Toxic effects of metals: modulation of intracellular calcium homeostasis

Metals and metalloids with their organic derivatives are part of the environment occurring naturally or being introduced upon human activity (e.g. industry, agriculture or medicine). Even if they are useful for humans, these chemicals could be highly toxic (e.g. mercury, lead, arsenic, tin) acting as neurotoxins or carcinogens. Several human cases of metal derived intoxication have been documented resulting in health complications or ending with death. The mechanisms of toxicity are not well understood. Since calcium is a universal second messenger in all cell types it is a good candidate to investigate how changes in the intracellular calcium homeostasis are involved in metal(loid) toxicity. In this mini-overview the interaction of metallic species with channel proteins at the outer cell membrane, as well as with calcium release sides from the calcium stores and the impairment with calcium extrusion mechanism is discussed. Toxische Effekte von Metallen: Modulation der intrazellularen. Calcium-Homeostase Metalle und Metalloide, als auch ihre organischen Verbindungen, sind in der Umwelt weit verbreitet. Dabei sind sie teilweise naturlichen Ursprungs oder werden durch den Menschen geschaffen (industrielle Produktion, Einsatz in der Landwirtschaft oder in der Medizin). Trotz ihres weitgehenden Verwendung sind zumindest einige dieser Verbindungen ausgesprochen toxisch (z. B. Quecksilber-, Blei-, Arsen- oder Zinn-Verbindungen), insbesondere im Hinblick auf das Nervensystem. Deshalb ist es auch nicht uberraschend, dass zahlreiche Falle von Metallintoxikationen in der medizinischen Literatur beschrieben wurden. Nichtsdestotrotz sind die moglichen Mechanismen solcher Metallvergiftungen bis heute nicht vollstandig verstanden. Da das intrazellularen Calcium ein universieller „Second Messanger” in allen Zelltypen ist, haben wir untersucht, ob kurzfristige oder anhaltende Veranderungen der intrazellularen Calciumkonzentration durch die Metalle und Metalloide (oder ihrer Verbindungen) induziert werden. In dieser kurzen Ubersicht beschreiben wir die Wirkungen verschiedener Metall- und Metalloid-Verbindungen auf Kanalproteine, den intrazellularen Calciumspeichern und den Calcium transportierenden Proteinen.