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Please use this identifier to cite or link to this item: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/7506
Document type: Tese
Title: Envolvimento dos sistemas purinérgico, colinérgico e dopaminérgico na neurotoxicidade induzida por metais e agrotóxicos em peixe-zebra (Danio rerio)
Author: Altenhofen, Stefani 
Advisor: Bonan, Carla Denise
Abstract (native): Agentes neurotóxicos, tais como pesticidas, solventes orgânicos e metais, são capazes de alterar a atividade normal do Sistema Nervoso Central (SNC). O manganês (Mn) é um metal encontrado no ambiente que, quando em excesso, acumula-se no SNC, tornando-se um perigo potencial para a saúde. Além do Mn, outros agentes neurotóxicos podem causar alterações, levando a déficits em sistemas de neurotransmissão. O crescimento de pragas de lavoura tem aumentado exponencialmente o uso de agrotóxicos para manutenção de plantações. O fungicida tebuconazol é um triazol utilizado em culturas como a cevada, trigo, amendoim e frutas do pomar e relacionado com alterações comportamentais e oxidativas. O inseticida diclórvos, pertence a família dos organofosforados atuando através da inibição da acetilcolinesterase (AChE), que leva à hiperestimulação dos receptores colinérgicos. O sistema colinérgico é caracterizado pela ação da acetilcolina (ACh) nos receptores muscarínicos e nicotínicos. O nível dessa molécula é regulado pela acetilcolinesterase (AChE), que catalisa a degradação da ACh em colina e acetato. O sistema purinérgico é caracterizado pela ação do ATP e adenosina (ADO) nos purinoreceptores P2 e P1, respectivamente. Os níveis dessas moléculas são regulados pela ação das ectonucleotidases que catalisam a hidrólise do ATP a adenosina (ADO). A ADO pode ser desaminada a inosina (INO) pela ação da adenosina desaminase (ADA). A dopamina (DA), sintetizada a partir da L-DOPA, é o neurotransmissor do sistema dopaminérgico e age através dos seus receptores D1-D5, controlando o início e execução do movimento. Portanto, este estudo visa avaliar os efeitos da exposição ao manganês e agrotóxicos, tais como diclórvos e tebuconazol, sobre parâmetros comportamentais em peixe-zebra nos estágios larval e adulto, bem como os seus efeitos sobre a sinalização purinérgica, colinérgica e dopaminérgica. A exposição ao MnCl2 nos estágios iniciais de desenvolvimento (1 hpf - 5 dpf) foi capaz de reduzir a distância percorrida, o ângulo de giro absoluto e o tempo de mobilidade das larvas aos 5, 7 e 10 dpf. Além disso, causou um aumento nos níveis de TH aos 5 e 7 dpf, seguido por uma redução em 10 dpf. Também foi observado um aumento dos marcadores de morte celular. Em animais adultos, a exposição ao longo de 96 horas causou redução na distância percorrida, número de cruzamentos e ângulo de giro absoluto, e ainda uma redução na aquisição de memória através da tarefa de esquiva inibitória. Além disso, os animais adultos expostos a MnCl2 apresentaram aumento nos níveis de marcadores de morte celular, além de TH e DOPAC (ácido 3,4-di-hidroxifenilacético) no encéfalo. A exposição por 96 horas a este metal também foi capaz de inibir a atividade das NTPDases e da ecto-ADA e reduzir os transcritos de RNAm do gene ADA2.1, além de aumentar os níveis de ADP e reduzir a quantidade de AMP, ADO e INO no meio. O tebuconazol foi capaz de aumentar a distância ocular de larvas aos 5 dpf e reduzir a capacidade exploratória desses animais, e ainda diminuir a atividade locomotora de peixe-zebra adultos expostos por 96 horas. Além disso, este fungicida diminuiu a atividade da AChE tanto em larvas de 5 dpf, quanto em encéfalo de animais adultos. Além do mais, o tebuconacol aumentou a expressão relativa de mRNA da AChE em larvas, no entanto, não alterou em adultos. A exposição ao diclórvos, nas fases iniciais do desenvolvimento (1 hpf - 7 dpf), reduziu o tamanho corporal, a taxa de batimentos cardíacos e a superfície dos olhos de larvas de 7 dpf, bem como afetou a capacidade de escape de larvas aos 7 e 14 dpf. Além disso, reduziu a capacidade exploratória aos 7 e 14 dpf, padrão mantido quando os animais tornaram-se adultos jovens aos 30 dpf, e adultos aos 70 dpf. No entanto, as análises realizadas aos 120 dpf mostraram recuperação da atividade comportamental similar ao grupo controle. A análise aos 120 dpf da exposição ao diclórvos nas fases iniciais do desenvolvimento sobre as enzimas do sistema purinérgico mostrou que este inseticida é capaz de elevar a atividade da ecto-5’-nucleotidase e reduzir a atividade da ecto-ADA. Os resultados mostram que os agentes neurotóxicos, tais como Mn, diclórvos e tebuconazol têm atuação significativa sobre o comportamento do peixe-zebra em estágio larval e adulto, além de afetar diferentes sistemas de neurotransmissão. Tais alterações comportamentais podem estar associadas aos déficits observados nos mecanismos neuroquímicos e moleculares investigados.
Abstract (english): Neurotoxic agents, such as pesticides, organic solvents and metals, are capable to alter normal CNS activity. Manganese (Mn) is a metal found in the environment, which when in excess, accumulates in the CNS making it a potential hazard to health. In addition to Mn, other neurotoxic agents can cause changes, leading to deficits in neurotransmission systems. The growth of crop pests has exponentially increased the use of agrochemicals to maintain plantations. The fungicide tebuconazole is a triazole used in crops, such as barley, wheat, peanuts and orchard fruits and related to behavioral and oxidative changes. The insecticide dichlorvos, belongs to organophosphate family, acts through the acetylcholinesterase (AChE) inhibition, leading to hyperstimulation of cholinergic receptors. Cholinergic system is characterized by the action of acetylcholine (ACh) on muscarinic and nicotinic receptors. The level of this molecule is regulated by acetylcholinesterase (AChE), which catalyzes degradation of ACh into choline and acetate. Purinergic system is characterized by the action of ATP and adenosine on purinoreceptor P2 and P1, respectively. The levels of these molecules are regulated by ectonucleotidases, which constitute the extracellular cascade for ATP hydrolysis to adenosine. Adenosine can be subsequently deaminated to inosine by action of adenosine deaminase (ADA). Dopamine (DA), synthesized from L-DOPA, is the neurotransmitter of the dopaminergic system and it acts through its D1-D5 receptors, controlling the start and execution of movement. This study aims to evaluate the effects of exposure to manganese and pesticides, such as dichlorvos and tebuconazole, on behavioral parameters in larval and adult zebrafish, as well as its effects on purinergic, cholinergic and dopaminergic signaling. Exposure to MnCl2 in the early stages of development (1 hpf - 5 dpf) was able to reduce the distance traveled, absolute turn angle and mobile time of the larvae at 5, 7 and 10 dpf. In addition, it caused an increase in TH levels at 5 and 7 dpf, followed by a reduction at 10 dpf. There was also an increase in markers of cell death. In adult animals, exposure during 96 hours caused a reduction in distance traveled, number of line crossings and absolute turn angle, and an inhibition on memory acquisition through the inhibitory avoidance task. In addition, adult animals exposed to MnCl2 showed increased levels of markers of cell death, TH and DOPAC (3,4-dihydroxyphenylacetic acid) in the brain. The 96-hour exposure to this metal was also able to inhibit the NTPDases and ecto-ADA activities and to reduce ADA2.1-mRNA transcripts, besides for increasing ADP levels and reducing the amount of AMP, ADO and INO in the incubation medium. Tebuconazole was able to increase the ocular distance of larvae at 5 dpf and reduce the exploratory behavior of these animals, and still decrease the locomotor activity of 96 hours exposed adult zebrafish. Moreover, this fungicide decreased AChE activity in both 5 dpf larvae and brains of adult animals. Exposure to dichlorvos (1 hpf - 7 dpf) reduced body length, heartbeat rate and larval surface at 7 dpf as well as affected the escape capacity of larvae at 7 and 14 dpf. Further, it reduced exploratory behavior at 7 and 14 dpf, maintaining this pattern when animals became young adults at 30 dpf, and adults at 70 dpf. However, the analysis performed at 120 dpf showed a recovery of behavioral activity equal to the control. In addition, the analysis of exposure to dichlorvos in the early stages of development at 120 dpf on the enzymes of the purinergic system, showed that this insecticide is able to elevate the ecto-5'-nucleotidase activity and reduce the ecto-ADA activity. The results showed that neurotoxic agents, such as Mn, dichlorvos and tebuconazole, play a role in the larval and adult behavior of zebrafish, and affect different neurotransmission systems. Such behavioral changes may be associated with the deficits observed in neurochemical and molecular mechanisms investigated.
Keywords: Agrotóxicos
Manganês
Neurotoxicidade
Ectonucleotidases
Adenosina Desaminase
Acetilcolinesterase
Dopamina
Peixe-zebra
CNPQ Knowledge Areas: CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOLOGIA GERAL
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Institution Acronym: PUCRS
Department: Faculdade de Biociências
Program: Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular
Access type: Acesso Aberto
Fulltext access restriction: Trabalho não apresenta restrição para publicação
URI: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/7506
Issue Date: 6-Mar-2017
Appears in Collections:Programa de Pós-Graduação em Biologia Celular e Molecular

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