Consequências da exposição materna à formulação comercial contendo glifosato nos parâmetros bioquímicos e morfológicos em fígado e sangue periférico de ratos imaturos

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Farmácia, Florianópolis, 2015.Este estudo investigou os efeitos da exposição materna ao glifosato-Roundup® em diferentes parâmetros bioquímicos em fígado e soro de ratos imaturos. Ratas Wistar prenhas foram expostas a 1% de Roundup® (0,36% de glifosato) na água de beber a partir do 5º dia gestacional até os filhotes completarem 15 dias de idade, sendo que os animais controles receberam apenas água durante o mesmo período. Os resultados obtidos demonstraram que a exposição crônica ao glifosato-Roundup® diminuiu a massa do fígado e aumentou o influxo de 45Ca2+ no órgão. A formulação comercial contendo glifosato foi capaz de produzir espécies reativas de oxigênio (EROs) no fígado dos filhotes. A indução de estresse oxidativo no fígado da prole foi confirmada pela depleção de glutationa reduzida (GSH) e aumento na concentração de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e de carbonilação de proteínas. Além disso, a exposição ao pesticida alterou o sistema de defesa antioxidante enzimático ao aumentar a atividade da catalase (CAT), glutationa-redutase (GR), glutationa-S-transferase (GST) e ?-glutamil transferase (GGT), inibir a atividade da superóxido dismutase (SOD) e da glicose-6-fosfato desidrogenase (G6PD), sem modificar a atividade da glutationa-peroxidase (GPx) em fígado de ratos imaturos. A exposição crônica ao glifosato-Roundup® também estimulou a atividade das aminotransferases hepáticas, alanina aminotransferase (ALT) e aspartato aminotransferase (AST). O aumento na concentração de ferro hepático e sérico, bem como na capacidade de ligação de ferro sérico, juntamente com a diminuição na concentração de transferrina no soro dos ratos indicaram acúmulo de ferro total no corpo dos filhotes expostos ao herbicida. Estes dados sugerem que o glifosato-Roundup® pode induzir um processo de hemocromatose secundária associada ao aumento nas concentrações de íons Fe2+ levando, consequentemente, à geração de EROs. Além disso, observou-se hepatotoxicidade induzida por glifosato-Roundup® devido à elevação na atividade sérica da GGT, ALT e AST, marcadores periféricos de dano ao fígado. No entanto, a morfologia hepática não foi afetada pela exposição ao pesticida. Acredita-se que isso ocorra devido à alta capacidade regenerativa do fígado. Os dados do presente estudo sugerem que a exposição ao Roundup® pode comprometer diferentes vias metabólicas no fígado, induzir estresse oxidativo e hepatotoxicidade, sem alterar a morfologia hepática. Abstract : This study investigated the effects of maternal exposure to glifosato-Roundup® in different biochemical parameters in serum and liver of immature rats. Female Wistar rats were exposed to 1% glyphosate-Roundup® (0.36% glyphosate) in drinking water from gestation day 5 and continually up to lactation day 15. Experiments were carried out with 15-day-old pups. Results showed that chronic exposure to glyphosate-Roundup® decreased liver mass and increased 45Ca2+ influx in hepatic cells. The commercial formulation containing glyphosate was able to cause reactive oxygen species (ROS) in the offspring liver. Roundup® decreased the levels of reduced glutathione (GSH) and increased the amounts of thiobarbituric reactive species (TBARS) and protein carbonyl, characterizing oxidative damage. Also, exposure to the pesticide stimulated the activity of catalase (CAT), glutathione reductase (GR), glutathione-S-transferase (GST) and ?-glutamyl transferase (GGT), while the activities of superoxide-dismutase (SOD) and glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) were inhibited without modifying the activity of glutathione peroxidase (GPx) in pup liver. The chronic exposure to glyphosate-Roundup® also led to the induction of hepatic alanine aminotransferase (ALT) and aspartate aminotransferase (AST) activities. Iron overload was demonstrated by its increased concentration observed in hepatic tissue, as well as in serum from glyphosate-Roundup® exposed animals, which was associated with the increased total iron-binding capacity of serum and decreased serum transferrin levels. These events increased the total amount of iron in the body of the offspring, suggesting secondary hemochromatosis and, probably, increased Fe2+ ion concentration in the body of animals in such a way this event might lead to the formation of ROS. Moreover, hepatotoxicity was attested by the elevation in serum GGT, ALT and AST activities, biomarkers of hepatic damage. However, the liver histology was unaffected by pesticide exposure, probably due to the high regenerative capacity of the liver. The data of this study suggest that exposure to Roundup® might compromise different metabolic pathways in the liver, inducing oxidative stress and hepatotoxicity, without changing the liver histology

Mechanisms underlying the neurotoxicity induced by glyphosate-based herbicide in immature rat hippocampus: Involvement of glutamate excitotoxicity

AbstractPrevious studies demonstrate that glyphosate exposure is associated with oxidative damage and neurotoxicity. Therefore, the mechanism of glyphosate-induced neurotoxic effects needs to be determined. The aim of this study was to investigate whether Roundup® (a glyphosate-based herbicide) leads to neurotoxicity in hippocampus of immature rats following acute (30min) and chronic (pregnancy and lactation) pesticide exposure. Maternal exposure to pesticide was undertaken by treating dams orally with 1% Roundup® (0.38% glyphosate) during pregnancy and lactation (till 15-day-old). Hippocampal slices from 15 day old rats were acutely exposed to Roundup® (0.00005–0.1%) during 30min and experiments were carried out to determine whether glyphosate affects 45Ca2+ influx and cell viability. Moreover, we investigated the pesticide effects on oxidative stress parameters, 14C-α-methyl-amino-isobutyric acid (14C-MeAIB) accumulation, as well as glutamate uptake, release and metabolism. Results showed that acute exposure to Roundup® (30min) increases 45Ca2+ influx by activating NMDA receptors and voltage-dependent Ca2+ channels, leading to oxidative stress and neural cell death. The mechanisms underlying Roundup®-induced neurotoxicity also involve the activation of CaMKII and ERK. Moreover, acute exposure to Roundup® increased 3H-glutamate released into the synaptic cleft, decreased GSH content and increased the lipoperoxidation, characterizing excitotoxicity and oxidative damage. We also observed that both acute and chronic exposure to Roundup® decreased 3H-glutamate uptake and metabolism, while induced 45Ca2+ uptake and 14C-MeAIB accumulation in immature rat hippocampus. Taken together, these results demonstrated that Roundup® might lead to excessive extracellular glutamate levels and consequently to glutamate excitotoxicity and oxidative stress in rat hippocampus

Efeitos metabólicos, oxidativos e genotóxicos de formulação à base de glifosato em tecido hepático, intestinal e sanguíneo de ratos

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Farmácia, Florianópolis, 2021.No presente estudo investigou-se as consequências da exposição in vitro e in vivo (subcrônica) ao herbicida à base de glifosato (HBG) em diferentes tecidos de ratos com 15 dias de idade. A tese foi dividida em 3 partes: estudos I, II e III. No estudo I, fatias de fígado de ratos imaturos foram tratadas in vitro por 30 min com ou sem 0,36 mg/L do HBG. O agrotóxico aumentou o influxo de Ca2+ através da abertura dos canais de cálcio dependentes de voltagem do tipo-L (CCDV-L) e da liberação de Ca2+ do retículo endoplasmático, levando a sobrecarga de Ca2+ intracelular e morte celular. Esses eventos foram prevenidos pelos antioxidantes vitamina E, vitamina C, N-acetilcisteína (NAC) e glutationa reduzida (GSH). A ativação das rotas de sinalização da fosfolipase C (PLC) e do fosfatidilinositol-3-cinase (PI3K) estão envolvidas no aumento da concentração de Ca2+ intracelular. O HBG promoveu estresse oxidativo por aumentar o conteúdo de substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e modificar a atividade das enzimas antioxidantes, bem como o agrotóxico induziu alterações no metabolismo energético devido à diminuição da atividade da aspartato aminotransferase (AST) hepática. Nos demais estudos foram avaliados os efeitos da exposição in vivo a 1% do HBG (0,36% de glifosato) na água de beber de ratas Wistar prenhas, desde o 5o dia gestacional até os filhotes completarem 15 dias de idade. No estudo II, os resultados obtidos demonstraram que o HBG desempenhou suas ações a partir da participação de estresse oxidativo ao oxidar proteínas, danificar DNA, depletar GSH e alterar o sistema de defesa antioxidante enzimático em sangue total da prole de ratos. Os efeitos tóxicos do HBG modificaram o perfil hematológico em sangue periférico de ratos imaturos ao induzir eritrocitose, macrocitose normocrômica e leucopenia. Além disso, a exposição subcrônica ao HBG promoveu distúrbios no sistema hematopoiético por causar hipocelularidade medular e deposição de ferro na medula óssea dos filhotes de ratos. No estudo III, os dados mostraram diminuição na captação de glicose e glutamato em duodeno de filhotes, bem como modificação em enzimas responsáveis pela síntese ou catabolismo de nutrientes, prejudicando as funções do intestino delgado e as reservas energéticas em fígado de ratos expostos ao agrotóxico, sugerindo que as ações tóxicas do HBG podem modular a absorção e a digestão de carboidratos e aminoácidos no organismo dos ratos imaturos. Em adição, o tratamento subcrônico com o HBG aumentou a produção de citocinas no fígado da prole, indicando inflamação no tecido hepático induzida pelo herbicida. O conjunto dos resultados dos estudos demonstraram que o HBG é potencialmente tóxico para diferentes tipos celulares.Abstract: The present study investigated the consequences of in vitro and in vivo (subchronic) exposure to glyphosate-based herbicide (GBH) in different tissues of 15-day-old rats. This thesis was divided into 3 parts: studies I, II and III. Study I: liver slices from immature rats were treated in vitro for 30 min with or without 0,36 mg/L GBH. The pesticide increased Ca2+ influx by opening L-type voltage-dependent calcium channels (L-VDCC) and releasing Ca2+ from the endoplasmic reticulum, leading to an overload of Ca2+ within the cells and cell death. These events have been prevented by the antioxidants vitamin E, vitamin C, N-acetylcysteine (NAC) and reduced glutathione (GSH). Activation of the phospholipase C (PLC) and phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K) signaling pathways is involved in increasing intracellular Ca2+ concentration. GBH promoted oxidative stress by increasing the content of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) and modifying the activity of antioxidant enzymes, as well as pesticide induced changes in energy metabolism due to decreased hepatic aspartate aminotransferase activity (AST). In other studies, we evaluated the effects of in vivo exposure of the 1% GBH (0,36% glyphosate) in drinking water of pregnant Wistar rats from the 5th gestational day until the offspring completed 15 days of age. In study II, the results showed that GBH performed its actions from the participation of oxidative stress by oxidizing proteins, damaging DNA, depleting GSH and altering the enzymatic antioxidant defense system in whole blood of offspring. The toxic effects of GBH changed the hematological profile in peripheral blood of immature rats by inducing erythrosis, normochromic macrocytosis and leukopenia. In addition, subchronic exposure to GBH promoted hematopoietic system disorders by causing hypocellularity and bone marrow iron deposition in rat pups. In study III, data showed decreased glucose uptake and glutamate uptake in pup duodenum, as well as modification in enzymes responsible for synthesis or catabolism of nutrient, impairing small bowel functions and energy reserves in the liver of rats exposed to pesticide, suggesting that toxic actions of GBH can modulate carbohydrate and amino acid absorption and digestion in immature rat organism. Moreover, subchronic treatment with GBH increased cytokine production in offspring liver, indicating pesticide-induced liver tissue inflammation. Taken together, data showed that GBH is potentially toxic to different cell types