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Thèse de Doctorat
DOI
10.11606/T.5.2010.tde-21062010-185912
Document
Auteur
Nom complet
Ana Claudia Tedesco Zanchi
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2010
Directeur
Jury
Valle, Angela Cristina do (Président)
André, Paulo Afonso de
Assunção, João Vicente de
Macchione, Mariangela
Saiki, Mitiko
Titre en portugais
Estudo das alterações no desenvolvimento, no comportamento e na bioquímica cerebral de ratos machos adultos expostos à poluição atmosférica ambiental durante a fase intra-uterina e o período de lactação
Mots-clés en portugais
Atividade motora
Comportamento animal
Comportamento espacial
Efeitos tardios da exposição pré-natal
Estresse oxidativo
Material particulado
Memória
Poluição ambiental
Poluição do ar
Sistema nervoso central
Resumé en portugais
Estudos experimentais feitos em nosso laboratório comprovaram que a inalação de material particulado proveniente da queima de combustíveis fósseis utilizados em siderurgia pelos ratos adultos diminuiu a atividade motora dos animais no campo aberto. Além disso, provamos que os ratos habituaram ao ambiente desse teste, o que significa que a inalação desse tipo de material não provocou variação em termos de aprendizado simples. Uma das causas da alteração no comportamento em relação à motricidade seria o estresse oxidativo causado pelo material particulado no estriado e cerebelo desses animais. Entretanto, em nossa cidade não existem estudos que demonstrem a estreita associação entre inalação de poluentes, estresse oxidativo e alterações comportamentais. Baseados nos nossos trabalhos anteriores e na literatura, nosso objetivo foi investigar se a poluição atmosférica a nível ambiental durante as fases pré e pós-natal alteraria a memória discriminativa de curta-duração e a memória espacial. Além disso, avaliamos o papel do estresse oxidativo como o mecanismo propulsor dessas mudanças de comportamento. Para tal, ratas prenhas foram expostas ao ar filtrado e ao ar não filtrado durante os 21 dias de gestação. Ao final do período de amamentação, os machos foram separados e subdividos em 4 grupos experimentais (n=24): 1) Filtrado: nasceu e viveu em ambiente cujo ar era filtrado, 2) NFF: nasceu em ambiente cujo ar era não filtrado e viveu a partir do 21o dia do pós-natal no ambiente com ar filtrado, 3) FNF: nasceu sob ar filtrado e viveu a partir do 21o dia do pós-natal sob ar não filtrado, 4)NF: nasceu e viveu em ambiente cujo ar era não filtrado. Os animais ficaram expostos a poluição por 150 dias. Os animais foram divididos em 3 lotes: lote 1: n=6 animais por grupo; após anestesia profunda, os animais foram perfundidos com soro fisiológico seguido de paraformaldeído 4%, o encéfalo foi retirado e dissecado em córtex, hipocampo e estriado para análises histológicas por técnicas estereológicas; lote 2: n=12 ratos por grupo; aplicação dos testes comportamentais; um dia após os testes, esses animais foram eutanasiados por decapitação, o encéfalo retirado e dissecado da mesma forma citada anteriormente para análise de estresse oxidativo; lote 3: n=6 animais por grupo; os animais foram decapitados e o sangue troncular coletado para análises de elementos traço tóxicos e essenciais no sangue total. O córtex apresentou lipoperoxidação no grupo NF quando comparado aos outros grupos, assim como uma alta concentração de Cd no sangue. O grupo NFF apresentou uma maior concentração de Cu, Se e Zn no sangue em relação aos demais. Em relação à memória discriminativa de curta-duração, houve uma diminuição no grupo NF em relação aos demais grupos. No hipocampo e estriado, foi observado aumento da lipoperoxidação nos grupos FNF e NF, respectivamente, quando comparado aos outros grupos. Quanto à memória espacial, não houve diferença estatisticamente significativa entre os grupos. Primeiramente, como pudemos observar, o cada estrutura encefálica apresenta uma resposta ao estresse oxidativo. O córtex do grupo NF apresentou aumento de lipoperoxidação. Como se sabe, o Cd é feto tóxico e passa via transplacentária adsorvido ao material particulado inalado pela mãe. No caso do grupo NF, o Cd possivelmente deslocou o Zn do sítio ativo da enzima CuZn superóxido dismutase formando forma inativada da mesma. O Cd, também, forma conjugado com duas moléculas de glutationa reduzida a fim de ser excretado pela bile. Isso reduz a sua capacidade antioxidante. Esse elemento traço desloca o Fe e o Cu dos sítios ativos das suas proteínas de armazenamento, a ferritina e a ceruplasmina, respectivamente. Esses dois elementos ficam livres para catalisar a reação de Fenton cujo produto é o radical hidroxil, extremamente tóxico para o organismo. O grupo NF apresentou uma diminuição na capacidade de discriminar dois objetos diferentes. Provavelmente, o Cd agiu de forma indireta diminuindo a capacidade antioxidante da CuZn superóxido dismutase e da glutationa, além de liberar Fe e Cu e aumentar a produção de radical hidroxil. O aumento da lipoperoxidação causado pelo Cd pode ser o mecanismo responsável pela perda desse tipo de memória. Entretanto, o grupo NFF, cuja exposição à poluição foi na fase pré-natal, não apresentou aumento na lipoperoxidação. Possivelmente, a alta concentração dos elementos traço essenciais, Cu, Zn e Se aumentou a atividade das enzimas CuZn superóxidodismutase e glutationa peroxidase, respectivamente, o que evitou danos oxidativos durante o período intra-uterino. O grupo FNF apresentou aumento de lipoperoxidação no hipocampo, mas não houve diferença na memória espacial testada com o labirinto de Morris modificado. Portanto, considerando todos os achados, concluímos que, possivelmente, o aumento da lipoperoxidação causado indiretamente pelo Cd pode ser um dos mecanismos responsáveis pela perda da capacidade da memória discriminativa de curta-duração. Além disso, os elementos traço essenciais exercem uma proteção via aumento das defesas antioxidantes dos animais que nasceram em ambiente poluído e, após 21 dias de vida, foram transferidos para o ambiente com o ar filtrado, o que demonstra, provavelmente, a existência de mecanismos antioxidantes de adaptação em ambientes inóspitos como forma de proteção contra o agente agressor durante o desenvolvimento do embrião.
Titre en anglais
Study of the alterations in the development, behavior and cerebral biochemistry of male rats exposed to the environmental atmospheric pollution in the intra-uterine phase
Mots-clés en anglais
Air pollution
Behavior animal
Central nervous system
Environmental pollution
Memory
Motor activity
Oxidative stress
Particulate matter
Prenatal Exposure delayed effects
Spatial behavior
Resumé en anglais
Experimental studies done at our laboratory demonstrated that the inhalation of residual oil fly ash by the adult rats decreased motor activity of the animals in the open-field test. Additionaly, we showed that rats which inhalated residual oil fly ash preserved its habituation capacity. In this study, oxidative stress in striatum and cerebellum might be the cause of motor activity alterations. However, there were any studies about air pollution and behavioral alterations in Porto Alegre. Based on our previous works and in the literature, our objective was to investigate if the exposure to air pollution during intrauterine and lactation periods would damage the short term discriminative and spatial memories and if the mechanisms would be dependent of oxidants. For such, female pregnant rats were exposed to the filtered air and to the non filtered air during the 21 days of gestation. At the end of the breast-feeding period, the males were separate and divided in 4 experimental groups (n =24): 1) Filtered (F): - pre and post-natal exposure until adulthood in filtered air; 2) non filtered/filtered air (NFF): pre-natal period in non-filtered air until PND21 and post-natal in filtered air until adulthood; 3) filtered air/non-filtered air (FNF): pre-natal period in filtered air until PND 21 and post-natal period in non-filtered air until adulthood; 4) non filtered air (NF): pre and post-natal periods in non-filtered air.The animals were exposed the pollution for 150 days. The animals were divided in 3 lots: lot 1: n=6 animals per group; after anesthesia, the animals were perfused with saline solution following by paraformaldehyde 4%, the brain was removed and dissected in cortex, hippocampus and striatum for histological analyses by stereological techniques; lot 2: n=12 rats per group; submitted to behavioral tests; one day after the tests, those animals were euthanized by decapitation, the brain was removed and dissected in the same way mentioned previously for oxidative stress analysis; lot 3: 6 animals per group; the animals were decapitated and the troncular blood was collected to analyze the toxic and the essential trace elements. The cortex presented lipoperoxidation in NF group when compared to other groups, as well as a high concentration of Cd in the blood. The group NFF presented higher blood concentration of Cu, Se and Zn when compared to other groups. There was a decrease in the discriminative capacity in the group NF when compared to other groups. In the hippocampus and striatum, increases of lipidperoxidation were observed in the groups FNF and NF, respectively, when compared to other groups. Spatial memory of all groups was preserved. We observed the each brain structure reacts in a different way to oxidative stress. The NF cortex group presented an increased of lipidperoxidation. In this group, there was higher Cd blood concentration, which passes through placenta and it is fetotoxic. It might be possible that Cd dislocated Zn of the active site of CuZn superóxido dismutase resulting in inactive forms of this enzyme. The Cd also depletes reduced glutathione. Moreover, Cd may dislocate the Fe and Cu from its storage proteins to react with oxygen peroxide increasing the hydroxyl radical production by Fenton reaction. The group NF presented a decrease in the capacity to discriminate two different objects. Cd may act in an indirect way reducing the antioxidant capacity of CuZn superxidodismutase and of the glutathione and increasing the hydroxyl radical production. Lipoperoxidation in NF cortex caused by the Cd may be one of the mechanisms which explain the loss of discriminative capacity. However, the group NFF, whose air pollution exposure was in the pre-natal period, did not present increase of lipidperoxidation. The higher concentrations of essential trace elements (Cu, Se and Zn) may protect this group against oxidative stress. These elements are cofactor of antioxidants enzymes, superoxidodismutase and glutathione peroxidase and increased its activities during the intra-uterine exposure to air pollution. The group FNF presented lipidperoxidation increase in the hippocampus, but there was no difference in the spatial memory tested with Morris' maze. Therefore, considering our data, we suggested that the increase of lipidperoxidation caused indirectly by Cd, which was adsorbed in particulate matter surface, may be one of the mechanisms which explain the loss of short-term discriminative memory
 
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Date de Publication
2010-06-23
 
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