Neurotoxicidade de pesticidas organofosforados durante o desenvolvimento: alterações bioquímicas e comportamentais / Neurotoxicity of organophosphorus pesticides during development: behavioral and biochemical changes

Pesticidas organofosforados são amplamente usados e seu uso constitui um grave problema de saúde pública. A ação clássica destes compostos é a inibição irreversível da acetilcolinesterase, promovendo acúmulo de acetilcolina nas sinapses e hiperestimulação colinérgica. No entanto, as consequências da exposição a baixas doses podem se estender a outros mecanismos de ação e sistemas neurotransmissores. Considerando que crianças constituem um grupo particularmente vulnerável aos efeitos de pesticidas, neste trabalho investigamos os efeitos da exposição aos organofosforados metamidofós (MET) e clorpirifós (CPF) durante o desenvolvimento sobre os sistemas colinérgico e serotoninérgico e sobre o comportamento de camundongos. Para isso, camundongos suíços foram expostos a injeções subcutâneas de MET, clorpirifós ou veículo do terceiro (PN3) ao nono (PN9) dias de vida pós-natal. As doses de exposição foram previamente escolhidas através da construção de uma curva dose-resposta que identificou como mais adequadas para este estudo as doses de 1mg/kg de MET e 3mg/kg de CPF, as quais promoveram em torno de 20% de inibição da acetilcolinesterase. Em PN10, parte dos animais foi sacrificada e foram avaliados os sistemas colinérgico e serotoninérgico no tronco encefálico e córtex cerebral. De PN60 a PN63, os animais foram submetidos a uma bateria de testes comportamentais. Em seguida, estes animais também foram sacrificados tendo sido avaliados os sistemas colinérgico e serotoninérgico. Em PN10, MET e CPF causaram alterações que sugerem aumento da atividade colinérgica respectivamente no tronco e córtex em fêmeas. No sistema serotoninérgico, apenas CPF promoveu alterações, aumentando a ligação ao receptor 5HT1A e transportador 5HT em fêmeas e diminuindo na ligação ao 5HT2. Em PN63, a atividade da acetilcolinesterase foi reestabelecida em todos os grupos. Ainda assim, MET diminuiu a atividade da colina acetiltransferase no córtex e a ligação ao transportador colinérgico.

Organophosphate pesticides are widely used and its use consist on a severe public health problem. The classic effect of these compounds involve irreversible inhibition of the enzyme acetylcholinesterase, causing an accumulation of acetylcholine at cholinergic synapses and, consequently, cholinergic hyperstimulation. However, when the doses of exposure are low, other the mechanisms of action may play a role and other neurotransmitter systems may be affected. Considering that children are particularly vulnerable to effects of these compounds, in this study we investigated the effects of methamidophos and chlorpyrifos organophosphate exposure during development on cholinergic and serotonergic systems and behavior. For this purpose, Swiss mice received subcutaneous injections of methamidophos or chlorpyrifos, or vehicle from the third to the nineth postnatal day (PN3 - PN9). Initially, a dose-response study was performed and the doses of 1mg/kg methamidophos and 3mg/kg chlorphrifos, which promoted 20% inhibition of acetylcholinesterase activity in brain were chosen to be used in the next set of experiments. At PN10, one day after exposure, a group of animals was sacrificed and the brainstem and cortex collected and stored to further analysis of cholinergic and serotonergic systems. From PN60 to PN63 the animals were submitted to behavioral tests in order to evaluate: anxiety, locomotor activity, decision making, depressive-like behavior and learning/memory. After the last test, the animals were sacrificed and the brainstem and cortex collected and stored to further analysis of cholinergic and serotonergic systems. At PN10, methamidophos and chlorpyrifos promoted alterations that suggest an increase of cholinergic activity respectively on the brainstem and cortex of females. As for the serotonergic system: only chlorpyrifos elicited alterations: There were increases in 5HT1A receptor and 5HT transporter binding in females and a decrease in 5HT2 receptor binding.

Role of the serotoninergic system in the sodium appetite control

The present article reviews the role of the serotoninergic system in the regulation of the sodium appetite. Data from the peripheral and icv administration of serotoninergic (5-HTergic) agents showed the participation of 5-HT2/3 receptors in the modulation of sodium appetite. These observations were extended with the studies carried out after brain serotonin depletion, lesions of DRN and during blockade of 5-HT2A/2C receptors in lateral parabrachial nucleus (LPBN). Brain serotonin depletion and lesions of DRN increased the sodium appetite response, in basal conditions, after sodium depletion and hypovolemia or after beta-adrenergic stimulation as well. These observations raised the hypothesis that the suppression of ascending pathways from the DRN, possibly, 5-HTergic fibers, modifies the angiotensinergic or sodium sensing mechanisms of the subfornical organ involved in the control of the sodium appetite. 5-HTergic blockade in LPBN induced to similar results, particularly those regarded to the natriorexigenic response evoked by volume depletion or increase of the hypertonic saline ingestion induced by brain angiotensinergic stimulation. In conclusion, many evidences lead to acceptation of an integrated participation resulting of an interaction, between DRN and LPBN, for the sodium appetite control.

Este artigo revisa o papel do sistema serotoninérgico no controle do apetite ao sódio. Dados derivados da administração periférica e icv de agentes serotoninérgicos demonstraram a participação de receptores 5-HT2/3 na modulação do apetite ao sódio. Estas observações foram estendidas com os estudos realizados após a depleção cerebral de serotonina, lesões do NDR e durante o bloqueio 5-HT2A/2C no núcleo parabraquial lateral (NPBL). A depleção cerebral de serotonina e as lesões do NDR aumentaram o apetite ao sódio, em condições basais, após depleção de sódio, durante a hipovolemia ou após a estimulação beta-adrenérgica. Estas evidências suscitaram a hipótese de que a supressão de vias ascendentes do NDR, possivelmente 5-HT, alteram os mecanismos angiotensinérgicos e a atividade dos sensores de sódio do órgão subfornicial envolvidos no controle do apetite ao sódio. O bloqueio serotoninérgico no NPBL induziu a resultados similares, particularmente aqueles relacionados com a resposta natriorexigênica provocada pela depleção de volume ou o aumento da ingestão de salina hipertônica induzida pela estimulação angiotensinérgica cerebral. Em resumo, as evidências convergem para a admissão de uma participação integrada resultante da interação recíproca entre NDR e NPBL objetivando controlar o apetite ao sódio.