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Efectos de los pesticidas organoclorados sobre la neurotransmisión glutamatérgica en cultivos primarios neuronales. Interacciones con el sistema neuroendocrino.

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Universitat de Barcelona. Facultat de Medicina

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Los pesticidas organoclorados (POCs) son compuestos altamente persistentes en el medio ambiente y dada su capacidad de acumularse en los tejidos grasos animales se biomagnifican a lo largo de la cadena trófica. Estos contaminantes ambientales son antagonistas del receptor GABAA, lo que les confiere sus propiedades convulsivas tras una intoxicación aguda. 

En este estudio hemos planteado la hipótesis de que la exposición prolongada al pesticida dieldrín en cultivos primarios de neuronas corticales podría alterar la funcionalidad, expresión o localización de los receptores de glutamato como consecuencia del bloqueo mantenido del receptor GABAA. La exposición durante 6 días in vitro a una concentración no citotóxica (60nM) de dieldrín produjo la internalización de los receptores NMDA que contienen la subunidad NR2B (NR1/NR2B), pero no NR2A, y disminuyó también los niveles del receptor metabotrópico de glutamato 5 (mGluR5). El tratamiento con los neuroesteroides estradiol o alopregnanolona previno la reducción de los receptores NR1/NR2B en la membrana inducida por el dieldrín. Además, la exposición prolongada a 200nM dieldrin disminuyó la expresión génica de NR2A, efecto que fue revertido sólo por alopregnanolona. En neuronas corticales maduras, el dieldrín causó el truncamiento de NR2B mediado por las calpaínas y redujo la interacción de ésta subunidad con SAP102, efecto de nuevo prevenido por alopregnanolona. A pesar de que ambas hormonas restauraron la funcionalidad del receptor NMDA, alopregnanolona (pero no estradiol) revirtió tanto la inhibición del receptor GABAA como la muerte neuronal causadas por el dieldrín. 

Posteriormente, estudiamos los efectos de dieldrín, endosulfán y lindano sobre los receptores de estrógenos (ER) en cultivos primarios de neuronas corticales y de células granulares de cerebelo (CGC). Todos ellos inhibieron la unión de [3H]-estradiol en ambos tipos neuronales, siendo el dieldrín en CGC aquel con mayor afinidad sobre el ER. Además, dieldrín y endosulfán causaron un aumento de la fosforilación de Akt en neuronas corticales, efecto que fue inhibido por el antagonista de ERβ, PHTPP. En cambio, la fosforilación de Akt y ERK1/2 inducida por dieldrín en CGC fue mediada por la activación múltiple de ERα, ERβ, y GPR30. El lindano inhibió el efecto del estradiol sobre estas kinasas. En neuronas corticales, los tres pesticidas activaron ERK1/2 a través de los receptores GABAA y de glutamato. La exposición a largo plazo a los POCs redujo los niveles de ERα pero no de ERβ. 

Finalmente, comparamos la neurotoxicidad de los POCs en CGC y neuronas corticales. El dieldrín y el endosulfán fueron más tóxicos que el lindano en ambos cultivos. Se observó también que las CGC maduras son más sensibles que las neuronas corticales a la neurotoxicidad inducida por los POCs. Por el contrario, las neuronas corticales inmaduras, especialmente las glutamatérgicas, fueron más susceptibles a la exposición prolongada a concentraciones bajas de estos pesticidas. Además, la fosforilación de Akt y ERK1/2 se vio disminuida tras 24 horas de exposición a dieldrín o endosulfan en CGC. El tratamiento con estradiol e insulina previno la muerte apoptótica mediada por caspasa-3 causada por estos pesticidas a través de la activación conjunta de ERK1/2 y Akt. 

Este trabajo confirma que el bloqueo permanente del receptor GABAA por dieldrín provoca una reducción de la neurotransmisión glutamatérgica, lo que podría afectar a funciones cerebrales como la memoria y el aprendizaje. Además, los POCs son capaces de mimetizar o inhibir algunas de las acciones no genómicas del estradiol, lo que puede interferir con la señalización fisiológica de esta hormona en el cerebro. Este estudio revela también la susceptibilidad específica de las neuronas glutamatérgicas frente a la exposición prolongada a estos contaminantes y desvela los mecanismos moleculares por los cuales los POCs producen la muerte de estas neuronas.

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Efectos de los pesticidas organoclorados sobre la neurotransmisión glutamatérgica en cultivos primarios neuronales. Interacciones con el sistema neuroendocrino.