Efeitos da deltametrina e do glifosato, sobre parâmetros do metabolismo energético mitocondrial, sobre membranas artificiais e naturais e experimentos in vivo

Orientadora : Maria Benigna Martinelli de OliveiraCo-orientadora : Maria Eliane Merlin RochaTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciencias Biológicas, Programa de Pós-Graduaçao em Bioquímica. Defesa: Curitiba, 2005Inclui bibliografiaResumo: A deltametrina, um piretróide sintético, e o glifosato, um herbicida fosfonado, são utilizados na agricultura mundial com diversas finalidades. Apresentam também ampla aplicação na agricultura brasileira. Os efeitos da deltametrina e do glifosato sobre parâmetros da respiração mitocondrial e sobre a organização de membranas artificiais e naturais são descritos neste trabalho. Em mitocôndrias de fígado de rato a deltametrina diminuiu o consumo de oxigênio durante os estados 3 e 4, como também interferiu no potencial elétrico da membrana mitocondrial interna ( ). Análises dos complexos da cadeia respiratória mitocondrial sugeriram que o sítio de inibição da deltametrina está localizado nos complexos II e III. O inchamento mitocondrial, energizado ou dirigido pelo potencial de difusão do K+ na presença do ionóforo valinomicina, foi parcialmente inibido pela deltametrina. A polarização de fluorescência do DPH e do DPH-PA, sondas para as regiões interna e externa de membranas, respectivamente, de liposomas de dimiristoilfosfatidil-colina (DMPC) e membranas naturais (mitocondrial), indicaram que a deltametrina muda a temperatura da transição de fase para valores mais baixos, além de estender a região de transição de fase. A deltametrina diminuiu a ordem lipídica da bicamada de DMPC, em temperaturas inferiores à temperatura de transição do lipídio, e também causou um efeito de desordem sobre membranas naturais. Entretanto, em temperaturas superiores a temperatura de transição, o piretróide aumentou a rigidez da membrana. Ferro foi liberado da ferritina de baço de cavalo pela deltametrina. A superóxido dismutase e a catalase diminuíram parcialmente este processo. A deltametrina estimulou a lipoperoxidação ferrodependente. A abertura do MPTP induzida por Ca2+ e Pi foi protegida pela deltametrina e, agentes indutores da MPT como diamida e mersalil diminuiram o efeito protetor da deltametrina, sugerindo que o piretróide não previne a oxidação extensiva de grupos tióis. Os dados sugerem que a deltametrina causa perturbações nas interações lipídio-lipídio e lipídio-proteína, interfere nos mecanismos de transporte localizados na membrana, e causam alterações da permeabilidade e na atividade de enzimas mitocondriais. Os efeitos da exposição de ratos machos a 1, 2, e 4 mg.kg-1 de deltametrina por 63 dias sobre parâmetros comportamentais foram avaliados. O peso corporal dos ratos, os testes de preferência por solução de sacarose, natação forçada, labirinto em cruz elevado, e comportamento no campo aberto não foram afetados pela exposição ao piretróide. O outro praguicida estudado, o glifosato, nas doses testadas não modificou os parâmetros mitocôndrias acima descritos para a deltametrina. As exceções foram o inchamento dirigido pelo potencial de difusão de K+ usando valinomicina, e a lipoperoxidação, os quais foram parcialmente inibidos pelo herbicida. Estes efeitos podem ser atribuídos a habilidade do glifosato coordenar-se fortemente no pH do meio, com os íons disponíveis nos experimentos de inchamento induzido pela valinomicina (K+) e de lipoperoxidação (Fe3+). Os dados deste estudo podem ser importantes para o julgamento da segurança de ambos os praguicidas.Abstract: Deltamethrin, a synthetic pyrethoid and glyphosate, a phosphonate herbicide are used wideworld in agriculture. They also have widespread applications in Brazilian agriculture. The effects of deltamethrin and glyphosate on mitochondrial respiratory parameters and on the organization of artificial and native membranes are described. Deltamethrin decreased the oxygen consumption of both state 3 and 4, as well as the inner mitochondrial membrane potential ( ) in rat liver mitochondria. Analysis of segments of the respiratory chain suggested that inhibition site of deltamethrin is located in complex II and III. Mitochondrial swelling, energized or driven by the K+ diffusion potential in the presence of valinomycin was partially inhibited by deltamethrin. Fluorescence polarization of DPH and DPH-PA, probing the core and outer regions respectively of dimyristoylphosphatidylcholine (DMPC) and native membranes (mitochondrial), indicated that deltamethrin shifts the phase transition temperature to lower values, besides broadening the phase transition. Deltamethrin decreased the lipid order of DMPC bilayers, at temperatures lower than the lipid transition temperature, and also caused a disordering effect on native membranes. However, at temperatures above the transition temperature, the pesticide increased the rigidity of the membrane. Iron was released from horse spleen ferritin by deltamethrin. Superoxide dismutase and catalase slowed this process. Deltamethrin increased iron-dependent lipid peroxidation. The opening of MPTP induced by Ca2+ and Pi was protected by deltamethrin, and inductor agents of MPT (diamide and mersalyl) are shown to decrease the protection by deltamethrin, showing that the pyrethroid does not prevent the extensive oxidation of thiol groups. The data suggest that deltamethrin causes perturbations in lipid-lipid and lipid-protein interactions, interferes in transport mechanisms operating at the membrane level, and causes alterations of membrane permeability and mitochondrial enzyme activities. The effects of exposure of male rats to 1, 2 and 4 mg.kg-1 deltamethrin for 63 days on behavioral parameters were evaluated. The body weight of rats, sucrose preference, forced swimming, elevated plus-maze, and open-field behaviors were unaffected by exposure to the pyrethroid. The other pesticide evaluated, glyphosate, at the tested doses did not modify the above mitochondrial parameters ascribed to deltamethrin. The exceptions were the swelling driven by the K+ diffusion potential using valinomycin, and lipid peroxidation, which was partially inhibited by the herbicide. However, these effects can be attributed to the ability of glyphosate to strongly coordinate with the ions available in valinomiciyn induced swelling (K+) and lipid peroxidation (Fe3+) experiments. Data gathered in this study may be important for assessment of the safety of both pesticides