Neurotoxicidade induzida pelo cloreto de manganês: modelo experimental de manganismo em ratos Wistar

Abstract

O Manganês (Mn) é um metal essencial extremamente importante para os sistemas biológicos. Contudo, a exposição excessiva ao Mn causa toxidade a diversos órgãos/sistemas, incluindo o sistema nervosos central (SNC). O excesso de Mn pode levar à síndrome conhecida como manganismo, uma condição neuropatológica em que alguns sintomas se assemelham a aqueles encontrados na doença de Parkinson (DP) idiopática. Apesar das similaridades entre ambas as condições, há eventos específicos relacionados à intoxicação por Mn, dentre os quais destaca-se perda neuronal e gliose no globo pálido (GP) e estriado. O objetivo deste estudo foi investigar os possíveis efeitos neurotóxicos da exposição ao MnC12 em um modelo experimental em ratos Wistar de 3 meses de idade, o qual baseou-se na administração de 4 injeções intraperitoneais de uma solução de MnC12 (dose de 25 mg/kg), sendo administrada uma injeção por dia nos dias 1, 3, 5 e 7. Além disso, objetivou-se avaliar a potencial reversibilidade desta toxicidade através da realização de testes comportamentais, bioquímicos e imunohistoquímicos 24 h imediatamente após a última exposição ao MnC12 (dia 8), assim como depois de um período de latência de 30 dias. Vinte e quatro h após a última exposição ao Mn, observou-se uma significativa redução no número de cruzamentos e levantadas no teste do campo aberto e um significativo aumento no número de resvaladas no teste do beam walking nos ratos tratados como MnC12 quando comparados com animais do grupo controle. Não houve diferença significativa entre os grupos nos níveis estriatais de espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS), tióis não-proteicos (NPSH), na atividade das enzimas antioxidantes gluationa redutase (GR), glutationa peroxidase (GPx) e superóxido dismutase (SOD), nem na atividade dos complexos I e II da cadeia respiratória mitocondrial. A imunorreatividade para a enzima tirosina hidroxilase (marcadora de neurônios catecolaminérgicos, TH) diminuiu significativamente no estriado dos animais expostos ao Mn 24 h apóis o tratamento, tendo sido normalizado após à latência de 30 dias. Os níveis da proteína ácida fibrilar glial (GFAP) foram significativamente aumentados apenas no globo pálido (GP) dos animais expostos ao Mn somente aos 30 dias após o tratamento. Não houve diferença na imunorreatividade para a enzima glutamato descarboxilase (mercadora de neurônios GABAérgicos, GAD 65). A reversão dos danos motores e da imunomarcação da TH revelam que há um potencial reversibilidade que se segue após o término da exposição ao MnC12. Conclui-se que o desenho experimental deste trabalho se mostrou um bom modelo para se estudar os mecanismos que levam ao manganismo, após uma intoxicação aguda por MnC12. Ainda, a gliose reativa (aumento da reatividade da GFAP) observada no GP aos 30 dias após a exposição sugere a existência de um processo reativo/inflamatório tardio, o qual poderia ser responsável por eventos neurodegenerativos tardios decorrentes da exposição ao Mn.<br>

Abstract : Manganese (Mn) is an essential metal extremely important for biological systems. However, the exposure to excessive Mn causes toxicity to various organ/systems, including the central nervous system (CNS). Importantly, excessive exposure to Mn can lead to the syndrome known as manganism, a neuropathological condition whose symptoms are similar to those found in idiopathic Parkinson's disease (PD). Despite the similarities between both conditions, there are specific events linked only to Mn intoxication such as neuronal loss and gliosis in the globus pallidus (GP) and striatum. The aim of this study was to investigate the potential neurotoxic effects of exposure to MnCl2 in an experimental model with adult (3 months) rats, based on the administration of 4 intraperitoneal injections of MnCl2 (dose of 25 mg/kg), being administered at days 1, 3, 5 e 7. In addition, we aimed to evaluate the potential reversibility of such toxicity by using behavioral, biochemical and immunohistochemical tests 24 hours immediately after the last exposure to MnCl2 (at day 8), as well as after a 30 days latency period . Twenty-four h after the last Mn injection, there was a significant reduction in the number of crossings and rearings in the open field test, as well as a significant increase in footslips in the beam walking test on rats treated with MnCl2 when compared to the control group. There were no significant differences in the striatal levels of thiobarbituric acid-reactive substances (TBARS), nonprotein thiols (NPSH), in the activity of antioxidant enzymes glutathione reductase (GR), glutathione peroxidase (GPx) and superoxide dismutase (SOD), as well as in the activities of complex I and II of the mitochondrial respiratory chain. Tyrosine hydroxilase (a marker of catecholaminergic neurons, TH) immunoreactivity decreased in the striatum of Mn exposed rats at 24 h after treatment, but it returned to control levels after the latency period. The glial fibrillary acidic protein (GFAP) levels increased only in GP at 30 days after Mn exposure. There was no difference in the immunoreactivity for glutamate decarboxylase (a marker of GABAergic neurons, GAD 65). The absence of the motor impairment and changes in TH immunostaining at 30 days after Mn exposure revealed the reversibility of symptoms triggered by MnCl2 exposure. We conclude that the experimental design of this study represents a useful strategy to study the mechanisms that lead to manganism, especially after an acute exposure to MnCl2. Moreover, the observed reactive gliosis (increased GFAP reactivity) in the GP at 30 days after Mn exposure suggests the occurrence of delayed reactive/inflammatory processes, which could be responsible for neurodegenerative events following Mn exposure.