Resumen de Organofosforados: consecuencias moleculares y comportamentales a corto y a largo plazo.
Organofosforados: Consecuencias moleculares y comportamentales a corto y a largo plazo Los compuestos organofosforados (OPs) son un grupo muy importante de plaguicidas usados en agricultura, en industria y en el ámbito doméstico tanto en los países desarrollados como en aquellos en vías de desarrollo (Maroni et al., 2000; Pope, 1999). Estos compuestos contienen propiedades altamente tóxicas para la salud humana. El principal mecanismo de acción, pero no el único, es la inhibición de la enzima acetilcolinesterasa (AChE), esta enzima es la responsable de degradar a la acetilcolina (Lotti, 2001; Richardson, 1995). Se sabe que los mecanismos colinérgicos juegan un papel clave en las funciones cognitivas que están alteradas tras la exposición a OPs (Deiana et al., 2011), aunque este papel aún no está claro. En el sistema nervioso central, la acetilcolina es fundamental para una multitud de funciones (Deiana et al., 2011), como es la conducta (Moretto et al., 2010). Los OPs pueden afectar de manera adversa, a una o más de estas funciones (Moretto et al., 2010). Varios estudios han informado sobre la relación entre daños cognitivos y la exposición a OPs, tanto a corto plazo (Bushnell y Moser, 2006; Bushnell et al., 2001; López-Crespo et al., 2007) como a largo plazo (Cañadas et al., 2005; Cardona et al., 2006, 2011; Sánchez-Santed et al., 2004). Algunas publicaciones también han mostrado los efectos crónicos tras la administración repetida a bajas dosis de OPs (Middlemore-Risher et al., 2010; Terry et al. 2012); siendo la exposición a través de la dieta la menos investigada hasta el momento (Moser et al., 2005; Samsam et al., 2005), a pesar de que dieta es la principal ruta de exposición no ocupacional para la población general (Eaton et al., 2008).
Mientras que los efectos cognitivos a corto plazo podrían ser atribuidos a la inhibición de la AChE, los mecanismos que subyacen a los efectos a largo plazo o crónicos no están bien establecidos.
La presente Tesis Doctoral ha ido dirigida a evaluar estos diferentes mecanismos de acción implicados, tanto en las alteraciones a corto plazo como a largo plazo. Para ello, se han administrado dosis de 250 mg/kg de clorpirifós (CPF), 1.5 mg/kg de diisopropilfluorosfato (DFP) y 1.5 mg/kg de paratión (PTN). Además, se ha incluido un estudio sobre los efectos de la exposición crónica en la dieta de 5 mg/kg/día de CPF. Con el fin de abordar la toxicidad a corto y a largo plazo tras la exposición aguda y crónica, hemos llevado a cabo dos tareas conductuales: (1) una tarea de aprendizaje espacial en el laberinto acuático de Morris, y (2) una tarea de descuento por demora para evaluar impulsividad de elección. Además, nuestros estudios han sido planeados para proporcionar una amplia caracterización bioquímica de diferentes mecanismos de acción posiblemente implicados. En este sentido, se ha llevado a cabo una precisa evaluación de las (3) formas de la AChE, tanto soluble como particulada, y la evaluación de (4) cambios en la expresión genética de la AChE. Seguidamente, la enzima (5) acilpéptido hidrolasa (APH) ha sido evaluada como una diana de acción alternativa, no colinérgica, para los OPs. Asimismo, la exposición a OPs puede conducir a la producción de estrés oxidativo. Para abordar este último posible mecanismo, se ha llevado a cabo la medición de la (6) peroxidación lípida en cerebro tras la exposición aguda a OPs.
Los resultados de la presente Tesis Doctoral han proporcionado información relevante sobre déficits cognitivos a corto plazo tras la exposición a CPF y PTN, también sobre los efectos cognitivos a largo plazo tras la exposición a CPF. De la misma manera, la exposición crónica en la dieta a CPF ha mostrado producir alteraciones cognitivas durante la exposición, y alteraciones emocionales una vez terminado el periodo de exposición. Sin embargo, el compuesto DFP no ha producido daño cognitivo en ninguno de los momentos evaluados. Para ninguno de los grupos tratados con OPs se han observado signos colinérgicos agudos, tan sólo descenso del peso corporal y actividad locomotora e hipotermia que han sido estabilizados en los primeros dos días, antes del comienzo de las tareas conductuales. Los resultados conductuales han ido acompañados por diferentes grados de inhibición de la AChE y APH en cerebro entero, y también en regiones cerebrales para los animales tratados con dosis agudas de CPF. El efecto en los niveles de APH en cerebro entero ha sido incluso más pronunciado para el grupo tratado con DFP. A estos resultados hay que añadir diferencias en el grado de inhibición en las formas de la AChE para los animales tratados con CPF, DFP y PTN. La mayor pérdida de tetrámeros unidos a membrana se ha dado tras la exposición crónica. La actividad de las formas de la AChE se ha recuperado tras la exposición aguda, sin embargo, no ha sido el caso para las formas unidas a membrana tras la exposición crónica. Asimismo, nuestros resultados han mostrado la inducción de estrés oxidativo tras la exposición aguda a CPF, DFP y PTN en hipocampo. No obstante, no se ha observado muerte neuronal tras la exposición aguda a CPF. Por último, nuestros datos han indicado cambios tanto a corto como a largo plazo en el ARNm de la AChE. La expresión del ARNm de la AChE-R ha aumentado a corto plazo tras la exposición aguda a PTN y la exposición crónica a CPF. A largo plazo, la administración aguda ha supuesto una disminución en la expresión del ARNm de la AChE-S para los grupos tratados con CPF, DFP y PTN y una disminución del ARNm de la AChE-R para los animales tratados con CPF y DFP.
En conclusión, la presente Tesis Doctoral proporciona datos relevantes sobre las consecuencias conductuales y neurotóxicas de la exposición a OPs, a través de la investigación del principal mecanismo de acción, la inhibición de la AChE, y otros mecanismos implicados. En conjunto, nuestros resultados sugieren la existencia de mecanismos y cursos temporales distintos en la toxicidad de los OPs. Dicha toxicidad podría estar mediada por los diferentes perfiles toxicocinéticos de los OPs empleados. Además, las diferencias en la distribución de las formas de la AChE junto con los cambios en el ARNm de la AChE, indican que la dinámica de la AChE no es la esperada, sugiriendo, a tenor de las propiedades no catáliticas para las formas de la AChE y de su función principal en la hidrólisis de la acetilcolina, un posible rol en la neurodegeneración inducida por organofosforados.
