Envolvimento do sistema glutamatérgico e de estresse oxidativo no mecanismo de neurotoxicidade induzida por herbicida à base de glifosato em células neurais

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Farmácia, Florianópolis, 2017.As formulações à base de glifosato são os herbicidas mais utilizados em todo o mundo. Neste trabalho investigamos os efeitos in vitro e in vivo da exposição à esse herbicida em hipocampo de ratos imaturos e adultos e em células C17.2. Esta tese foi divida em 3 partes: Estudos I, II e III. No Estudo I foram avaliadas as diferenças entre o efeito in vitro de um herbicida à base de glifosato (HBG), do glifosato puro e de seu principal metabólito o ácido aminometilfosfônico (AMPA) em hipocampo de ratos imaturos (15 dias de idade). Para tanto, fatias hipocampais foram expostas a estas substâncias por 30 min e foram investigados diferentes parâmetros bioquímicos envolvendo o sistema glutamatérgico e o estresse oxidativo. Todos os compostos alteraram de maneira diferente os parâmetros avaliados, indicando um potencial neurotóxico dos mesmos. A formulação comercial demonstrou ser mais tóxica que o glifosato e o AMPA na maioria dos parâmetros. No Estudo II foram investigados os efeitos da exposição subcrônica ao HBG na água de beber (1%) desde o período gestacional até os animais completarem 15 e 60 dias de idade. Foram investigados parâmetros comportamentais, neuroquímicos e de estresse oxidativo no hipocampo dos ratos imaturos e adultos. Os resultados demonstraram que a neurotoxicidade induzida por HBG após exposição subcrônica envolveu o sistema glutamatérgico (diminuição da captação de glutamato e interação do glifosato com receptores de NMDA levando ao aumento no influxo de Ca2+) e estresse oxidativo. No estudo comportamental foi verificado um maior tempo de imobilidade no teste do nado forçado sugerindo um comportamento tipo depressivo nos animais. As alterações neuroquímicas observadas desde o período imaturo podem estar de alguma forma, envolvidas no comportamento tipo depressivo observado na idade adulta. No Estudo III foi investigado o efeito do HBG e do glifosato durante a diferenciação neuronal. Células C17.2 induzidas à diferenciação foram expostas à diferentes concentrações de HBG ou de glifosato em períodos de tempo diferente. Ambos os compostos provocaram distúrbios na atividade mitocondrial e na geração de espécies reativas de oxigênio além de induzir a expressão de genes envolvidos com o sistema glutamatérgico e com a diferenciação celular. Os resultados dos diferentes estudos demonstraram o potencial neurotóxico do glifosato.Abstract : Glyphosate-based formulations are the most widely used herbicides worldwide. In this study, we investigated the in vitro and in vivo effects of the exposure to this herbicide in the hippocampus of immature and adult rats and C17.2 cells. This thesis was divided into 3 parts: Studies I, II and III. The Study I evaluated the differences among the effect of in vitro exposure to the commercial formulation GBH (glyphosate-based herbicide), the active principle glyphosate and its major metabolite aminomethylphosphonic acid (AMPA) in hippocampus of immature rats. For this purpose, hippocampal slices were exposed to these substances for 30 min and biochemical parameters involving the glutamatergic system and oxidative stress were investigated. All the compounds were neurotoxic to the hippocampal cells. However, the commercial formulation was more toxic than glyphosate and AMPA in most of the parameters evaluated. The Study II investigated the neurotoxic effects of subchronic exposure to GBH in drinking water (1%) from the gestational period until postnatal day 15 and 60. Behavioral, neurochemical and oxidative stress parameters were investigated in the hippocampus of immature and adult rats. The results demonstrated that subchronic exposure to GBH induced glutamatergic excitotoxicity (decreased glutamate uptake and interaction of glyphosate with NMDA receptors leading to increased Ca2+ influx) and oxidative stress. The effects of GBH exposure were associated with oxidative stress and depressive-like behavior in adult offspring, as demonstrated by the prolonged immobility time observed in the forced swimming test. The neurochemical changes observed during the immature period may contribute to the depressive-like behavior observed in adulthood. The Study III investigated the effect of GBH and glyphosate during neuronal differentiation. During differentiation the cells were exposed to diferente doses of GBH or glyphosate during different time periods. Both compounds provoked disturbances in mitochondrial activity and increased reactive oxygen species besides of inducing the expression of genes involved with the glutamatergic system and cell differentiation. Taken together, our results demonstrated the neurotoxic potential of glyphosate