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.

Elevated mazes as animal models of anxiety: effects of serotonergic agents

This article reviews reported results about the effects of drugs that act upon the serotonergic neurotransmission measured in three elevated mazes that are animal models of anxiety. A bibliographic search has been performed in MEDLINE using different combinations of the key words X-maze, plus-maze, T-maze, serotonin and 5-HT, present in the title and/or the abstract, with no time limit. From the obtained abstracts, several publications were excluded on the basis of the following criteria: review articles that did not report original results, species other than the rat, intracerebral drug administration alone, genetically manipulated rats, and animals having any kind of experimental pathology. The reported results indicate that the effect of drugs on the inhibitory avoidance task performed in the elevated T-maze and on the spatio temporal indexes of anxiety measured in the X and plus mazes correlate with their effect in patients diagnosed with generalized anxiety disorder. In contrast, the drug effects on the one-way escape task in the elevated T-maze predict the drug response of panic disorder patients. Overall, the drug effects assessed with the avoidance task in the T-maze are more consistent than those measured through the anxiety indexes of the X and plus mazes. Therefore, the elevated T-maze is a promising animal model of generalized anxiety and panic disorder.

No presente artigo, revisamos resultados publicados relatando efeitos de drogas que atuam na neurotransmissão serotonérgica medidos em três labirintos elevados, que são modelos animais de ansiedade. Realizamos uma busca bibliográfica no MEDLINE, usando diferentes combinações das palavras-chave: X-maze, plus-maze, T-maze, serotonin e 5-HT, presentes no título ou no resumo, sem limite de tempo. Dos resumos obtidos, vários foram excluídos com base nos seguintes critérios: artigos de revisão que não continham resultados originais, espécies diferentes do rato, apenas injeções intracerebrais, ratos geneticamente manipulados, animais com algum tipo de patologia experimental. Os resultados relatados indicam que o efeito de drogas na tarefa de esquiva inibitória desempenhada no labirinto em T elevado, bem como nos índices espaciais de ansiedade nos labirintos em X ou em forma de cruz se correlacionam com os efeitos em pacientes diagnosticados com o transtorno de ansiedade generalizada. Por outro lado, os efeitos de drogas na tarefa de fuga unidirecional do labirinto em T predizem a resposta a drogas dos pacientes com o transtorno de pânico. De modo geral, os efeitos de drogas sobre a tarefa de esquiva no labirinto em T são mais consistentes que os medidos pelos índices de ansiedade calculados nos labirintos em X e em forma de cruz. Portanto, o labirinto em T-elevado é um modelo promissor dos transtornos de ansiedade generalizada e de pânico.

Influence of serotonergic transmission and postsynaptic 5-HT2C action on the feeding behavior of Coturnix japonica (Galliformes: Aves)

Investigamos nesse estudo o papel dos receptores 5-HT2C e da transmissão serotonérgica no controle do comportamento alimentar em codornas. Em grupo de aves em jejum, a administração do liberador de serotonina, fenfluramina (FEN) e dos agonistas 5-HT2C, mCPP e MK212, nas doses de 1,0 e 3,3 mg/Kg induziu a uma redução significativa da ingestão alimentar (0,71 ± 0,18 g e 0,47 ± 0,2 g; 0,49 ± 0,22 g e 0,48 ± 0,29 g; 0,82 ± 0,13 g e 0,71 ± 0,16 g; respectivamente). A ingestão de alimento nos grupos controles variou de 2,89 ± 0,21 g a 2,97 ± 0,22 g, 60 min após a reapresentação de alimento, P < 0,0001). Resultados similares foram obtidos com as codornas normoalimentadas. Tanto o liberador de serotonina, FEN, quanto os agonistas 5-HT2C, mCPP e MK212 em doses de 3,3 mg/Kg induziram resposta hipofágica (FEN, 0,78 ± 0,08 g; mCPP, 0,89 ± 0,07 g; MK212, 1,25 ± 0,17 g vs. controles, 2,05 ± 0,12 g, 120 min após a oferta de alimento, P < 0.0001 a P < 0.01). A administração prévia do antagonista 5-HT2C, LY53857 (5,0 mg/Kg) bloqueou a resposta hipofágica induzida pelos agonistas 5-HT2C, 60 min após a apresentação de alimento. Os resultados obtidos demonstram o papel modulatório da liberação de serotonina e dos receptores pós-sinápticos 5-HT2C, no controle do comportamento alimentar de codornas.

Serotonina, matéria cinzenta periaquedutal e transtorno do pânico / Serotonin, periaqueductal gray matter and panic disorder

Este artigo é uma revisäo de evidências experimentais e construtos teóricos que implicam a modulaçäo do comportamento de defesa pela serotonina (5-HT), atuando na matéria cinzenta periaquedutal do mesencéfalo (MCP) no transtorno do pânico. Resultados obtidos com testes de conflito em animais de laboratório indicam que a 5-HT aumenta a ansiedade, enquanto que a estimulaçäo aversiva da MCP aponta para um papel ansiolítico. Para resolver esta contradiçäo, sugeriu-se que os estados emocionais determinados pelos dois paradigmas säo diferentes. Testes de conflito gerariam ansiedade antecipatória, enquanto que a estimulaçäo da MCP produziria medo de perigo iminente. Clinicamente, o primeiro estado estaria relacionado com o transtorno de ansiedade generalizada e o segundo, com o transtorno do pânico. Assim sendo, supöe-se que a 5-HT facilita a ansiedade, porém inibe o pânico. Esta hipótese tem sido testada por meio de um modelo animal de ansiedade e pânico, denominado labirinto em T-elevado, e de dois procedimentos experimentais que geram ansiedade, aplicados tanto em voluntários sadios como em pacientes de pânico. Em geral, os resultados obtidos até agora mostram que drogas que aumentam a açäo da 5-HT elevam diferentes índices de ansiedade, enquanto reduzem índices de pânico. Portanto, as prediçöes baseadas na hipótese em questäo têm se cumprido. As principais implicaçöes clínicas säo as de que um déficit de 5-HT na MCP possa participar da fisiopatogenia do transtorno de pânico e que a intensificaçäo da 5-HT na mesma regiäo medeie a açäo antipânico dos medicamentos antidepressivos

Envolvimento da neurotransmissão serotoninérgica no efeito antiimobilidade da Kielmeyera coriacea-Clusiaceae-Martius em ratos / Envolvement of the serotoninergic neurotransmission in the effect antiimmobility of the Kielmeyera coriacea-Clusiaceae-Martius in rats

Devido à similaridade botânica taxonômica e química entre Hypericum perforatum, que é efetivo no tratamento de depressão leve a moderada, e Kielmeyera coriacea, o perfil farmacológico do extrato hidroetanólico (EH) de caule de Kielmeyera coriacea foi investigado, utilizando-se o modelo animal do nado forçado (TNF), um teste indicativo de atividade antidepressiva. O tempo de imobilidade no TNF foi significativamente reduzido pela administração por gavage, em ratos, de 60 mg/Kg do extrato, sem aumentar a atividade locomotora no teste do campo aberto (TCA), sugerindo perfil de composto antidepressivo específico. A eficácia do HE de caule de Kielmeyera coriacea foi comparada aos antidepressivos, nortriptilina (15 mg/Kg) e fluoxetina (10 mg/Kg), também administrados por gavage. O efeito antiimobilidade do extrato analisado no TNF foi revertido pela administração direta, no núcleo dorsal da rafe (NDR) de ratos, de serotonina (5-HT), R(+)-8-hidroxi-2-(di-n-propilamino)tetralina (8-OHDPAT), um agonista de receptores 5-HT1A e metergolina, um antagonista não seletivo de receptores serotoninérgicos. Testes bioquímicos mostraram que o EH de Kielmeyera coriacea inibiu de maneira concentração dependente a captação sinaptossomal de 5-HT, noradrenalina (NA) e dopamina (DA). A concentração inibitória média mostrou que o extrato foi mais potente em inibir captação de 5-HT. Testes preliminares de toxicidade mostraram que durante o período de administração de 45 dias, o EH de Kielmeyera coriacea não produziu mortalidade nem alterações na evolução ponderal, no peso dos órgãos vitais dos animais testados, quando comparados ao controle. A dose letal média (DL50) não foi atingida em camundongos até a dose de 1200 mg/Kg do extrato vegetal. Estes resultados em conjunto mostram um perfil de composto antidepressivo para o EH de Kielmeyera coriacea e sugerem que a neurotransmissão serotoninérgica esteja envolvida em seu efeito antiimobilidade observado em ratos no TNF. A inibição de reca...

Effect of drugs influencing central serotonergic mechanisms on pentazocine-induced catalepsy in mice.

Cataleptic effect of pentazocine in mice was affected by pretreatment with dexfenfluramine, fluoxetine, buspirone, p-chlorophenylalanine, cyproheptadine, mianserin, cisapride, ondansetron, pindolol and propranolol. The results suggest that drugs which influence the activity of central serotonergic systems do modulate pentazocine-induced catalepsy in mice.

Effects of p-chlorophenylalanine-induced depletion of brain serotonin on retrieval of appetitive and aversive memories.

This study examined whether depletion of central serotonin produces an improved retrieval of aversive memories in the same way as pre-exposure to inescapable footshocks, in rats. Animals conditioned in a T-maze with appetitive (10% sucrose) and aversive (2.0 mA footshock) events were given i.c.v. 24 hr later a single dose of p-chlorophenylalanine (p-CPA). (100, 200, 400 micrograms/rat) or drug vehicle. The retention performance and activity were assessed 48 hr after treatment with this depletor. While lower doses of p-CPA selectively reduced serotonin levels in striatum and anterior cortex, higher doses reduced both serotonin and norepinephrine levels in hippocampus in a dose-dependent fashion. The depletor however, failed to produce a differential improvement of aversive memory retrieval. On the contrary, p-CPA reduced the latency to enter both, previously shocked and appetitively reinforced, goalboxes. The enhanced traversing behaviour in T-maze, together with an increased central entry in the open field that observed in depleted groups, might suggest an anxiolytic activity of p-CPA.