Efectos de la exposición prenatal a contaminantes presentes en los alimentos (PCBs y metilmercurio) sobre la capacidad de aprendizaje en ratas. Papel de las alteraciones en la función de la via glutamato-oxido nitrito-GMP cíclico en el cerebelo.

Prenatal exposure to polychlorinated biphenyls (PCBs) or methyl-mercury contaminating food may affect brain development, leading to long-term alterations in cognitive function. Both types of contaminants, PCBs and methyl-mercury, are often present in the same food samples, especially fish in some polluted areas. Exposure to combinations of neurotoxicants may exert different effects on the developing nervous system than exposure to individual contaminants. Developmental exposure (during pregnancy and lactation) to PCB126 or PCB153 impairs learning ability when the rats are 3 months old. Impairment of learning seems to be a consequence of impairment of the function of the glutamate-nitric oxide-cGMP pathway in brain in vivo. The aims of the present work were 1) to assess whether perinatal exposure to MeHg also affects the function of the glutamate-NO-cGMP pathway in brain in vivo as analyzed by in vivo brain microdialysis and/or the ability to learn the Y maze task when the rats are 3 months old, and 2) to assess whether perinatal exposure to combinations of MeHg with PCB153 or PCB126 potentiates, decreases or does not modify the effects of the individual neurotoxicants. Perinatal exposure to PCB126, PCB153 or MeHg impaired the function of the glutamate-NO-cGMP pathway in cerebellum and learning ability. However, co-exposure to PCB126+MeHg or PCB153+MeHg did not impair the pathway or learning ability. Performing the same experiments on 8 months old rats we observed that Y maze performance and the function of the glutamate-NO-cGMP pathway in 3-months-old exposed rats is similar to 8-month-old control rats, but do not worsen with age, suggesting an acceleration of aging effects in this pathway and task performance by exposure to these neurotoxicants. We have also used cerebellar granule cells cultures to assess molecular effects on the Glu-NO-cGMP pathway in vitro. In vitro chronic exposure to these neurotoxicants does reduce the function of the Glu-NO-cGMP pathway, but the combination of PCBs with MeHg do not reproduce the protective effect observed in vivo. This could be due to the absence of astrocytes in culture or the modulatory effects of synapses and signal transduction pathways triggered in vivo that cannot be reproduced in our in vitro model.

RESUMEN Estudiamos los efectos que la exposición Metilmercurio (MeHg) y los bifenilos policlorados PCB153 y PCB126, durante la gestación y lactancia, a tiene sobre la capacidad de aprendizaje en ratas adultas y la relación de las alteraciones causadas con la función de la vía glutamato-óxido nítrico-GMP cíclico en el cerebro. Tanto el MeHg como los PCBs (de la familia de los hidrocarburos aromáticos halogenados) son contaminantes de gran persistencia en el medio ambiente. Se incorporan a la cadena trófica y se concentran especialmente en pescados, mariscos y mamíferos marinos, lo cual supone la exposición de la población humana a estas sustancias. Estos contaminantes son neurotóxicos asociados alteraciones cognitivas y motoras en niños y animales de laboratorio y existe preocupación ante los posibles efectos que la exposición a mezclas de los mismos, caso frecuente en la dieta, pueda tener. Se sabe que estas sustancias producen alteraciones en el citoesqueleto, estrés oxidativo, alteraciones de membrana y de transduccion de señales, disminución en la síntesis de proteínas y alteraciones en la neurotransmisión (dopamina, GABA, glutamato). El sistema nervioso en desarrollo es muy vulnerable a los neurotóxicos debido a la ausencia de barrera hematoencefálica y a los procesos de desarrollo que son regulados por señales químicas. Estos estudios se llevaron a cabo en ratas nacidas de madres expuestas durante la gestación y la lactancia (G7-PND21) a: Vehículo (control): 5g Transgel y DMSO (5 ul/Kg/día); MeHg, Chloride: 0,5 mg/kg/día; PCB153: 1 mg/Kg/día PCB126: 100 ng/Kg/día; PCB153+MeHg: 1 y 0,5 mg/kg/día respectivamente; PCB126+MeHg: 100 ng y 0,5 mg/kg/día respectivamente. La exposición perinatal a MeHg, PCB153 o PCB126 disminuye la capacidad de las ratas para aprender la tarea del laberinto en Y y la función de la vía Glu-NO-GMPc en cerebelo a los 3 meses de edad. Sin embargo, la exposición a combinaciones de MeHg con PCB153 o PCB126 no afecta a la capacidad de aprendizaje en el laberinto en Y ni la función de la vía Glu-NO-GMPc a esta edad. Realizamos estos mismos estudios en ratas de 8 meses para determinar la influencia de la edad: En las ratas control, tanto la función de la vía Glu-NO-GMPc como la capacidad de aprendizaje en el laberinto en Y se deterioran fisiológicamente con la edad. En las ratas expuestas prenatalmente a PCB153, PCB126, MeHg o PCB126 + MeHg la función de la vía Glu-NO-GMPc y la capacidad de aprendizaje no disminuyen a los ocho meses en comparación con los tres meses de edad, ya que están a los tres meses están al nivel de ratas más viejas. Para profundizar en el mecanismo molecular de las alteraciones observadas realizamos cultivos de neuronas granulares de cerebelo La exposición a MeHg, PCB126 o PCB153 in vitro reduce la activación de la vía glutamato-óxido nítrico-GMPc por NMDA en neuronas de cerebelo en cultivo reproduciendo los resultados obtenidos en cerebelo in vivo. Sin embargo, las combinaciones de PCBs con MeHg ensayadas no reproducen los resultados obtenidos in vivo. En el estudio de los mecanismos por los que estos compuestos alteran la función de la vía Glu-NO-GMPc hemos comprobado que la exposición crónica a PCB153 o PCB126 in vitro aumenta los niveles basales de GMPc. La exposición crónica in vitro a PCB153 o a MeHg reduce la activación de la guanilato ciclasa soluble por NO, pudiendo ser esta la causa de la disminución de la función de la vía Glu-NO-GMPc. El PCB126 disminuye la función de la vía Glu-NO-GMPc sin afectar la activación de la guanilato ciclasa por el NO, indicando que los mecanismos por los que el PCB126 y el PCB153 afectan la función de esta vía son diferentes. __________________________________________________________________________________________________