Poluição do ar de São Paulo (mp2,5) como fator de risco para o desenvolvimento de distúrbios comportamentais e alterações moleculares no cérebro de ratos
Data
2020-07-15
Autores
Carletti, Carla De Oliveira 
Orientadores
Fernandes, Maria Jose Da Silva
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Resumo
Introduction: Air pollution is a public health problem and it can cause neurological pathologies and behavioral disorders such as anxiety, depression, aggression, cognitive disorders and delayed psychomotor development. Pre-clinical studies have shown behavioral changes and neuroinflammation associated to exposure to pollution in the gestational and postnatal period, but the mechanisms involved are little known. Objectives: The aim of the study was to evaluate the impact of exposure to PM2,5 during the initial period of postnatal development, on the behavioral and neurobiological parameters of adult male and female rats. Methods: Rats were exposed to a polluted air chamber, once a day, in order to inhale a dose of ˜600 μg / m³ of PM2,5. The exposure was done for 30 days and started on the 7th postnatal day. The control group was exposed to a filtered air chamber, once a day and during the same period. After exposure, the animals were subjected to behavioral tests and assessment of neuronal excitability using Pentylenetetrazol (PTZ). At the end of the behavioral tests, the animals were euthanized and the hippocampus were used for the analysis of neuroinflammation (TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-10, P2X7, NLRP3), markers of inhibitory neurotransmission (GABA-B , GAD-67, Parvalbumin), excitatory (mGluR2/3, GluR5-7, NMDA1, NMDA2B), monoamines (D2 and 5-HT2A), and the anti-aging protein klotho. The expression of astrocyte and neuron markers was performed by western blot. Results: The data showed that male rats, exposed to PM2.5, had depression, anxiety and short and long-term memory deficit, with little social interaction, while females had increased social interaction with manifestation of aggression. The males showed neuronal hyperexcitability, since subconvulsant doses of PTZ was needed to induce severe seizures, while the females, in contrast, only presented seizures with high doses of PTZ. Biochemical analyzes showed that males exposed to PM2,5, showed an imbalance between inhibitory and excitatory neurotransmission, with increased excitatory factors (cytokines and GluR5-7), and reduced GABAergic neurotransmission (GABA-B, parvalbumina). In females, there was a decrease in GABAergic neurotransmission and in neuroinflammation, with decreased level of NLRP3 and IL-10. Regarding the monoamine markers, D2 decreased in the hippocampus of males and increased in females, whereas 5-HT2A reduced only in females. The klotho protein had a significant reduction only in the hippocampus of females in the pollution group. Conclusion: The present study showed that exposure to PM2,5 for 30 days, initiated in the first postnatal week, is sufficient to cause long-term changes in the hippocampus of rats, resulting in behavioral disorders such as depression and anxiety, accompanied by neuroinflammation and neuronal hyperexcitability in males, and aggressiveness, with reduced GABAergic neurotransmission, monoamine disorder and reduced klotho protein in females.
Introdução: A poluição do ar é um problema de saúde pública, pois pode causar patologias neurológicas e distúrbios comportamentais como ansiedade, depressão, agressividade, distúrbios cognitivos e atraso no desenvolvimento psicomotor. Pesquisas pré-clínicas confirmam alterações comportamentais e neuroinflamação em decorrência da exposição à poluição no período gestacional e pós-natal, porém os mecanismos envolvidos são pouco conhecidos. Objetivos: Avaliar o impacto da exposição ao MP2,5 durante o período inicial do desenvolvimento pós-natal, sobre os parâmetros comportamentais e neurobiológicos de ratos machos e fêmeas adultos. Métodos: Ratos foram expostos a uma câmara de ar poluído, uma vez ao dia, de forma a inalar uma dose de ˜600 μg/m³ de MP2,5. A exposição foi feita durante 30 dias e teve início no 70 dia pós-natal. O grupo controle foi exposto a uma câmara de ar filtrado, 1 vez ao dia e durante o mesmo período. Após a exposição, os animais foram submetidos a testes comportamentais e avaliação da excitabilidade neuronal por meio do Pentylenetetrazol (PTZ). Ao término dos testes comportamentais, os animais foram eutanasiados e os hipocampos utilizados para as análises da neuroinflamação (TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-10, P2X7, NLRP3), de marcadores da neurotransmissão inibitória (GABA-B, GAD-67, Parvalbumina), excitatória (mGluR2/3, GluR5-7, NMDA1, NMDA2B), das monoaminas (D2 e 5-HT2A), e da proteína anti-envelhecimento klotho. A expressão de marcadores de astrócitos e neurônios foi feita por western blot. Resultados: Os dados mostraram que ratos machos, expostos ao MP2,5, apresentaram depressão, ansiedade e déficit de memória de curto e longo prazo, com pouca interação social, enquanto as fêmeas tiveram aumento na interação social com manifestação de agressividade. Os machos apresentaram hiperexcitabilidade neuronal no teste de indução de crises com PTZ, e as fêmeas, contrariamente, mostraram resistência, tendo sido necessárias altas doses de PTZ para a indução das crises. As análises bioquímicas mostraram que os machos, expostos ao MP2,5, apresentaram um desequilíbrio entre a neurotransmissão inibitória e excitatória, com aumento de fatores excitatórios (citocinas e GluR5-7), e redução da neurotransmissão GABAérgica (GABA-B, parvalbumina). Nas fêmeas houve redução da neurotransmissão GABAérgica e da neuroinflamação, com redução na expressão de NLRP3 e de IL-10. Em relação aos marcadores das monoaminas, o D2 reduziu no hipocampo dos machos e aumentou nas fêmeas, e o 5-HT2A reduziu apenas nas fêmeas. A proteína klotho teve redução significativa apenas no hipocampo das fêmeas do grupo poluição. Conclusão: O presente estudo mostrou que a exposição ao MP2,5 por 30 dias, iniciada na primeira semana pós-natal, é suficiente para causar alterações a longo prazo no hipocampo de ratos, resultando em distúrbios comportamentais como depressão e ansiedade, acompanhados de neuroinflamação e hiperexcitabilidade neuronal nos machos, e agressividade, com redução da neurotransmissão GABAérgica, distúrbio das monoaminas e redução da proteína klotho nas fêmeas.
Introdução: A poluição do ar é um problema de saúde pública, pois pode causar patologias neurológicas e distúrbios comportamentais como ansiedade, depressão, agressividade, distúrbios cognitivos e atraso no desenvolvimento psicomotor. Pesquisas pré-clínicas confirmam alterações comportamentais e neuroinflamação em decorrência da exposição à poluição no período gestacional e pós-natal, porém os mecanismos envolvidos são pouco conhecidos. Objetivos: Avaliar o impacto da exposição ao MP2,5 durante o período inicial do desenvolvimento pós-natal, sobre os parâmetros comportamentais e neurobiológicos de ratos machos e fêmeas adultos. Métodos: Ratos foram expostos a uma câmara de ar poluído, uma vez ao dia, de forma a inalar uma dose de ˜600 μg/m³ de MP2,5. A exposição foi feita durante 30 dias e teve início no 70 dia pós-natal. O grupo controle foi exposto a uma câmara de ar filtrado, 1 vez ao dia e durante o mesmo período. Após a exposição, os animais foram submetidos a testes comportamentais e avaliação da excitabilidade neuronal por meio do Pentylenetetrazol (PTZ). Ao término dos testes comportamentais, os animais foram eutanasiados e os hipocampos utilizados para as análises da neuroinflamação (TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-10, P2X7, NLRP3), de marcadores da neurotransmissão inibitória (GABA-B, GAD-67, Parvalbumina), excitatória (mGluR2/3, GluR5-7, NMDA1, NMDA2B), das monoaminas (D2 e 5-HT2A), e da proteína anti-envelhecimento klotho. A expressão de marcadores de astrócitos e neurônios foi feita por western blot. Resultados: Os dados mostraram que ratos machos, expostos ao MP2,5, apresentaram depressão, ansiedade e déficit de memória de curto e longo prazo, com pouca interação social, enquanto as fêmeas tiveram aumento na interação social com manifestação de agressividade. Os machos apresentaram hiperexcitabilidade neuronal no teste de indução de crises com PTZ, e as fêmeas, contrariamente, mostraram resistência, tendo sido necessárias altas doses de PTZ para a indução das crises. As análises bioquímicas mostraram que os machos, expostos ao MP2,5, apresentaram um desequilíbrio entre a neurotransmissão inibitória e excitatória, com aumento de fatores excitatórios (citocinas e GluR5-7), e redução da neurotransmissão GABAérgica (GABA-B, parvalbumina). Nas fêmeas houve redução da neurotransmissão GABAérgica e da neuroinflamação, com redução na expressão de NLRP3 e de IL-10. Em relação aos marcadores das monoaminas, o D2 reduziu no hipocampo dos machos e aumentou nas fêmeas, e o 5-HT2A reduziu apenas nas fêmeas. A proteína klotho teve redução significativa apenas no hipocampo das fêmeas do grupo poluição. Conclusão: O presente estudo mostrou que a exposição ao MP2,5 por 30 dias, iniciada na primeira semana pós-natal, é suficiente para causar alterações a longo prazo no hipocampo de ratos, resultando em distúrbios comportamentais como depressão e ansiedade, acompanhados de neuroinflamação e hiperexcitabilidade neuronal nos machos, e agressividade, com redução da neurotransmissão GABAérgica, distúrbio das monoaminas e redução da proteína klotho nas fêmeas.