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Previous issue date: 2017-12-13 / O Alumínio (Al) é o metal de maior exposição humana, no entanto os efeitos do metal em nível de exposição humana ainda são pouco conhecidos. Assim, o objetivo desse estudo foi investigar os efeitos da exposição ao Al por 60 dias em dose equivalente a exposição humana ao metal através da dieta sobre o Sistema Nervoso Central (SNC), Sistema Nervoso Periférico (SNP), sistema reprodutor masculino e sistema cardiovascular e, comparar com os efeitos de uma exposição alta ao metal com efeitos tóxicos conhecidos. Para isso, ratos Wistar com 3 meses de idade foram divididos em: 1) Grupo 1: baixas doses de Al, onde durante 60 dias os ratos receberam por água de beber: a) Controle – água ultrapura; b) Al na dose de 1,5 mg/kg de peso corporal e, c) Al na dose de 8,3 mg/kg de peso corporal e, 2) Grupo 2: alta dose de Al, onde durante 42 dias os ratos receberam por gavagem: a) Controle – água ultrapura; b) Al na dose de 100 mg/kg de peso corporal. O tratamento com Al mesmo em baixas doses prejudicou a memória de reconhecimento de objetos e promoveu o desenvolvimento de catalepsia nos ratos. Somado a isso, a exposição ao Al aumentou os níveis de espécies reativas de oxigênio (EROs) e de peroxidação lipídica, reduziu a capacidade antioxidante e inibiu a atividade da acetilcolinesterase no hipocampo dos animais. No SNP, o Al promoveu o desenvolvimento de alodínea mecânica, aumentou o estresse oxidativo sistêmico, induziu inflamação com recrutamento de macrófagos e, o metal foi capaz de depositar-se entre as fibras do nervo ciático. Já no sistema reprodutor masculino, a exposição ao Al reduziu a contagem espermática, a motilidade e a produção diária de espermatozides, aumentou a porcentagem de espermatozoides com anormalidades morfológicas, alterou a estrutura testicular, aumentou os níveis de estresse 14
oxidativo e a inflamação testicular, demonstrando que uma baixa concentração do metal nos testículos (3.35 μg/g) é o suficiente para comprometer a espermatogênese e a qualidade dos gametas masculinos. No sistema cardiovascular, o Al aumentou a pressão arterial sistólica, reduziu a resposta vasodilatadora a acetilcolina, aumentou a resposta vasoconstritora a fenilefrina, reduziu a modulação endotelial na resposta vasoconstritora, reduziu a biodisponibilidade de óxido nítrico, o envolvimento dos canais de potássio nas respostas vasculares e aumentou a produção de EROs principalmente via NAD(P)H oxidase e de prostanóides contráteis da via da COX-2. A exposição ao Al aumentou o estresse oxidativo em artérias aorta e mesentérica, reduziu a expressão de mRNA de eNOS e SOD1 e aumentou a expressão da isoforma da NAD(P)H oxidase 1, COX-2 e a expressão de TXA-2 R. Tomados em conjunto, nossos dados demonstram que a exposição subcrônica ao Al por 60 dias em baixa dose, que reflete a exposição humana ao metal através da dieta, alcança um limiar tóxico suficiente para promover efeitos adversos no SNC, SNP, sistema reprodutor masculino e sistema cardiovascular. Além disso, os efeitos de uma exposição em baixa dose são praticamente os mesmos de uma exposição alta ao metal. / Aluminum (Al) is the most important environmental and human contaminant. While a good deal of research has been conducted on the acute toxic effects of Al, little is known about the effects of longer-term exposure at human dietary Al levels. Therefore, the purpose of this study was to investigate the effects of 60-day Al exposure at low doses on Central Nervous System (CNS), Peripheral Nervous System (PNS), male reproductive system and cardiovascular system for comparison with a model of exposure known to produce toxicity in rats. Three-month-old male Wistar rats were divided into two major groups: 1) Grou 1, low aluminum levels - rats were treated orally by drinking water for 60 days as follows: a) Control – received ultrapure drinking water; b) Aluminum at 1.5 mg/kg b.w. and c) Aluminum at 8.3 mg/kg b.w. and 2) Group 2, high aluminum level - rats were treated through oral gavages for 42 days as follows: a) Control – received ultrapure water; b) Aluminum at 100 mg/kg b.w. Al treatment even at low doses promoted recognition memory impairment seen in object recognition memory testing and catalepsy behavior in rats. Moreover, Al increased hippocampal reactive oxygen species (ROS) and lipid peroxidation levels, reduced antioxidant capacity and decreased acetylcholinesterase activity. On PNS, Al promoted the development of mechanical allodynia, increased inflammation in the sciatic nerve, systemic oxidative stress and, is able to be retained in the sciatic nerve. Regarding the male reproductive system, Al decreased sperm count, daily sperm production, sperm motility, normal morphological sperm, impaired testis histology; increased oxidative stress in reproductive organs and inflammation in testis, showing that low concentrations of Al in testes (3.35 μg/g) are sufficient to impair
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spermatogenesis and sperm quality. On cardiovascular system, Al increased systolic blood pressure, decreased acetylcholine-induced relaxation, increased response to phenylephrine, decreased endothelial modulation of vasoconstrictor responses, the bioavailability of nitric oxide, the involvement of potassium channels on vascular responses, as well as increased ROS production from NAD(P)H oxidase and contractile prostanoids mainly from COX-2 in both aorta and mesenteric resistance arteries (MRA). Al exposure increased vascular ROS production and lipid peroxidation as well as altered the antioxidant status in aorta and MRA. Al decreased vascular eNOS and SOD1 mRNA levels and increased the NAD(P)H oxidase 1, COX-2 and TXA-2 R mRNA levels. Taken together, our data demonstrate that 60-day subchronic exposure to low doses of Al from feed and added to the water, which reflect human dietary Al intake, reaches a threshold sufficient to promote adverse effects on SNC, PNS, male reproductive system and cardiovascular system. Moreover, these effects were almost the same as Al exposure at much higher levels.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:10.1.0.46:riu/3363 |
| Date | 13 December 2017 |
| Creators | Martinez, Caroline Silveira |
| Contributors | Wiggers, Giulia Alessandra, Castro, Marta Miguel |
| Publisher | Universidade Federal do Pampa, Doutorado em Bioquímica, UNIPAMPA, Brasil, Campus Uruguaiana |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UNIPAMPA, instname:Universidade Federal do Pampa, instacron:UNIPAMPA |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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