A single high dose of chlorpyrifos reduces long-term basal c-fos expression in the rat arcuate hypothalamic nucleus / La administración de una dosis aguda de clorpirifós reduce a largo plazo la expresión basal de c-fos en el núcleo arqueado del hipotálamo

ABSTRACT

Chlorpyrifos (CPF) is an organophosphate compound used worldwide as a pesticide in agriculture that, after subcutaneous injection, keeps acetylcholinesterase (AChE) activity inhibited within an organism for months. Ample clinical and experimental evidence shows that CPF exposure induces relevant and persistent neurobehavioral deficits in humans and animals, even after one single episode/injection. Additionally, clinical and epidemiological studies evidence that a significant percentage (60%) of Gulf War veterans as well as agricultural workers suffering from acute OP intoxication may have developed intolerance to nicotine and ethanol-containing beverages. Consistent with it, administration of a single high dose of CPF to adult Wistar rats elicited long-lasting reduced voluntary ethanol drinking and increased sedation to ethanol without evidence of altered ethanol metabolism, which indicates that CPF-ethanol neurobiological interactions may exist. In this study, we explore whether CPF exposure induces significant disturbances in basal and/or ethanol-evoked neural activity in a set of cholinoceptive brain regions critically involved with neurobiological responses to ethanol. For this aim, brain regional c-fos expression in response to acute ethanol (1.5 or 3.0 g/kg, i.p.) or saline was assessed in adult male Wistar rats previously injected with either a single high dose of CPF (250 mg/kg, sc) or vehicle. We found that CPF administration reduces long-term basal, but not ethanol-evoked, c-fos expression in the arcuate hypothalamic nucleus. Because independent brain pathways may modulate acute responses to ethanol and voluntary ethanol consumption, we do not rule out the contribution of basal neural disturbances observed in the Arc to CPF-elicited ethanol avoidance.

RESUMEN

El clorpirifós (CPF) es un compuesto organofosforado utilizado como plaguicida en todo el mundo. Después de ser inyectado de manera subcutánea, mantiene la actividad de la enzima acetilcolinesterasa (AChE) inhibida durante meses. Estudios clínicos y experimentales muestran que la exposición al CPF induce déficits neuroconductuales persistentes en seres humanos y animales, incluso después de un solo episodio/inyección. Además, estudios epidemiológicos evidencian que un porcentaje significativo (60%) de los veteranos de la Guerra del Golfo, así como los agricultores que sufren una intoxicación aguda por organofosforados, desarrollan intolerancia a la nicotina y las bebidas que contienen etanol. Datos experimentales mostraron que la administración de una sola dosis alta de CPF en ratas Wistar adultas provoca una reducción a largo plazo del consumo voluntario de etanol y un incremento en la sedación provocada por etanol sin evidencias de alteración del metabolismo de esta sustancia, lo que indica que pueden existir interacciones neurobiológicas entre CPF-etanol. En este estudio, se explora si la exposición a CPF induce alteraciones significativas en la actividad neuronal basal o evocada por el etanol en un conjunto de regiones colinoceptivas del cerebro involucradas en las respuestas neurobiológicas al etanol. Para ello, se evaluó la expresión de c-fos en respuesta a una dosis de etanol aguda (1.5 o 3.0 g/kg, ip) o solución salina en ratas Wistar macho adultas previamente inyectados con dosis aguda de CPF (250 mg/kg, sc) o un vehículo. Encontramos que la administración de CPF redujo la expresión basal de c-fos a largo plazo, pero no la evocada por el etanol en el núcleo arqueado del hipotalámo. Debido a que vías cerebrales independientes podrían modular las respuestas agudas al etanol y el consumo voluntario del mismo, no se descarta la contribución de las alteraciones neuronales basales observadas en el Arc en la evitación del consumo de etanol provocado por CPF.