Exposição ao metilmercúrio e palmitato de retinol desencadeia distúrbios hepáticos e neurobiológicos em diferentes etapas do desenvolvimento de ratos Wistar

O metilmercúrio (MeHg) é um derivado orgânico biocumulativo do mercúrio (Hg) que afeta o meio ambiente e representa um grave problema de saúde pública, principalmente para comunidades ribeirinhas da América do Sul. Já a vitamina A (VitA) é um nutriente essencial utilizado mundialmente na dieta normal, alimentos processados e suplementos. O MeHg é um agente neurotóxico e sua toxicidade desencadeia alterações sistêmicas e no sistema nervoso central em diferentes etapas do desenvolvimento. Nesse trabalho, foi utilizado o modelo in vivo a fim de compreender como a exposição ao MeHg e a VitA no período fetal e amamentação poderia afetar os efeitos de uma re-exposição ao MeHg na fase adulta dos mesmos animais. No artigo 1 desta tese foi investigado os efeitos hepáticos e neurobiológicos da exposição fetal/amamentação/fase adulta ao MeHg em ratos Wistar. No artigo 2, foi investigado parâmetros de estresse oxidativo e suscetibilidade a danos no DNA de ratos Wistar expostos ao MeHg e VitA em diferentes etapas do desenvolvimento, do feto a fase adulta. Nossos resultados mostraram que ambos os grupos tratados com MeHg apresentaram perda da memória de longo prazo, reatividade emocional e diminuição da percepção visuo-espacial. A exposição ao MeHg em diferentes períodos de exposição induz diminuição do consumo de ração padrão e consequente perda de peso. A préexposição fetal e durante a amamentação afeta o clearence de Hg no fígado, consequente acúmulo de glicogênio e hepatoxicidade. Tanto a exposição simples como dupla ao MeHg causam dano a biomoléculas via formação de ERO e não através do desequilíbrio redox nos tecidos avaliados, e a exposição fetal a VitA e VitA+MeHg reduziu a lipoperoxidação. Além disso, os danos ao DNA causados pela exposição ao MeHg em ambos períodos são irreversíveis e com potencial mutagênico. No entanto, os grupos VitA e VitA+MeHg apresentaram menor sensibilidade a danos ao DNA. MeHg modulou a via AKT / GSK3β / mTOR e a forma fosforilada da proteína Tau. Foi observado redução no imunoconteúdo de NeuN e GFAP e aumento do imunoconteúdo de Iba1 e RAGE, sugerindo um processo de neurodegeneração. Em conclusão, a exposição ao MeHg em diferentes fases da vida desencadeia efeitos crônicos no fígado e sistema nervoso central e a exposição recorrente é um agravante para desenvolvimento de patologias irreversíveis como processos neurodegenerativos. O palmitato de retinol demonstrou ter efeitos benéficos nos casos de intoxicação de MeHg a doses baixas, especialmente no sistema nervoso central. O mecanismo bioquímico dos metabolitos ativos do palmitato de retinol e sua relação com MeHg precisam ser esclarecidos em estudos futuros. Correlação com dados epidemiológicos também precisa ser investigada. De acordo com nossos resultados deve haver uma melhor e maior orientação sobre hábitos alimentares nas populações materna e infantil.Methylmercury (MeHg) is a biocumulative organic derivative of mercury (Hg) that affects the environment and represents a serious public health problem, especially for riverside communities in South America. Vitamin A (VitA) is an essential nutrient used worldwide in the normal diet, processed foods and supplements. MeHg is a neurotoxic agent and its toxicity triggers systemic and central nervous system changes at different stages of development. In this work, the in vivo model was used in order to understand how exposure to MeHg and VitA in the fetal and breastfeeding period could affect the effects of a re-exposure to MeHg in the adult phase of the same animals. In article 1 of this thesis, the hepatic and neurobiological effects of fetal exposure / breastfeeding / adult phase to MeHg in Wistar rats were investigated. In Article 2, parameters of oxidative stress and susceptibility to DNA damage in Wistar rats exposed to MeHg and VitA in different were investigated. developmental stages, from fetus to adulthood. Our results showed that both groups treated with MeHg showed loss of long-term memory, emotional reactivity and decreased visual-spatial perception. Exposure to MeHg in different periods of exposure induces a decrease in the consumption of standard feed and consequent weight loss. Fetal and breastfeeding pre-exposure affects Hg clearance in the liver, resulting in accumulation of glycogen and hepatoxicity. Both single and double exposure to MeHg cause damage to biomolecules via ROS formation and not through redox imbalance in the evaluated tissues, and fetal exposure to VitA and VitA + MeHg reduced lipoperoxidation. In addition, DNA damage caused by exposure to MeHg in both periods is irreversible and has a mutagenic potential. However, the VitA and VitA + MeHg groups were less sensitive to DNA damage. MeHg modulated the AKT / GSK3β / mTOR pathway and the phosphorylated form of the Tau protein. A reduction in the immunocontent of NeuN and GFAP and an increase in the immunocontent of Iba1 and RAGE were observed, suggesting a process of neurodegeneration. In conclusion, exposure to MeHg at different stages of life triggers chronic effects on the liver and central nervous system and recurrent exposure is an aggravating factor for the development of irreversible pathologies such as neurodegenerative processes. Retinol palmitate has been shown to have beneficial effects in cases of low dose doses of MeHg, especially in the central nervous system. The biochemical mechanism of the active metabolites of retinol palmitate and their relationship with MeHg need to be clarified in future studies. Correlation with epidemiological data also needs to be investigated. According to our results, there should be better and greater guidance on eating habits in the maternal and child populations

Obese rats are more vulnerable to inflammation, genotoxicity and oxidative stress induced by coal dust inhalation than non-obese rats

Obesity is an important nutritional disorder worldwide. Its association with environmental pollution may trigger an increase in oxidative stress and inflammatory parameters. Coal is a resource used throughout the world as an important fuel source for generating electricity. The ashes released by the coal combustion cause serious problems for human health due to their high toxicity and their capacity to bioaccumulate. The aim of this work was to investigate the effects of coal dust inhalation in the organs of obese and non-obese Wistar rats. Pro-inflammatory cytokines, oxidative stress, oxidative damage, histological analysis, comet assay, and micronuclei were investigated. Both obesity and coal dust inhalation increased the pro-inflammatory cytokines IL-1β and TNF-α and decreased HSP70 levels in serum, however, in obese animals that inhaled coal dust these changes were more pronounced. Liver histological analysis showed severe microvesicular steatosis in obese animals that inhaled coal dust. Lung histologic investigation showed abnormalities in lung structure of animals exposed to coal dust and showed severe lung distensibility in obese animals exposed to coal dust

AVALIAÇÃO DE DANO NO DNA EM PORTADORES DE DOENÇA PULMONAR OBSTRUTIVA CRÔNICA PELO ENSAIO COMETA

A Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica- DPOC é definida como uma doença respiratória inflamatória, causada principalmente pela exposição à fumaça de cigarro, caracterizada pela progressão e incompleta reversibilidade da obstrução das vias aéreas. O objetivo desta pesquisa foi quantificar o Índice de Dano ao DNA em portadores de DPOC e controles. Estudo do tipo caso-controle avaliou 43 portadores de DPOC e 50 controles emparelhados por gênero, idade e índice de massa corporal (IMC). Foi utilizado sangue periférico para realizar o ensaio cometa nas versões alcalino (pH> 13) e neutro (pH ~ 8,5). Avaliação de danos no DNA usando o ensaio cometa na versão alcalina revelou um maior Índice de Dano ao DNA em portadores de DPOC quando comparados aos controles (ID 40,12+26,17 vs ID 26,28+28,12, p=0,03). Na versão Neutra do teste também é possível observar maior Índice de Dano nos casos do que em controles (ID 52,88+32,38 vs ID 38,12+38,17, p=0,018), indicando a presença de quebras duplas, devido a inflamação persistente. Dados preliminares mostram que os portadores de DPOC têm maior índice de dano no DNA do que controles, reforçando assim a necessidade de compreender melhor os mecanismos pelos quais isso acontece no processo da doença

AVALIAÇÃO DE DANO NO DNA EM PORTADORES DE DOENÇA PULMONAR OBSTRUTIVA CRÔNICA PELO ENSAIO COMETA

A Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica- DPOC é definida como uma doença respiratória inflamatória, causada principalmente pela exposição à fumaça de cigarro, caracterizada pela progressão e incompleta reversibilidade da obstrução das vias aéreas. O objetivo desta pesquisa foi quantificar o Índice de Dano ao DNA em portadores de DPOC e controles. Estudo do tipo caso-controle avaliou 43 portadores de DPOC e 50 controles emparelhados por gênero, idade e índice de massa corporal (IMC). Foi utilizado sangue periférico para realizar o ensaio cometa nas versões alcalino (pH> 13) e neutro (pH ~ 8,5). Avaliação de danos no DNA usando o ensaio cometa na versão alcalina revelou um maior Índice de Dano ao DNA em portadores de DPOC quando comparados aos controles (ID 40,12+26,17 vs ID 26,28+28,12, p=0,03). Na versão Neutra do teste também é possível observar maior Índice de Dano nos casos do que em controles (ID 52,88+32,38 vs ID 38,12+38,17, p=0,018), indicando a presença de quebras duplas, devido a inflamação persistente. Dados preliminares mostram que os portadores de DPOC têm maior índice de dano no DNA do que controles, reforçando assim a necessidade de compreender melhor os mecanismos pelos quais isso acontece no processo da doença

Hepatic and neurobiological effects of foetal and breastfeeding and adulthood exposure to methylmercury in Wistar rats

Methylmercury (MeHg) is an organic bioaccumulated mercury derivative that strongly affects the environment and represents a public health problem primarily to riparian communities in South America. Our objective was to investigate the hepatic and neurological effects of MeHg exposure during the phases foetal and breast-feeding and adult in Wistar rats. Wistar rats (n = 10) were divided into 3 groups. Control group received mineral oil; The simple exposure (SE) group was exposed only in adulthood (0.5 mg/kg/day); and double exposure (DE) was pre-exposed to MeHg 0.5 mg/kg/day during pregnancy and breastfeeding (±40 days) and re-exposed to MeHg for 45 days from day 100. After, we evaluated possible abnormalities. Behavioral and biochemical parameters in liver and occipital cortex (CO), markers of liver injury, redox and AKT/GSK3β/mTOR signaling pathway. Our results showed that both groups treated with MeHg presented significant alterations, such as decreased locomotion and exploration and impaired visuospatial perception. The rats exposed to MeHg showed severe liver damage and increased hepatic glycogen concentration. The MeHg groups showed significant impairment in redox balance and oxidative damage to liver macromolecules and CO. MeHg upregulated the AKT/GSK3β/mTOR pathway and the phosphorylated form of the Tau protein. In addition, we found a reduction in NeuN and GFAP immunocontent. These results represent the first approach to the hepatotoxic and neural effects of foetal and adult MeHg exposure

Oral administration of carvacrol/β-cyclodextrin complex protects against 6-hydroxydopamine-induced dopaminergic denervation

Carvacrol (CARV) presents valuable biological properties such as anti-inflammatory and antioxidant activities. However, pharmacological uses of CARV are largely limited due to disadvantages related to solubility, bioavailability, preparation and storage processes. The complexation of monoterpenes with β-cyclodextrin (β-CD) increases their stability, solubility and oral bioavailability. Here, the protective effect of oral treatment with CARV/β-CD complex (25 μg/kg/day) against dopaminergic (DA) denervation induced by unilateral intranigral injection of 6-hydroxydopamine (6-OHDA - 10 μg per rat) was analyzed, in order to evaluate a putative application in the development of neuroprotective therapies for Parkinson's disease (PD). Pretreatment with CARV/β-CD for 15 days prevented the loss of DA neurons induced by 6-OHDA in adult Wistar rats. This effect may occur through CARV anti-inflammatory and antioxidant properties, as the pretreatment with CARV/β-CD inhibited the release of IL-1β and TNF-α; besides, CARV prevented the increase of mitochondrial superoxide production induced by 6-OHDA in cultured SH-SY5Y cells. Importantly, hepatotoxicity or alterations in blood cell profile were not observed with oral administration of CARV/β-CD. Therefore, this study showed a potential pharmacological application of CARV/β-CD in PD using a non-invasive route of drug delivery, i.e., oral administration

Effects Of Methylmercury And Retinol Palmitate Co-Administration In Rats During Pregnancy And Breastfeeding: Metabolic And Redox Parameters In Dams And Their Offspring

Ubiquitous low-dose methylmercury (MeHg) exposure through an increased fish consumption represents a global public health problem, especially among pregnant women. A plethora of micronutrients presented in fish affects MeHg uptake/distribution, but limited data is available. Vitamin A (VitA), another fish micronutrient is used in nutritional supplementation, especially during pregnancy. However, there is no information about the health effects arising from their combined exposure. Therefore, the present study aimed to examine the effects of both MeHg and retinyl palmitate administered on pregnant and lactating rats in metabolic and redox parameters from dams and their offspring. Thirty Wistar female rats were orally supplemented with MeHg (0,5 mg/kg/day) and retinyl palmitate (7500 µg RAE/kg/day) via gavage, either individually or in combination from the gestational day 0 to weaning. For dams (150 days old) and their offspring (31 days old), glycogen accumulation (hepatic and cardiac) and retinoid contents (plasma and liver) were analyzed. Hg deposition in liver tissue was quantified. Redox parameters (liver, kidney, and heart) were evaluated for both animals. Cytogenetic damage was analyzed with micronucleus test. Our results showed no general toxic or metabolic alterations in dams and their offspring by MeHg-VitA co-administration during pregnancy and lactation. However, increased lipoperoxidation in maternal liver and a disrupted pro-oxidant response in the heart of male pups was encountered, with apparently no particular effects in the antioxidant response in female offspring. GST activity in dam kidney was altered leading to possible redox disruption of this tissue with no alterations in offspring. Finally, the genomic damage was exacerbated in both male and female pups. In conclusion, low-dose MeHg exposure and retinyl palmitate supplementation during gestation and lactation produced a potentiated pro-oxidant effect, which was tissue-specific. Although this is a pre-clinical approach, we recommend precaution for pregnant women regarding food consumption, and we encourage more epidemiological studies to assess possible modulations effects of MeHg-VitA co-administration at safe or inadvertently used doses in humans, which may be related to specific pathologies in mothers and their children

Exposição ao metilmercúrio e palmitato de retinol desencadeia distúrbios hepáticos e neurobiológicos em diferentes etapas do desenvolvimento de ratos Wistar

O metilmercúrio (MeHg) é um derivado orgânico biocumulativo do mercúrio (Hg) que afeta o meio ambiente e representa um grave problema de saúde pública, principalmente para comunidades ribeirinhas da América do Sul. Já a vitamina A (VitA) é um nutriente essencial utilizado mundialmente na dieta normal, alimentos processados e suplementos. O MeHg é um agente neurotóxico e sua toxicidade desencadeia alterações sistêmicas e no sistema nervoso central em diferentes etapas do desenvolvimento. Nesse trabalho, foi utilizado o modelo in vivo a fim de compreender como a exposição ao MeHg e a VitA no período fetal e amamentação poderia afetar os efeitos de uma re-exposição ao MeHg na fase adulta dos mesmos animais. No artigo 1 desta tese foi investigado os efeitos hepáticos e neurobiológicos da exposição fetal/amamentação/fase adulta ao MeHg em ratos Wistar. No artigo 2, foi investigado parâmetros de estresse oxidativo e suscetibilidade a danos no DNA de ratos Wistar expostos ao MeHg e VitA em diferentes etapas do desenvolvimento, do feto a fase adulta. Nossos resultados mostraram que ambos os grupos tratados com MeHg apresentaram perda da memória de longo prazo, reatividade emocional e diminuição da percepção visuo-espacial. A exposição ao MeHg em diferentes períodos de exposição induz diminuição do consumo de ração padrão e consequente perda de peso. A préexposição fetal e durante a amamentação afeta o clearence de Hg no fígado, consequente acúmulo de glicogênio e hepatoxicidade. Tanto a exposição simples como dupla ao MeHg causam dano a biomoléculas via formação de ERO e não através do desequilíbrio redox nos tecidos avaliados, e a exposição fetal a VitA e VitA+MeHg reduziu a lipoperoxidação. Além disso, os danos ao DNA causados pela exposição ao MeHg em ambos períodos são irreversíveis e com potencial mutagênico. No entanto, os grupos VitA e VitA+MeHg apresentaram menor sensibilidade a danos ao DNA. MeHg modulou a via AKT / GSK3β / mTOR e a forma fosforilada da proteína Tau. Foi observado redução no imunoconteúdo de NeuN e GFAP e aumento do imunoconteúdo de Iba1 e RAGE, sugerindo um processo de neurodegeneração. Em conclusão, a exposição ao MeHg em diferentes fases da vida desencadeia efeitos crônicos no fígado e sistema nervoso central e a exposição recorrente é um agravante para desenvolvimento de patologias irreversíveis como processos neurodegenerativos. O palmitato de retinol demonstrou ter efeitos benéficos nos casos de intoxicação de MeHg a doses baixas, especialmente no sistema nervoso central. O mecanismo bioquímico dos metabolitos ativos do palmitato de retinol e sua relação com MeHg precisam ser esclarecidos em estudos futuros. Correlação com dados epidemiológicos também precisa ser investigada. De acordo com nossos resultados deve haver uma melhor e maior orientação sobre hábitos alimentares nas populações materna e infantil.Methylmercury (MeHg) is a biocumulative organic derivative of mercury (Hg) that affects the environment and represents a serious public health problem, especially for riverside communities in South America. Vitamin A (VitA) is an essential nutrient used worldwide in the normal diet, processed foods and supplements. MeHg is a neurotoxic agent and its toxicity triggers systemic and central nervous system changes at different stages of development. In this work, the in vivo model was used in order to understand how exposure to MeHg and VitA in the fetal and breastfeeding period could affect the effects of a re-exposure to MeHg in the adult phase of the same animals. In article 1 of this thesis, the hepatic and neurobiological effects of fetal exposure / breastfeeding / adult phase to MeHg in Wistar rats were investigated. In Article 2, parameters of oxidative stress and susceptibility to DNA damage in Wistar rats exposed to MeHg and VitA in different were investigated. developmental stages, from fetus to adulthood. Our results showed that both groups treated with MeHg showed loss of long-term memory, emotional reactivity and decreased visual-spatial perception. Exposure to MeHg in different periods of exposure induces a decrease in the consumption of standard feed and consequent weight loss. Fetal and breastfeeding pre-exposure affects Hg clearance in the liver, resulting in accumulation of glycogen and hepatoxicity. Both single and double exposure to MeHg cause damage to biomolecules via ROS formation and not through redox imbalance in the evaluated tissues, and fetal exposure to VitA and VitA + MeHg reduced lipoperoxidation. In addition, DNA damage caused by exposure to MeHg in both periods is irreversible and has a mutagenic potential. However, the VitA and VitA + MeHg groups were less sensitive to DNA damage. MeHg modulated the AKT / GSK3β / mTOR pathway and the phosphorylated form of the Tau protein. A reduction in the immunocontent of NeuN and GFAP and an increase in the immunocontent of Iba1 and RAGE were observed, suggesting a process of neurodegeneration. In conclusion, exposure to MeHg at different stages of life triggers chronic effects on the liver and central nervous system and recurrent exposure is an aggravating factor for the development of irreversible pathologies such as neurodegenerative processes. Retinol palmitate has been shown to have beneficial effects in cases of low dose doses of MeHg, especially in the central nervous system. The biochemical mechanism of the active metabolites of retinol palmitate and their relationship with MeHg need to be clarified in future studies. Correlation with epidemiological data also needs to be investigated. According to our results, there should be better and greater guidance on eating habits in the maternal and child populations