนิโคตินิก (nAchRs) ซึ่งเป็นตัวรับที่พบได้ทั่วไปตามพื้นผิวของเซลล์ที่ตอบสนองต่อการกระตุ้นของนิโคติน ทำให้เซลล์เปิดหรือปิดการทำงาน พบว่า Aβ ควบคุมระดับนิโคตินในสมองร่วมกับMAP kinaseซึ่งเป็นตัวรับสัญญาณอีกตัวหนึ่ง เพื่อทำให้เซลล์ตาย สารเคมีอีกตัวหนึ่งในสมองที่ Aβ ควบคุมคือJNKสารเคมีนี้จะหยุดการทำงานของ วิถี การส่งสัญญาณ extracellular signal-regulated kinases (ERK) ซึ่งปกติทำหน้าที่ควบคุมความจำในสมอง ผลที่ตามมาคือ เส้นทางที่ส่งเสริมความทรงจำนี้ถูกหยุดลง และสมองสูญเสียการทำงานของความทรงจำที่สำคัญ การสูญเสียความทรงจำเป็นอาการหนึ่งของโรคความเสื่อมของระบบประสาท รวมถึงโรคอัลไซเมอร์ อีกวิธีหนึ่งที่ Aβ ทำให้เซลล์ตายคือผ่านกระบวนการฟอสโฟรีเลชันของAKTซึ่งเกิดขึ้นเมื่อหมู่ฟอสเฟตจับกับหลายตำแหน่งบนโปรตีน ฟอสโฟรีเลชันนี้ทำให้ AKT สามารถโต้ตอบกับBADซึ่งเป็นโปรตีนที่ทราบกันดีว่าทำให้เซลล์ตาย ดังนั้น การเพิ่มขึ้นของ Aβ ส่งผลให้ปริมาณของสารประกอบ AKT/BAD เพิ่มขึ้น ซึ่งจะไปหยุดการทำงานของโปรตีนต้านการตายของเซลล์Bcl-2ซึ่งปกติทำหน้าที่หยุดการตายของเซลล์ ทำให้เกิดการสลายตัวของเซลล์ประสาทอย่างรวดเร็วและทำให้โรคอัลไซเมอร์ดำเนินไป

กลูตาเมตเป็นสารเคมีที่พบในสมอง ซึ่งเป็นอันตรายต่อเซลล์ประสาทเมื่อมีความเข้มข้นสูง สมดุลความเข้มข้นนี้มีความละเอียดอ่อนมาก และมักพบในปริมาณระดับมิลลิโมลาร์ภายนอกเซลล์ เมื่อสมดุลนี้ถูกรบกวน จะเกิดการสะสมของกลูตาเมตอันเป็นผลมาจากการกลายพันธุ์ในตัวขนส่งกลูตาเมตซึ่งทำหน้าที่เหมือนปั๊มในการกำจัดกลูตาเมตออกจากไซแนปส์ ทำให้ความเข้มข้นของกลูตาเมตในเลือดสูงกว่าในสมองหลายเท่า ร่างกายจึงต้องรักษาสมดุลระหว่างความเข้มข้นทั้งสองโดยการสูบฉีดกลูตาเมตออกจากกระแสเลือดและเข้าสู่เซลล์ประสาทในสมอง ในกรณีที่เกิดการกลายพันธุ์ ตัวขนส่งกลูตาเมตจะไม่สามารถสูบฉีดกลูตาเมตกลับเข้าไปในเซลล์ได้ ดังนั้นจึงเกิดการสะสมความเข้มข้นสูงขึ้นที่ตัวรับกลูตาเมตซึ่งจะเปิดช่องไอออน ทำให้แคลเซียมเข้าสู่เซลล์และก่อให้เกิดความเป็นพิษต่อเซลล์ประสาท กลูตาเมตทำให้เซลล์ตายโดยการกระตุ้นตัว รับ N-methyl-D-aspartic acid (NMDA) ซึ่งตัวรับเหล่านี้ทำให้มีการปล่อยไอออนแคลเซียม (Ca ²⁺ ) เข้าสู่เซลล์เพิ่มขึ้น ส่งผลให้ความเข้มข้นของ Ca ²⁺ ที่เพิ่มขึ้น ไปเพิ่มความเครียดให้กับไมโทคอนเดรีย โดยตรง ทำให้ เกิด การฟอสฟอริเลชันแบบออกซิเดชัน มากเกินไป และการผลิตอนุมูลอิสระ (ROS) ผ่านการกระตุ้นของ เอนไซม์ ไนตริกออกไซด์ซินเท ส ซึ่งในที่สุดนำไปสู่การตายของเซลล์ นอกจากนี้ยังพบว่า Aβ ก็มีส่วนช่วยในกลไกการเกิดพิษต่อระบบประสาทนี้ด้วยการเพิ่มความเปราะบางของเซลล์ประสาทต่อกลูตาเมต

การเกิดอนุมูลอิสระออกซิเจนในสมองเกิดขึ้นผ่าน ทางวิถีของ เอนไซม์ไนตริกออกไซด์ซินเทส (NOS) ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นเพื่อตอบสนองต่อการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของ Ca2 ⁺ภายในเซลล์สมอง ปฏิสัมพันธ์ระหว่าง Ca2 ⁺และ NOS ส่งผลให้เกิดโคแฟคเตอร์เตตระไฮโดรไบโอเทอริน (BH4) ซึ่งจะเคลื่อนจากเยื่อหุ้มเซลล์เข้าสู่ไซโตพลาซึม ขั้นตอนสุดท้าย NOS จะถูกกำจัดหมู่ฟอสเฟตออกไป ทำให้เกิดไนตริกออกไซด์ (NO) ซึ่งสะสมอยู่ในสมองและเพิ่มความเครียดจากออกซิเดชันมีอนุมูลอิสระออกซิเจนหลายชนิด ได้แก่ซูเปอร์ออกไซด์ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และไฮดรอกซิลซึ่งทั้งหมดนำไปสู่ความเป็นพิษต่อระบบประสาท โดยธรรมชาติแล้ว ร่างกายจะใช้กลไกป้องกันเพื่อลดผลกระทบที่ร้ายแรงของอนุมูลอิสระเหล่านี้โดยใช้เอนไซม์บางชนิดในการสลายอนุมูลอิสระออกซิเจนให้เป็นโมเลกุลขนาดเล็กที่ไม่เป็นอันตราย เช่น ออกซิเจนและน้ำ อย่างไรก็ตาม การสลายอนุมูลอิสระออกซิเจนนี้ไม่มีประสิทธิภาพอย่างสมบูรณ์ สารตกค้างที่ทำปฏิกิริยาได้บางส่วนจะสะสมอยู่ในสมอง ทำให้เกิดความเป็นพิษต่อระบบประสาทและเซลล์ตาย สมองมีความอ่อนไหวต่อภาวะเครียดจากออกซิเดชันมากกว่าอวัยวะอื่นๆ เนื่องจากมีศักยภาพในการต้านอนุมูลอิสระต่ำ เนื่องจากเซลล์ประสาทเป็น เซลล์ ที่ไม่แบ่งตัวแล้วหมายความว่าเซลล์เหล่านี้มีชีวิตอยู่ได้ด้วยความเสียหายที่สะสมมาหลายปี การสะสมของ ROS จึงเป็นอันตรายถึงชีวิต ดังนั้น ระดับ ROS ที่เพิ่มขึ้นจะทำให้เซลล์ประสาทแก่ลง ซึ่งนำไปสู่กระบวนการเสื่อมของระบบประสาทที่เร่งขึ้น และในที่สุดก็ทำให้เกิดโรคอัลไซเมอร์

3,4-ไดไฮดรอกซีฟีนิลอะเซทัลดีไฮด์ (DOPAL) ซึ่งเป็นเมตาโบไลต์ออโตท็อกซินที่ผลิตขึ้นเอง ภายในร่างกายของโดปามีน เป็นตัวกระตุ้นที่มีศักยภาพในการ เกิดการตายของเซลล์แบบโปรแกรม (อะพอพโทซิส) ในเซลล์ประสาทโดปามีน^{[ 13 ]} DOPAL อาจมีบทบาทสำคัญในพยาธิวิทยาของโรคพาร์กินสัน^{[ 14 ] [ 15 ]}

ยาบางชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งยาฆ่าแมลงและสารเมตาบอไลต์MPP+ (1-methyl-4-phenylpyridin-1-ium)สามารถทำให้เกิดโรคพาร์กินสัน ได้ โดยการทำลายเซลล์ประสาทโดปามีนในซับสแตนเซียไนกรา [ ^{16 ] MPP} + ทำปฏิกิริยากับห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนในไมโทคอนเดรียเพื่อสร้างอนุมูลออกซิเจนที่ก่อให้เกิดความเสียหายจากออกซิเด ชั่นโดยทั่วไป และในที่สุดก็ทำให้เซลล์ตาย^{[ 17 ] [ 18 ]} MPP+ ถูกผลิตโดยโมโนอะมีนออกซิเดส Bเป็นสารเมตาบอไลต์ของMPTP (1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine)และความเป็นพิษของมันมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อเซลล์ประสาทโดปามีนเนื่องจากมีตัวขนส่งที่ทำงานอยู่บนเซลล์เหล่านั้นซึ่งนำมันเข้าสู่ไซโตพลาสซึม^{[ 18 ]}ความเป็นพิษต่อระบบประสาทของ MPP+ ได้รับการตรวจสอบครั้งแรกหลังจากที่ MPTP ถูกผลิตขึ้นเป็นสารปนเปื้อนในเพทิดีนที่สังเคราะห์โดยนักศึกษาปริญญาโทสาขาเคมี ซึ่งได้ฉีดยาที่ปนเปื้อนเข้าไปและเกิดอาการของโรคพาร์กินสันอย่างชัดเจนภายในไม่กี่สัปดาห์^{[ 17 ] [ 16 ]}การค้นพบกลไกของความเป็นพิษถือเป็นความก้าวหน้าที่สำคัญในการศึกษาโรคพาร์กินสัน และปัจจุบันสารประกอบนี้ถูกนำมาใช้เพื่อกระตุ้นให้เกิดโรคในสัตว์ทดลอง^{[ 16 ] [ 19 ]}

การพยากรณ์โรคขึ้นอยู่กับระยะเวลาและระดับของการสัมผัสและความรุนแรงของการบาดเจ็บทางระบบประสาท ในบางกรณี การสัมผัสสารพิษต่อระบบประสาทหรือสารพิษต่อระบบประสาทอาจถึงแก่ชีวิตได้ ในบางกรณี ผู้ป่วยอาจรอดชีวิตแต่ไม่ฟื้นตัวอย่างสมบูรณ์ ในบางกรณี ผู้ป่วยจำนวนมากฟื้นตัวอย่างสมบูรณ์หลังการรักษา^{[ 20 ]}

คำว่าneurotoxicity ( / ˌ n ʊər oʊ t ɒ k ˈ s ɪ s ɪ t i / ) เกิดจากการรวมคำของneuro- + tox- + -icityทำให้ได้ความหมายว่า " การเป็นพิษ ต่อเนื้อเยื่อประสาท "

Scholiaมีข้อมูลเกี่ยวกับ ความเป็น พิษต่อระบบประสาท(Q3338704 )

• Akaike, Akinori; Takada-Takatori, Yuki; Kume, Toshiaki; Izumi, Yasuhiko (มกราคม 2010). "กลไกของผลการปกป้องระบบประสาทของนิโคตินและสารยับยั้งอะเซทิลโคลีนเอสเทอเรส: บทบาทของตัวรับ α4 และ α7 ในการปกป้องระบบประสาท" วารสารประสาทวิทยาโมเลกุล 40 ( 1– 2 ): 211– 216. doi : 10.1007/s12031-009-9236-1 . PMID  19714494 . S2CID  7279060 .
• Buckingham, Steven D.; Jones, Andrew K.; Brown, Laurence A.; Sattelle, David B. (มีนาคม 2552). "การส่งสัญญาณของตัวรับอะเซทิลโคลีนนิโคตินิก: บทบาทในโรคอัลไซเมอร์และการปกป้องระบบประสาทจากอะไมลอยด์" . บทวิจารณ์ทางเภสัชวิทยา . 61 (1): 39– 61. doi : 10.1124/pr.108.000562 . PMC  2830120 . PMID  19293145 .
• Huber, Anke; Stuchbury, Grant; Burkle, Alexander; Burnell, Jim; Munch, Gerald (1 กุมภาพันธ์ 2549). "การบำบัดปกป้องระบบประสาทสำหรับโรคอัลไซเมอร์". Current Pharmaceutical Design . 12 (6): 705– 717. doi : 10.2174/138161206775474251 . PMID  16472161 .
• Takada-Takatori, Yuki; Kume, Toshiaki; Izumi, Yasuhiko; Ohgi, Yuta; Niidome, Tetsuhiro; Fujii, Takeshi; Sugimoto, Hachiro; Akaike, Akinori (2009). "บทบาทของตัวรับนิโคตินในการปกป้องระบบประสาทที่เกิดจากสารยับยั้งอะเซทิลโคลีนเอสเทอเรสและการควบคุมตัวรับนิโคตินเพิ่มขึ้น" วารสารชีววิทยาและเภสัชกรรม 32 ( 3 ) : 318– 324. doi : 10.1248/bpb.32.318 . PMID 19252271 . 
• Takada-Takatori, Yuki; Kume, Toshiaki; Sugimoto, Mitsuhiro; Katsuki, Hiroshi; Sugimoto, Hachiro; Akaike, Akinori (กันยายน 2549). "สารยับยั้งอะเซทิลโคลีนเอสเทอเรสที่ใช้ในการรักษาโรคอัลไซเมอร์ป้องกันความเป็นพิษต่อระบบประสาทจากกลูตาเมตผ่านทางตัวรับอะเซทิลโคลีนนิโคตินิกและแคสเคดฟอสฟาติดิลอิโนซิทอล 3-ไคเนส". Neuropharmacology . 51 (3): 474– 486. doi : 10.1016/j.neuropharm.2006.04.007 . PMID  16762377 . S2CID  31409248 .
• Shimohama, Shun (2009). "การป้องกันระบบประสาทโดยอาศัยตัวรับนิโคตินในแบบจำลองโรคความเสื่อมของระบบประสาท" . Biological & Pharmaceutical Bulletin . 32 (3): 332– 336. doi : 10.1248/bpb.32.332 . PMID  19252273 .
• Ryan, Melody; Kennedy, Kara A. (2009). "ผลกระทบทางพิษต่อระบบประสาทของยา II: ยาทางจิตเวช". Clinical Neurotoxicology . หน้า  348–357 . doi : 10.1016/B978-032305260-3.50037-X . ISBN 978-0-323-05260-3.
• Lerner, David P.; Tadevosyan, Aleksey; Burns, Joseph D. (1 พฤศจิกายน 2020). "ภาวะสมองอักเสบเฉียบพลันที่เกิดจากสารพิษ". Neurologic Clinics . 38 (4): 799– 824. doi : 10.1016/j.ncl.2020.07.006 . PMID  33040862 . S2CID  222301922 .