The purinergic and cholinergic systems and the oxidative profile in the brain of rodents: the influence of aluminium and diet

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorIn this study, the effects of Aluminium (Al) and of different diets, both individually and in association, were investigated through the determination of NTPDase, 5 -nucleotidase and acetylcholinesterase (AChE) activities in rat brain. In addition, we investigated said effects on oxidative stress by determining activity of the antioxidant enzyme catalase as well as lipid peroxidation by measuring TBARS levels. Male rats were exposed to Al (50 mg/kg/day) by gavage during three months. NTPDase and 5 -nucleotidase activities were then determined in synaptosomes of cerebral cortex and hippocampus, as well as in platelets. ATP, ADP and AMP hydrolysis was increased in both synaptosomes of cerebral cortex and hippocampus, as well as in platelets. AChE activity and TBARS levels were determined in homogenate of different brain structures in mice exposed to Al (2.7 mg/kg/day) by gavage during three months. The group that received Al+sodium citrate presented an increase in AChE activity in hippocampus, striatum, cortex and hypothalamus. On the other hand, the group that received only Al presented a decrease in AChE activity in hypothalamus and an increase in striatum. Moreover, AChE was determined in S1 of different brain structures, synaptosomes of cerebral cortex and erythrocytes of male rats exposed to Al (50 mg/kg/day) by gavage during three months. There was an increase in AChE activity in S1 of striatum and hypothalamus and in synaptosomes of cerebral cortex and erythrocytes. However, in S1 of cerebellum, hippocampus and cortex there was a decrease. In addition, the effect of diets rich in saturated fat and refined sugar on AChE activity in homogenate of different brain structures, on catalase activity in liver and on TBARS levels in plasma and liver were determined in female and male rats. There was a decrease in AChE activity in hippocampus, cortex and hypothalamus of male and female rats given both a diet rich in saturated fat and a diet rich in refined sugar. There was no alteration of AChE activity in cerebellum and striatum. For both diets, catalase activity was increased in liver of male and female rats. In addition, considering the alterations brought about by the individual exposure to both environmental factors, Al and diets, the effect of the association of both factors was evaluated. Thus, after a period of three months of exposure to both Al (50 mg/kg/day) by gavage and diets rich in saturated fat and saturated/polyunsaturated fat ad libitum, NTPDase and 5 -nucleotidase activities were determined in synaptosomes of cerebral cortex and platelets of rats. Animals receiving both diets in association with Al and Al/Ci presented an increase in ATP, ADP and AMP hydrolysis in synaptosomes of cerebral cortex and platelets. The results obtained in the present study demonstrate that exposure to both environmental factors, Al and diets rich in saturated fat and refined sugar, either individually or in association, affected the purinergic and cholinergic systems and caused oxidative stress in rats.Neste estudo, investigamos os efeitos do alumínio (Al) e de diferentes dietas, individualmente e em associação, através da determinação da atividade das enzimas NTPDase, 5 -nucleotidase e acetilcolinesterase (AChE) no encéfalo de roedores. Adicionalmente, investigamos o estresse oxidativo, através da atividade da enzima antioxidante catalase, e a peroxidação lipídica pela medida dos níveis de TBARS. Ratos machos foram expostos ao Al (50 mg/kg/dia) através de gavagem, por um período de 3 meses. Após o tratamento, foi determinada a atividade das enzimas NTPDase e 5 -nucleotidase em sinaptossoma de córtex cerebral, hipocampo e plaquetas. A hidrólise dos nucleotídeos ATP, ADP e AMP foi aumentada, nas frações sinaptossomais de córtex cerebral e hipocampo bem como nas plaquetas. A atividade da AChE e os níveis de TBARS foram determinados em homogeneizado de diferentes estruturas cerebrais de camundongos expostos ao Al (2,7 mg/kg/dia), através de gavagem, por um período de 3 meses. Quanto à atividade da AChE, o grupo que recebeu Al+citrato de sódio apresentou um aumento da atividade desta enzima em hipocampo, estriado, córtex e hipotálamo. Já o grupo que recebeu só Al apresentou uma diminuição da atividade em hipotálamo e um aumento em estriado. Além disto, a atividade da AChE foi determinada em S1 de diferentes estruturas cerebrais, sinaptossoma de córtex cerebral, e em eritrócitos de ratos machos expostos à Al (50 mg/kg/dia), através de gavagem, por 3 meses. A atividade da AChE apresentou um aumento em S1 de estriado e hipotálamo, e em sinaptossoma de córtex cerebral e eritrócitos. Porém, em sobrenadante (S1) de cerebelo, hipocampo e córtex houve uma diminuição. Adicionalmente, foi determinado o efeito de dietas ricas em gordura saturada e açúcar refinado sobre a atividade da enzima AChE em homogeneizado de diferentes estruturas encefálicas, e atividade da enzima catalase em fígado, e os níveis de TBARS em plasma e fígado de ratos machos e fêmeas. A atividade da AChE em hipocampo, córtex e hipotálamo de ratos machos e fêmeas foi diminuída, após exposição a ambas as dietas, rica em gordura e rica em açúcar. Nas estruturas cerebelo e estriado não houve alteração na atividade da AChE. Após o consumo de ambas as dietas, a atividade da enzima catalase foi aumentada em fígado de ratos machos e fêmeas. Adicionalmente, considerando todas as alterações ocasionadas pela exposição individual aos fatores ambientais, Al e dietas, foi avaliado o efeito da associação entre esses dois fatores. Dessa forma, após um período de 3 meses de exposição conjunta ao Al (50 mg/kg/dia) através de gavagem e o consumo ad libitum de dietas ricas em gordura saturada e gordura saturada/poliinsaturada, foram determinadas a atividade das enzimas NTPDase e 5 - nucleotidase em sinaptossomas de córtex cerebral e plaquetas de ratos. Os animais que receberam ambas as dietas administradas em conjunto com Al e Al/Ci apresentaram um aumento na hidrólise dos nucleotídeos ATP, ADP e AMP, em sinaptossoma de córtex cerebral e plaquetas. Os resultados obtidos no presente estudo relatam que a exposição de roedores a ambos os fatores ambientais Al e dietas ricas em gordura saturada e açúcar refinado, individualmente e em conjunto, afetam os sistemas purinérico e colinérgico, e causam estresse oxidativo