Efectos neurotóxicos inducidos por la exposición subcrónica a atrazina y mancozeb durante el desarrollo postnatal tardío hasta adulto joven en el hipotálamo de ratón macho
Fecha
2014-05-13Autor
Morales Ovalles, Yasmin Coromoto
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Introducción: La atrazina (AT) es un herbicida derivado de triazina y el mancozeb (MZ), un
fungicida del tipo ditiocarbamato; ambos son plaguicidas ampliamente utilizados en la
agricultura. Su toxicidad como disruptor endocrino ha sido demostrada particularmente en los
ejes neuroendocrinos: hipotálamo-hipófisis-gónada e hipotálamo-hipófisis-tiroides, razón por la
cual hemos realizado este trabajo de investigación sobre los efectos neurotóxicos de AT YMZ
específicamente en el hipotálamo del ratón macho, que es la región del sistema nervioso central
(SNC) fundamental en la regulación de la homeostasis endocrina. El objetivo del presente trabajo
fue determinar si la exposición subcrónica a AT y MZ durante el período crítico del desarrollo
cerebral, entre la etapa puberal hasta adulto joven, causa alteraciones neuroquímicas y
morfológicas durante el desarrollo hipotalámico, y tiene efectos transitorios o permanentes en el
comportamiento del animal en la etapa adulta.
Metodología: Fueron empleados 80 ratones machos NMRI en total: por cada plaguicida, se
utilizaron 40 ratones distribuidos en dos grupos experimentales y un grupo control, a los cuales
fueron administrados, por vía peritoneal: 10 mg AT/kg p.c., 30 mg AT/kg p.c. y solución salina
fisiológica, 0,9% NaCl, para el grupo control; en el caso de MZ, 30 mg MZ/kg p.c., 90 mg
MZ/kg p.c. y solución salina fisiológica para el grupo control. La exposición se hizo 20 veces,
entre los 11 días postnatales (Pll) y P55. Los niveles de neurotransmisores excitatorios,
aspartato (Asp) y glutamato (Glu), e inhibitorios, GABA, glicina (Gly) y taurina (Tau) se
analizaron mediante cromatografia líquida de alta resolución con detector de arreglo de diodos
(HPLC-DAD). Para la evaluación de la actividad locomotora, se utilizó una cámara de actividad
locomotora automatizada. Las alteraciones morfológicas fueron observadas mediante
microscopía de luz de alta resolución y microscopía electrónica de transmisión.
Resultados: Los resultados obtenidos de la exposición subcrónica de ratones machos, entre Pll
y P55, a 10 mg AT/kg p.c. y 30 mg MZ/kg p.c., no mostraron diferencias significativas de p.c y
actividad locomotora horizontal en comparación con el grupo control; la actividad locomotora
vertical para el grupo de MZ mostró una disminución significativa en relación al grupo control
en la etapa adulta. En ambos grupos experimentales, se observó un aumento significativo en los
niveles de neurotransmisores excitatorios, Asp y Glu, sin embargo los de neurotransmisores
inhibitorios, GABA y Gly, fueron comparables con los de animales control.
La relación excitación/inhibición (E/I) también fue comparable con el grupo control. En
contraste, los ratones expuestos a 30 mg AT/kg p.c. y 90 mg MZ/kg p.c. mostraron una
reducción significativa en el p.c durante el desarrollo y una hipoactividad locomotora, siendo
más marcada la hipoactividad vertical para el grupo MZ en comparación con el grupo control. Se
incrementó muy significativamente los niveles de Asp y Glu, así como de GABA, Gly y Tau,
resultando en una relación de E/I igual a 2,1 para el grupo de AT Y2,6 para el grupo de MZ, es
decir, un estado de sobre-excitación hipotalámica. Por otra parte, los estudios morfológicos
proveyeron evidencias concluyentes de procesos de neurodegeneración por excitoxicidad
causada por la exposición subcrónica a AT, y procesos de gliosis provocados por la muerte de
células neurosecretoras y desmielinización axonal ocasionada por la exposición subcrónica al
MZ.
Conclusion: Estos resultados indican que la exposición subcrónica a AT y MZ, durante la etapa
puberal hasta adulto joven, puede producir cambios funcionales sutiles durante el desarrollo del
hipotálamo, causando alteraciones en el sistema de neurotransmisión aminoacidérgica y daños a
las células neurosecretoras por excitoxicidad, que puede estar afectando el normal
funcionamiento del sistema neuroendocrino. Estos hallazgos demuestran los efectos neurotóxicos
de los plaguicidas disruptores endocrinos AT y MZ. Introduction: Atrazine (AT) is a triazine derivative herbicide and mancozeb (MZ), a
dithiocarbamate fungicide; both are widely used pesticides in agriculture. Their endocrine
disruptor capacity has been particularly demonstrated in neuroendocrine axes: hypothalamicpituitary-
gonadal and hypothalamic-pituitary-thyroid, for this reason, we have conducted this
research on the neurotoxic effects of AT and MZ specifically on the hypothalamus of male
mouse, which is the region of the central nervous system (CNS) responsible in the regulation of
endocrine homeostasis. The objective of this study was to determine whether subchronic
exposure to AT and MZ during the critical period of brain development, from pubertal to young
adult stage, causes neurochemical and morphological alterations in the development of the
hypothalamus, and have temporary or permanent behavioral effects in adulthood.
Methodology: A total of 80 NMRI male mice were employed in this study. For each pesticide,
40 mice were distributed into two experimental groups and one control group, to which were
administered, by peritoneal route, 10 mg AT/kg body weight (b.w.), 30 mg AT/kg b.w. and
physiological salt solution, 0.9% NaCl, for the control group; in the case of MZ, 30 mg MZ/kg
b.w., 90 mg MZ/kg b.w. and physiological salt solution for the control group. Exposure was
made 20 times, between postnatal day 11 (Pll) and P55. Levels of excitatory neurotransmitters,
aspartate (Asp) and glutamate (Glu), and inhibitory neurotransmitters, GABA, glycine (Gly) and
taurine (Tau), were analyzed by high resolution liquid chromatography with diode array detector
(HPLC-DAD). For assessment of locomotor activity, an automated locomotor activity chamber
was used. Morphological alterations were observed by light microscopy and high resolution
transmission electron microscopy.
Results: The results obtained from subchronic exposure ofmale mice to 10 mg AT/kg b.w. and
30 mg MZ/kg b.w. showed no significant differences in body weight gain and horizontal
locomotor activity during development, as compared with the control group; there was a
significant decrease in vertical locomotor activity of the MZ-exposed group, as compared with
the control group, in adulthood. In both experimental groups, a significant increase in the levels
of Asp and Glu excitatory neurotransmitters was observed; however, the levels of inhibitory
neurotransmitters, GABA and Gly, were comparable to those of control animals. The
excitationlinhibition (E/I) ratio was also comparable with the control group. In contrast, mice
exposed to 30 mg AT/kg b.w. and 90 mg MZ/kg b.w. showed significant decreases in body
weight gain and locomotor hypoactivity during development, with vertical hypoactivity being
more marked in the MZ-exposed group compared with the control group. The levels of Asp and
Glu were very significantly increased, as wel1 as the levels of GABA, Gly and Tau, resulting in
an E/I ratio equal to 2.1 for the AT-exposed group and 2.6 for the MZ-exposed group, showing a
status of over-excitement in the hypothalamus. Moreover, morphological studies provided
conclusive evidence of neurodegeneration by excitotoxic processes caused by subchronic
exposure to AT, and axonal demyelination and gliosis induced by neurosecretory cell death
caused by subchronic exposure to MZ.
Conclusion: These results indicate that subchronic exposure to AT and MZ, from pubertal to
young adult stage, may produce subtle functional changes during development of the
hypothalamus, causing alterations in aminoacidic neurotransmission system and damage to
neurosecretory cells by excitotoxicity, that may affect the normal functioning of the
neuroendocrine system. These findings demonstrate the neurotoxic effects of endocrine
disrupting pesticides AT and MZ.