Modula??o da neurotransmiss?o colin?rgica como resposta aos efeitos causados pela exposi??o a nanopart?culas de ?xido de ferro revestidas com dextran-aminado utilizando zebrafish (Danio rerio) como modelo de estudo

Abstract

Made available in DSpace on 2015-04-14T14:51:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 451666.pdf: 1289575 bytes, checksum: 022edd4e2e930676c57fc69c0dc3e849 (MD5) Previous issue date: 2013-07-24Superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) are of great interest in nanomedicine due to their capability to act simultaneously as a contrast agent in magnetic resonance imaging and as a targeted drug delivery system with good biocompatibility. At present, one of the biggest concerns about the use of SPIONs remains around its toxicity. For this reason, it is important to establish the safe upper limit for each use. In the present study, SPION coated with cross-linked and aminated dextran (CLIO-NH2) were synthesized by the co-precipitation method and characterized by transmission electron microscopy (TEM) and light scattering dynamics. The analysis of the elementary composition of the solution at the end of the synthesis was also performed. The magnetite core size was 5.5 ? 1.4 nm, on a concentration of 10 mg Fe-NPs/ml. We have evaluated the effects of different CLIO-NH2 doses (20, 50, 100, 140 and 200 mg/kg) as a function of time after exposure (one, 16, 24 and 48 hours) on AChE activity and ache expression in zebrafish brain. At tested concentrations, only the animals exposed to 200 mg/kg, and assessed 24 h after administration of the nanoparticles, have shown decreased AChE activity. These values returned to control levels after 48 h of exposition, indicating a transitory toxical effect. The RT-qPCR results suggested that inhibition of brain AChE is not directly related with the transcriptional control, and it was probably due to post-transcriptional events. Once ACh is recognized to play an important role in the regulation of locomotor control, we further evaluated parameters of zebrafish swimming activity. CLIO-NH2 at 200mg/kg, evaluated after 24 h, also impaired all the tested parameters of zebrafish swimming activity, i.e. decreased traveled distance, mean speed, number of line crossings, and turn angle. We further investigated the iron accumulation in zebrafish brain by ICP-MS, and a significant higher level of ferric iron was found in zebrafish brains exposed to CLIO-NH2. In summary, the results presented herein provide further experimental evidence that exposure to high doses of dextran-coated iron oxide nanoparticles can be transiently neurotoxic.Nanopart?culas superparamagn?ticas de ?xido de ferro (SPIONs) s?o de grande interesse na nanomedicina, devido ? sua capacidade para agir, simultaneamente, como um agente de contraste em imagem por resson?ncia magn?tica e como um sistema de entrega de f?rmacos espec?ficos, possuindo boa biocompatibilidade. Atualmente, uma das maiores preocupa??es com a utiliza??o de SPIONs permanece em torno da sua toxicidade e, por esta raz?o, ? importante estabelecer um limite de seguran?a para sua utiliza??o. Neste estudo, SPIONs revestidas com dextran-aminado (CLIO-NH2) foram sintetizados pelo m?todo de co-precipita??o e caracterizadas por microscopia eletr?nica de transmiss?o (MET) e din?mica de espalhamento de luz. A an?lise da composi??o elementar da solu??o no final da s?ntese foi tamb?m realizada. O tamanho do n?cleo de magnetite foi de 5,5 ? 1,4 nm, com uma concentra??o de 10 mg Fe-NPs/ml. Foram avaliados o efeito de diferentes doses de CLIO-NH2 (20, 50, 100, 140 e 200 mg/kg), ap?s a exposi??o de CLIO-NH2 (em uma, 16, 24 e 48 h), sobre a atividade de AChE e sobre a express?o de ache em c?rebro de peixe-zebra. Nas concentra??es testadas, apenas os animais expostos a 200 mg/kg, testados 24 h ap?s a administra??o das nanopart?culas, demonstraram diminui??o da atividade da AChE. Quarenta e oito horas ap?s exposi??o a CLIO-NH2 os valores voltaram aos n?veis controle, indicando um efeito t?xico transit?rio. Os resultados de RT-qPCR sugerem que a inibi??o da AChE no c?rebro n?o est? diretamente relacionada com o controle da transcri??o e que esta relacionada com a modula??o de eventos p?s-transcricionais. Uma vez que a ACh ? reconhecida por desempenhar um papel importante na regula??o do controle locomotor, foram avaliados par?metros da atividade da nata??o do peixe-zebra. CLIO-NH2, ? 200 mg/kg, ap?s 24 h de tratamento, tamb?m prejudicou todos os par?metros testados de comportamento de nado, ocorrendo diminui??o da dist?ncia percorrida, velocidade, n?mero de cruzamentos de linha e ?ngulo de virada. Ainda foi analisado o ac?mulo de ferro no c?rebro de peixe-zebra, por ICP-MS, onde um n?vel significativamente maior de ferro f?rrico foi encontrado nos c?rebros de peixe-zebra expostos a CLIO-NH2 nas mesmas condi??es experimentais (200 mg/kg e 24 h de exposi??o). Concluindo, os resultados apresentados fornecem evid?ncias de que doses elevadas de nanopart?culas de ?xido de ferro, revestidas com dextran-aminado, podem produzir neurotoxicidade transit?ria, coincidente com n?veis cerebrais elevados de ferro, bem como as altera??es comportamentais