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

Abstract

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.