Estudo da neurotoxidade induzida pelo clorpirifós e seu metabólito oxon em células HT22

Abstract

Os pesticidas são compostos amplamente utilizados na agricultura e responsáveis por inúmeros casos de intoxicações em humanos. A exposição a esses compostos ocorre durante a sua aplicação, mas também pelo contato com lavouras tratadas com esses toxicantes ou ainda pela ingestão de alimentos ou água contaminados, bem como exposições intencionais em tentativas de suicídio. Nota-se que os principais casos de intoxicações ocorrem devido a exposição aos pesticidas organofosforados (OFs). O clorpirifós (CPF) é um OF muito utilizado no Brasil, principalmente no meio agrícola. Ele é um composto lipofílico que, ao ser metabolizado, gera um metabólito ativo tóxico e mais potente, o clorpirifós-oxon (CPF-O). O mecanismo principal de toxicidade destes compostos OFs está relacionado à inibição da enzima acetilcolinesterase (AChE), desencadeando uma variedade de sinais e sintomas que caracterizarão a clássica ?síndrome colinérgica?. Por outro lado, algumas evidências indicam que a intoxicação aguda ou crônica com OFs pode ser caracterizada por efeitos que não são somente atribuídos à inibição da enzima AChE (efeitos denominados não-colinérgicos). De fato, algumas evidências experimentais têm apontado para a toxicidade não-colinérgica induzida por compostos OFs como um fator responsável pelo desenvolvimento de síndromes neurotóxicas. No entanto, pouco se sabe a respeito dos mecanismos moleculares relacionados à neurotoxicidade não-colinérgica induzida por OFs. Neste contexto, o objetivo do trabalho foi identificar possíveis eventos não-colinérgicos envolvidos na neurotoxicidade do pesticida CPF e do CPF-O em cultivos celulares de neurônios hipocampais de camundongos (HT22). A exposição ao pesticida CPF e ao CPF-O foi capaz de diminuir a viabilidade celular das células HT22 de maneira concentração dependente. De modo interessante, o CPF-O mostrou-se mais tóxico para as células HT22. Esta citotoxicidade não foi protegida pela atropina (um antagonista muscarínico) e pela pralidoxima (um reativador da AChE), indicando que efeitos não colinérgicos poderiam estar envolvidos no mecanismo de toxicidade desses compostos. Foi demonstrado que a exposição das células HT22 ao CPF e ao CPF-O induziu redução dos níveis de glutationa (GSH) e inibição da GSK-3ß, porém somente o CPF foi capaz de ativar as MAPKs, ERK1/2 e p38MAPK. Entretanto, a utilização de inibidores da ERK1/2 e p38MAPK não protegeu as células HT22 da citocixidade induzida pelo CPF e CPF-O. Por outro lado, o pré-tratamento com N-acetilcisteína (NAC) apresentou efeito protetor frente a citotoxicidade induzida por este pesticida. Nossos resultados indicam o envolvimento do estresse oxidativo no mecanismo de toxicidade desses compostos, bem como a ativação de MAPKs e inibição da GSK-3ß como eventos alternativos à superestimulação colinérgica.

Abstract : Pesticides are compounds widely used in agriculture and responsible for innumerable cases of intoxication in humans. Exposure to these compounds occurs during their application, but also by contact with crops treated with these compounds, or by ingestion of contaminated food or water, as well as intentional exposures to suicide attempts. It is noted that the main cases of intoxication occur due to exposure to organophosphorus pesticides (OFs). Chlorpyrifos (CPF) is an OF widely used in Brazil, mainly in the agricultural environment. It is a lipophilic compound that, when metabolized, generates a toxic and more potent active metabolite, chlorpyrifos-oxon (CPF-O). The main mechanism of toxicity of these OFs compounds is related to the inhibition of the enzyme acetylcholinesterase (AChE), triggering a variety of signs and symptoms that characterize the classic "cholinergic syndrome". On the other hand, some evidence indicates that acute or chronic intoxication with OFs may lead to toxic effects that are not only attributed to inhibition of the AChE enzyme (so-called non-cholinergic effects). In fact, experimental evidence has pointed to the non-cholinergic toxicity induced by OFs compounds as a factor responsible for the development of neurotoxic syndromes. However, little is known about the molecular mechanisms related to non-cholinergic neurotoxicity induced by OFs. The aim of this study was to identify possible non-cholinergic events involved in the neurotoxicity of the CPF pesticide and CPF-O in cell cultures of hippocampal neurons of mice (HT22). Exposures to the CPF pesticide and CPF-O were able to decrease the cell viability of HT22 cells in a concentration-dependent manner. Interestingly, CPF-O was shown to be more toxic to HT22 cells. This cytotoxicity was not protected by atropine (a muscarinic antagonist) and by pralidoxime (a AChE reuptake) indicating that non-cholinergic effects could be involved in the mechanism of toxicity of these compounds. In addition, exposure of HT22 cells to CPF and CPF-O induced reduction of glutathione (GSH) levels and GSK-3ß inhibition, but only CPF was able to activate MAPKs, ERK1/2 and p38MAPK. However, the use of ERK1/2 and p38MAPK inhibitors did not protect HT22 cells from CPF and CPF-O induced cytotoxicity. On the other hand, the pre-treatment with N-acetylcysteine (NAC) showed protective effect against this pesticide-induced cytotoxicity. Our results indicate the involvement of oxidative stress in the mechanism oftoxicity of these compounds, as well as the MAPKs activation and GSK-3ß inhibition as alternative events to cholinergic overstimulation.