Efectos neurotóxicos provocados por la co-exposición de arsénico y flúor en crías de ratas expuestas durante la gestación y la lactancia

Abstract

El arsénico (iAs) y el flúor (F) son dos de los contaminantes inorgánicos más importantes que se encuentran omnipresentes en el medio ambiente. En numerosos países del mundo, entre ellos Argentina, existe una amplia franja poblacional susceptible a enfermedades como consecuencia de la exposición a estos elementos a través del consumo de agua. Cuando dos tóxicos diferentes son absorbidos en el cuerpo humano, pueden ejercer su acción en forma independiente, sinérgica, antagónica e incluso, su combinación, puede producir efectos nuevos. En la literatura existen numerosas publicaciones que hacen referencia a la toxicidad individual de iAs y F, sin embargo, existe escasa información con respecto a los efectos ocasionados como consecuencia de la co-exposición. En este trabajo de tesis, nuestro objetivo fue investigar los efectos neurotóxicos provocados por la co-exposición de iAs/F en crías de ratas expuestas durante la gestación y la lactancia. Las ratas Wistar fueron expuestas a una combinación de 0.05 mg/L de iAs y 5 mg/L de F (Combinación A), o a una combinación de 0.10 mg/L iAs y 10 mg/L F (Combinación B). Se utilizaron crías de 45 y 90 días de edad, evaluándose la funcionalidad del sistema nervioso central (SNC) a nivel neuromotor, sensorial y autonómico mediante una batería de observaciones funcionales (BOF). También se estudió la actividad locomotora, la ansiedad, diferentes tipos de memoria y el comportamiento depresivo. Posteriormente, se realizaron diferentes estudios neuroquímicos, determinando los niveles de catalasa (CAT), transaminasas, tioles totales (SH- ), fosfatasa alcalina (ALP) y acetilcolinesterasa (AChE) en diferentes áreas cerebrales [corteza prefrontal (CPF), cuerpo estriado (CPu) e hipocampo (HPC)], con el fin de poder dilucidar los posibles mecanismos moleculares involucrados en los trastornos neuroconductuales. Los resultados obtenidos demostraron que la co-exposición de iAs/F realizada durante la gestación y la lactancia produce en las crías, un retraso en la madurez de los reflejos sensoriomotores y una disminución en la respuesta del reflejo nociceptivo. En las crías de 45 días se observó un efecto bifásico en la actividad locomotora de las hembras, disminución de la ansiedad, disminución de la memoria de corta y de larga duración (MCD y MLD) en ambos sexos y un efecto depresivo en las crías hembra. En las crías de 90 días, la co-exposición provocó un aumento en la actividad locomotora, disminución de la ansiedad, disminución en la MCD, MLD y en la memoria de reconocimiento, y un efecto depresivo en las hembras. Al realizar las determinaciones neuroquímicas, se observó un aumento del estrés oxidativo, manifestado por una disminución de la actividad catalásica y tioles totales, diversas alteraciones en las enzimas que participan en la vía glutamatérgica (AST y ALT) y una disminución en la actividad de AChE en las crías, que depende de la edad, el sexo y la combinación utilzada. Debido a que estos dos elementos se encuentran generalmente en forma conjunta, y que la población se encuentra expuesta a esta combinación, se consideró muy relevante iniciar este estudio para realizar una adecuada evaluación de riesgo sobre la población expuesta. Dicha información puede contribuir finalmente al establecimiento de límites máximos permitidos en aguas de consumo, cuidando la salud de la población.

Arsenic (iAs) and fluoride (F) are two of the most important inorganic pollutants that are ubiquitous in the environment. In numerous countries around the world, including Argentina, there is a wide segment of the population susceptible to diseases as a result of exposure to these elements through water consumption. When two different toxins are absorbed in the human body, they can exert their action independently or in a synergistic or antagonistic way, and even their combination can produce new effects. In the literature there are numerous publications that refer to the individual toxicity of iAs and F, however, there is little information regarding the effects caused as a consequence of the co-exposure. In this thesis work, our objective was to investigate the neurotoxic effects caused by co-exposure of iAs/F in rat offspring exposed during gestation and lactation. Wistar rats were exposed to a combination of 0.05 mg/L iAs and 5 mg/L F (Combination A), or to a combination of 0.10 mg/L iAs and 10 mg/L F (Combination B). Pups of 45 and 90 days of age were used, evaluating the functionality of the central nervous system (CNS) at the neuromotor, sensory and autonomic levels through Functional observational battery (BOF). Locomotor activity, anxiety, different types of memory and depressive behavior were also studied. Subsequently, different neurochemical studies were performed, determining the levels of catalase (CAT), transaminases, total thiols (SH-), alkaline phosphatase (ALP) and acetylcholinesterase (AChE) in different brain areas [prefrontal cortex (PFC), striatum (CPu) and hippocampus (HPC)], in order to elucidate the possible molecular mechanisms involved in neurobehavioral disorders. The results obtained demonstrated that the co-exposure of iAs/F carried out during pregnancy and lactation produces in the offspring a delay in the maturity of sensorimotor reflexes and a decrease in the response of the nociceptive reflex. In 45-day-old offspring, a biphasic effect was observed in the locomotor activity of females, a decrease in anxiety, a decrease in short- and long-term memory (MCD and MLD) in both sexes, and a depressive effect in female offspring in the forced swim test. In 90-day-old offspring, co-exposure caused an increase in locomotor activity, a decrease in anxiety, a decrease in MCD, MLD and recognition memory, and a depressive effect in females. When performing neurochemical determinations, an increase in oxidative stress was observed, manifested by a decrease in catalase activity and total thiols, various alterations in the enzymes that participate in the glutamatergic pathway (AST and ALT) and a decrease in AChE activity in offspring, which depends on age, sex and the combination used. Because these two elements are generally found together, and that the population is exposed to this combination, it was considered very relevant to initiate this study to carry out an adequate risk assessment on the exposed population. This information can ultimately contribute to the establishment of maximum limits allowed in drinking water, taking care of the health of the population