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Abstract:
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O mercurio, em suas formas organicas e inorganicas, e um toxicante ambiental capaz de provocar deficits neurologicos severos em animais e humanos. O sistema nervoso em desenvolvimento apresenta uma maior suscetibilidade aos efeitos deleterios induzidos por mercuriais. Neste contexto, exposicoes durante o periodo pre#]natal e lactacional representam importantes questoes do ponto de vista toxicologico. De fato, pouco se conhece a respeito da contribuicao lactacional para o desenvolvimento de neurotoxicidade frente a intoxicacoes com mercuriais. Alem disso, nao existem tratamentos efetivos capazes de reverter completamente os efeitos toxicos do mercurio. No presente estudo, foi demonstrado que a exposicao exclusivamente lactacional de camundongos jovens ao metilmercurio, uma forma organica de mercurio, causou deficits motores que foram correlacionados com um desequilibrio no estado tiolico cerebelar. Observamos tambem, que o mercurio inorganico causou neurotoxicidade em camundongos expostos a este metal atraves do leite materno. O cerebelo de animais jovens expostos ao mercurio inorganico apresentou uma atividade glutationa redutase aumentada, um efeito que pode estar relacionado a uma resposta de defesa celular frente a acao pro#]oxidativa do mercurio sobre tiois endogenos. Em contrapartida, os camundongos jovens expostos ao metilmercurio nao demonstraram esta resposta, o que aponta para mecanismos moleculares de resposta distintos para as diferentes formas de mercurio, sendo este fenomeno importante do ponto de vista toxicologico. O tratamento de animais adultos com metilmercurio por via oral causou uma diminuicao significativa na atividade glutationa peroxidase cerebral, uma enzima primaria no processo de detoxificacao de peroxidos produzidos endogenamente. Este efeito ocorreu em paralelo a um aumento na proteolise da enzima poli(ADP ribose) polimerase, um indice de apoptose. Em estudos in vitro, nossos dados demonstraram uma participacao importante do peroxido de hidrogenio como mediador da neurotoxicidade induzida por mercuriais e este fato foi acompanhado por uma marcante inibicao da enzima antioxidante glutationa peroxidase mitocondrial. O bloqueio da atividade desta enzima com acido mercaptosuccinico aumentou o estresse oxidativo e a disfuncao mitocondrial induzida pelos mercuriais in vitro. A incubacao de celulas de neuroblastoma humano SH#]SY5Y com metilmercurio causou uma diminuicao significativa na atividade glutationa peroxidase destas celulas. Este efeito tornou as celulas menos eficientes em degradar peroxido de hidrogenio e ocasionou um aumento na expressao de marcadores de dano oxidativo. Alem disso, a inibicao da lutationa peroxidase com acido mercaptosuccinico potencializou a perda de viabilidade celular e aumentou significativamente a expressao de marcadores de apoptose. O tratamento de animais adultos com extrato hidroalcoolico da planta Polygala paniculata preveniu os efeitos comportamentais e relacionados ao estresse oxidativo induzidos pelo tratamento com metilmercurio administrado por via oral. Este efeito se deu provavelmente devido a acao antioxidante do extrato. Em estudos in vitro, demonstramos a participacao do flavonoide quercetina como um importante mediador da neuroprotecao induzida pelo extrato de Polygala frente aos efeitos toxicos do metilmercurio. Alem disso, o flavonoide miricetina tambem apresentou efeito benefico contra a disfuncao mitocondrial e estresse oxidativo induzidos por metilmercurio in vitro. Em conclusao, nossos dados apontam para o sistema antioxidante da glutationa como um importante alvo molecular na neurotoxicidade induzida por mercuriais, onde disturbios no sistema antioxidante, causados por estes agentes, levam a um quadro de estresse oxidativo associado a disfuncao mitocondrial e aumentam a expressao de marcadores de morte celular. O extrato hidroalcoolico da planta Polygala paniculata, bem como os flavonoides quercetina e miricetina, representam potenciais agentes neuroprotetores contra a toxicidade induzida por mercuriais Mercury, in its organic and inorganic forms, is a potent environmental toxicant able to induce neurological deficits in both animals and humans. The developing central nervous system is particularly susceptible to the deleterious effects of mercury compounds. In this regard, mercury exposures during the pre#]natal and lactational periods are main factors from a toxicological point of view. In fact, little is known about the exclusive contribution of the lactational exposure to mercury and its relationship with neurotoxicity. In addition, there are no available treatments able to totally block mercurials#]induced toxicity. In the present study, we demonstrate that the exposure of young mice to methylmercury, an organic form of mercury, exclusively via maternal milk induces motor deficits associated with disturbs in the cerebellar thiol homeostasis. We also show that inorganic mercury caused neurotoxicity by exposure of young mice exclusively through the lactational route. The pups exposed to inorganic mercury presented an increased activity of the antioxidant enzyme glutathione reductase in the cerebellum. This effect appears to be related to an antioxidant response against the well known pro#]oxidative actions of mercury towards endogenous thiols. On the other hand, pups exposed to methylmercury through maternal milk did not show such adaptative response, pointing to different molecular mechanisms of action of the distinct forms of mercury. From a toxicological point of view, this is an important finding. Treatment of adult mice with methylmercury via oral route caused a significant decrease on the glutathione peroxidase activity in the brain. This enzyme is a main antioxidant defence against the deleterious effects of indogenous peroxides. This phenomenon was concomitant with an increase in poly(ADP ribose) polymerase proteolysis, an index of apoptosis. During in vitro studies, our data shows the central role of hydrogen peroxide as an important contributor to the neurotoxicity induced by mercuric compounds. We also show the inhibitory effect of methylmercury on mitochondrial glutathione peroxidase. The blockade of this enzyme with mercaptosuccinic acid caused an increase of oxidative stress markers and mitochondrial dysfunction induced by mercurials in vitro. The incubation of human neuroblastoma cells SH#]SY5Y with methylmercury caused a significant decrease on glutathione peroxidase activity. This effect resulted in a decreased ability of cells to remove hydrogen peroxide from the culture medium, causing an increase in the endogenous formation of peroxides. In addition, the inhibition of glutathione peroxidase improved the methylmercury#]induced anti#]viability effect and potentiated apoptosis. Treatment of adult animals with Polygala paniculata extract prevented the effects of methylmercury in inducing motor deficits and oxidative stress. This effect is probably related to the antioxidant actions of the extract. During in vitro studies, we demonstrated the participation of the flavonoid quercetin as an important mediator on the neuroprotection induced by Polygala extract. In addition, the flavonoid myricetin also displayed beneficial effects against methylmercury induced mitochondrial dysfunction and oxidative stress in vitro. In summary, our data point to the glutathione antioxidant system as an important molecular target for mercury#]induced neurotoxicity. Disturbances in this cellular defence system can induce oxidative stress associated with mitochondrial dysfunction and apoptosis. The Polygala paniculata extract, as well as the flavonoids quercetin and myricetin, may be potential therapeutic agents against mercury induced neurotoxicity. |
