Plaguicidas, aldehídos tóxicos y parkinsonismo

• Autores: Fernandez Hubeid, Lucía
• Año de publicación: 2024
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Virgolini, Miriam Beatriz; Cancela, Liliana Marina; Asís, Ramón; Sánchez, Mónica Silvina; Rayes, Diego Hernán
• Materia: Plaguicidas; Aldehídos; Toxicología; Enfermedad de Parkinson; Ecotoxicología; Farmacología
• Institución: Universidad Nacional de Córdoba

Tesis (Doctora en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2024
Fil: Fernandez Hubeid, Lucía. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.
Los plaguicidas conforman un grupo de sustancias químicas dirigidas al control de plagas. Su uso extensivo ha sido asociado a la contaminación ambiental afectando todos los componentes del ecosistema incluyendo a los seres humanos. En este sentido, fungicidas del tipo tiocarbamatos y su precursor benomilo comparten un mecanismo de toxicidad relacionado con la inhibición de las enzimas aldehído deshidrogenasas (ALDHs en mamíferos, ALHs en Caenorhabditis elegans. Este grupo de enzimas cumplen un rol clave en los organismos vivos metabolizando aldehídos tóxicos incluyendo al 4-hidroxi 2- nonenal (4-HNE) y 3,4-dihidroxifenilacetaldehído (DOPAL). Este último es un metabolito intermedio de la dopamina (DA), neurotransmisor involucrado en enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Parkinson (EP) que se caracteriza por la pérdida de neuronas dopaminérgicas en la sustancia nigra pars compacta (SNc). Se ha asociado su etiología a la teoría catecolaldehídica en la que la acumulación de DOPAL podría ser responsable de la neurodegeneración dopaminérgica. A este respecto, resulta crítico evaluar la funcionalidad de ALDH y las consecuencias de su inhibición en la patogénesis de la EP. Por otra parte, el abordaje combinado de factores ambientales como el fungicida benomilo y la carga genética determinada por la sobre expresión de la proteína alfa-sinucleína (αSYN) otorgará un valor agregado a los modelos experimentales. A este respecto, el invertebrado C. elegans se ha posicionado como una nueva aproximación metodológica (NAM) para la evaluación de la neurotoxicidad. Es un organismo pequeño, de fácil manipulación, elevada progenie y un ciclo de vida corto que permite realizar numerosos y variados abordajes en un organismo entero. En base a estos antecedentes, la hipótesis de este trabajo de tesis postula que la inhibición de la enzima ALDH por benomilo generará la acumulación de aldehídos tóxicos (con particular énfasis en DOPAL por su rol clave en el metabolismo de DA). Este escenario provocará alteraciones comportamentales, bioquímicas y neuroquímicas evidenciables en los diversos actores involucrados en este evento tóxico. Se espera que esta condición se vea empeorada en una cepa que sobre expresa la αSYN en neuronas dopaminérgicas, respondiendo al estudio del componente genético del modelo en la inducción de parkinsonismo. Por último, la administración de Alda-1, un activador específico de ALDH mejoraría las respuestas bioquímicas de los componentes del sistema redox de la célula en la situación del daño oxidativo tóxico inducido por benomilo. El objetivo general de este proyecto es evaluar las consecuencias de la inhibición de las enzimas ALDHs sobre la funcionalidad dopaminérgica y el entorno redox de la acumulación de DOPAL, producto de la inhibición de ALDHs, como consecuencia de la exposición a benomilo. Específicamente se propone evaluar el impacro de la exposición a benomilo en el organismo modelo C. elegans mediante : 1) valoración de la toxicidad sobre parámetros morfológicos y fisiológicos en las cepas salvaje N2 y en la cepa transgénica UA44; 2) analizar las consecuencias de la exposición a benomilo en la integridad y funcionalidad del sistema dopaminérgico; 3) la participación de las enzimas ALDH en la generación de estrés oxidativo como mecanismo de daño en las neuronas dopaminérgicas en respuesta a la exposición a benomilo así como el rol de Alda-1 (activador de la estas enzimas ALDH) en los parámetros bioquímicos evaluados. Gusanos en estadio L4 fueron expuestos durante 24 h a 10 o 100 μM de benomilo en medio líquido con agitación constante. En relación al primer objetivo, se observó que la exposición a 100 μM de benomilo indujo un aumento en la letalidad, una reducción en el tamaño del gusano y en la puesta de huevos respecto al grupo control o al expuesto a dimetilsulfóxido (DMSO), vehículo del fungicida. El análisis de estos parámetros evidencio una respuesta dosis-dependiente, donde benomilo 10 μM no mostró toxicidad a este nivel en tanto que la dosis más alta del fungicida indujo estas alteraciones en condiciones de baja letalidad. No se observaron diferencias entre grupos en la respuesta locomotora basal expresada por los gusanos como velocidad o distancia recorrida por minuto. El estudio de la integridad y funcionalidad del sistema dopaminérgico demostró alteraciones en la respuesta de enlentecimiento basal (BSR por sus siglas en inglés), una conducta dependiente de DA y alteraciones morfológicas en las neuronas dopaminérgicas evidenciadas en una mayor proporción de la población de gusanos expuestos a las dos dosis de benomilo acompañada de daños de mayor severidad. La activación lumínica, mediante herramientas de optogenética, de las neuronas dopaminérgicas en la cepa ZX909 demostró que la dosis más alta de benomilo afectó la respuesta a este estímulo, demostrando nuevamente la especificidad del daño a nivel del sistema dopaminérgico. El hecho que no se encontraran diferencias entre la cepa salvaje N2 y la transgénica que sobreexpresa αSYN en ninguno de los parámetros estudiados podría responder a que transgénica que sobreexpresa αSYN en ninguno de los parámetros estudiados podría responder a que la neurodegeneración que debería observarse en estos animales es progresiva y se manifiesta a edades más avanzadas de los gusanos, mientras que los ensayos experimentales en este trabajo fueron abordados en nematodos en estadío L4. Además, empleando animales genéticamente modificados con un gen reportero fluorescente rojo en neuronas dopaminérgicas y verde en la proteína ALH-1 se demostró la co-localización de ALH-1 en estas neuronas, proveyendo evidencia de la presencia de la enzima en neuronas dopaminérgicas. Asimismo, pudo demostrarse que benomilo, a las dos concentraciones ensayadas indujo la inhibición de ALH, efecto que fue revertido por la co- exposición a Alda-1, un activador de la enzima. Interesantemente, benomilo 100 μM aumentó la expresión proteica de ALH-1 (y del transcripto alh-1) en el gusano, efecto que no se vio modificado por Alda-1. Finalmente, el estudio de indicadores del balance redox arrojó un aumento en la actividad de lípidos peroxidados producto de la exposición a las dos concentraciones de benomilo, efectos que se vieron reducidos por Alda-1, al igual que la actividad de las enzimas antioxidantes catalasa (CAT) y superóxido dismutasa (SOD). Mientras que a expresión de la enzima detoxificante de fase II glutatión-S- transferasa (GST) mostró una tendencia a aumentar en respuesta a ambas dosis de benomilo pero sin diferencias significativas con respecto al grupo control. En conjunto estos resultados demuestran la capacidad de benomilo de inducir cambios en C. elegans a nivel molecular (representados por la inhibición de ALH), lo que podría relacionarse con alteraciones en la integridad y funcionalidad del sistema dopaminérgico y desbalance redox, aportando evidencias a la teoría catecolaldehídica de la EP en la que fungicidas como benomilo podrían participar en la patogénesis de esta enfermedad neurodegenerativa.
2026-11-30
Fil: Fernandez Hubeid, Lucía. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.