Avaliação da neurotoxicidade do manganês da prole de camundongos após exposição parental e direta

Abstract

Resumo: A toxicidade causada pelos metais é, atualmente, um problema conhecido e crescente devido ao aumento das concentrações destes nos ambientes naturais. O Manganês (Mn), terceiro metal de transição mais abundante da terra, é essencial para o desenvolvimento e processos biológicos, principalmente envolvendo o sistema nervoso central (SNC). Em altas doses causa efeitos neurológicos severos e trabalhos mais recentes citam que em doses realísticas, as quais todos os seres vivos são expostos diariamente, ele afeta o SNC, principalmente nos estágios iniciais de desenvolvimento. Os mecanismos neurotóxicos do Mn ainda não são completamente elucidados. Desta forma, este trabalho teve como objetivo analisar os efeitos da exposição parental e direta do Mn em camundongos expostos por período crônico, via gavagem diária, visando conhecer o potencial tóxico deste metal sobre alguns processos biológicos. O estudo utilizou três doses teste de Mn (0,013, 0,13 e 1,3 mg.kg-1.dia-1) e dois grupos controles, um exposto ao veículo e outro sem exposição. Casais de cada grupo foram expostos durante 60 dias antes do acasalamento, as fêmeas continuaram expostas durante a gestação e lactação e após o desmame a prole foi dividida em dois grupos, um sem exposição ao Mn e a outra com exposição direta às mesmas doses dos progenitores durante 60 dias. Foram realizadas quantificações do Mn nas regiões do hipocampo, corpo estriado, hipotálamo e córtex pré-frontal, análises comportamentais de campo aberto e reconhecimento de objetos, análises quantitativas neuronais das regiões de CA1 e giro denteado, hipotálamo e corpo estriado, e análise de tióis não proteicos (TNP), glutationa Stransferase (GST) e colinesterase no hipocampo, corpo estriado, hipotálamo e córtex préfrontal. Nos grupos sem exposição ao Mn após o desmame houve diminuição na atividade de GST no corpo estriado e aumento da atividade da colinesterase no hipotálamo no grupo 0,013 mg.kg-1. No grupo 1,3 mg.kg-1 houve aumento na ansiedade e na atividade da colinesterase no córtex pré-frontal. Já nos grupos com exposição ao Mn após o desmame, houve aumento da atividade da colinesterase no hipocampo, corpo estriado e córtex pré-frontal no grupo 0,013 mg.kg-1, maior deposição do Mn no córtex pré-frontal e aumento na atividade da colinesterase no hipocampo e corpo estriado no grupo 0,13 mg.kg-1. No grupo de maior dose (1,3 mg.kg-1) houve diferença na distribuição do Mn no cérebro, aumento do tempo de escalada lateral e grooming no teste de campo aberto, alteração na memória de curto prazo no teste de reconhecimento de objetos, diminuição da atividade de GST no corpo estriado e córtex préfrontal e aumento da atividade da colinesterase no hipocampo e corpo estriado. Este estudo demonstrou que a exposição ao Mn de forma parental e direta nos primeiros anos de desenvolvimento, mesmo em baixas doses, causa diferença de sua distribuição no cérebro, problemas cognitivos de memória e ansiedade e alteração nas atividades da GST e colinesterase. Estes resultados abrem novas questões para investigação sobre a toxicidade do Mn em vertebrados mamíferos, principalmente nos estágios iniciais de desenvolvimento. Palavras-chave: Manganês. Exposição parental. Neurotoxicidade. Camundongo. Exposição crônica.

Abstract: Currently the toxicity caused by metals is a known and growing problem due to the increased concentrations of these substances in the environment. Manganese (Mn), the third most abundant transition metal on earth, is essential for development and biological processes, mainly in the central nervous system (CNS). However, in high doses it causes severe neurological effects, and recent studies brings that in realistic doses, which all living beings are exposed daily, it affects the CNS, especially in the early stages of development. The neurotoxic mechanisms of Mn have not yet been completely elucidated. In this way, the objective of this work is to analyze the effects of parental and direct Mn exposure on exposed mice through chronic period, via daily gavages, aiming to understand the toxic potential of this metal on some biological processes. The study used three tested doses of Mn 0.013, 0.13 and 1.3 mg 5 mg.kg-1.day-1 and two controls groups, one exposed to the vehicle and the other without exposure. Couples from each group were exposed for 60 days prior to mating, females were exposed during gestation and lactation, and after weaning the offspring were divided into two groups, one without Mn exposure and one with the same direct exposure of the parent for 60 days. After, chemical quantification of Mn in the hippocampus, striatum, hypothalamus and prefrontal cortex regions was performed, the behavior was analyzed by the open field and object recognition tests,neuronal quantitative analysis of the CA1 and dentate gyrus, hypothalamus and striatum regions and analysis of non-protein thiols, GST and cholinesterase in the hippocampus, striatum, hypothalamus and prefrontal cortex regions was performed. In the groups without exposure to Mn after weaning, there was a decrease in GST activity in the striatum and an increase in cholinesterase activity in the hypothalamus in the 0.013 mg.kg-1 group. In the 1.3 mg.kg-1, there was an increase in the anxiety and cholinesterase activity prefrontal cortex. In the groups with exposure to Mn after weaning, in the group 0.013 mg.kg-1 there was an increase in cholinesterase activity in the hippocampus, striatum and prefrontal cortex, in the group 0.13 mg.kg-1 there was a greater deposition of Mn in the prefrontal cortex and an increase in cholinesterase activity in the hippocampus and striatum. And in the 1.3 mg.kg-1 group there was difference in Mn distribution in the brain, significantly increase of lateral climbing time and grooming time in the open field test, alteration in short-term memory in the object recognition test, decreased GST activity in the striatum and prefrontal cortex and increased cholinesterase activity in the hippocampus and striatum. This study demonstrated that Mn exposure in a direct and parental way in the first years of development, even in low doses, causes difference in distribution in the brain, cognitive impairment of memory and anxiety and alteration in GST and cholinesterase activities. These results open new research questions on Mn toxicity in mammals vertebrates, especially in the early stages of development. Key-words: Manganese. Parental exposure. Neurotoxicity. Mouse. Chronic exposure.