Avaliação in vitro da neurotoxicidade de inseticidas neonicotinóides

Abstract

Agrotóxicos são amplamente utilizados em atividades agropecuárias e em ambientes urbanos, levando ao aumento da exposição humana. Como o sistema nervoso é o alvo da maioria dos inseticidas, investigamos os efeitos da exposição a agrotóxicos nas habilidades de memória e aprendizagem. Foram revisados os artigos publicados na base de dados PubMed entre 2015 e 2021. N= 105 artigos foram incluídos (N= 91 estudos pré-clínicos e N= 14 estudos humanos). De forma geral, foram encontradas evidências de que a exposição a agrotóxicos pode estar associada ao comprometimento cognitivo. O imidacloprido e o tiametoxam são inseticidas neonicotinóides de primeira e segunda geração empregados em todo o mundo para proteção de cultivos. O modo de ação dos neonicotinóides ocorre através do agonismo dos receptores nicotínicos de acetilcolina pós-sinápticos (nAChRs). A exposição humana é elevada devido ao uso generalizado dos neonicotinóides e seu acúmulo sistêmico nos alimentos. Portanto, o último objetivo deste trabalho foi estudar a neurotoxicidade in vitro de formulações comerciais de imidacloprido (Much 600 FS® e Evidence 700 WG®) e tiametoxam (Actara 250 WG®) utilizando células de neuroblastoma humano SH-SY5Y diferenciadas. A citotoxicidade foi avaliada após 96 h de incubação através dos ensaios de redução do MTT e incorporação do VN. A produção de espécies reativas de oxigênio (ERO) e nitrogênio (ERN), o potencial de membrana mitocondrial, a expressão da proteína pró-apoptótica Bax e o modo de morte celular também foram avaliados. Em relação à citotoxicidade, os valores de EC50 encontrados foram 266,4, 653,2, 4175 mg/L para Much®, Actara® e Evidence®, respectivamente. Todos os inseticidas elevaram a produção de ERO e ERN, enquanto nenhuma alteração no potencial de membrana mitocondrial ou na expressão de Bax foi observada após 96 h de incubação. A investigação do modo de morte celular revelou um aumento de células apoptóticas precoces. Entre os produtos testados, Much® foi o mais citotóxico. No geral, os neonicotinóides mostraram-se potencialmente neurotóxicos, apoiando as preocupações sobre os riscos associados à exposição humana a esses inseticidas.

Pesticides are widely used in agricultural activities and in urban environments, leading to increased human exposure. As the nervous system is the target of most insecticides, we investigated the effects of exposure to pesticides on memory and learning abilities. Articles published in the PubMed database between 2015 and 2021 were reviewed. N= 105 articles were included (N= 91 preclinical and N= 14 human studies). In general, evidence was found that exposure to pesticides may be associated with cognitive impairment. Imidacloprid and thiamethoxam are first- and second-generation neonicotinoid insecticides employed worldwide for crop protection. Neonicotinoids mode of action occurs through the agonism of postsynaptic nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs). Human exposure is high due to the widespread use of neonicotinoids and their systemic accumulation in foods. Therefore, the last objective of this work was to study the in vitro neurotoxicity of commercial formulations of imidacloprid (Much 600 FS® and Evidence 700 WG®), and thiamethoxam (Actara 250 WG®) using the differentiated human neuroblastoma SH-SY5Y cell line. Cytotoxicity was evaluated after 96 h incubation through the MTT reduction and NR uptake assays. Production of reactive oxygen (ROS) and nitrogen (RNS) species, mitochondrial membrane potential, the expression of the pro-apoptotic Bax protein and cell death mode were also evaluated. Regarding cytotoxicity, the EC50 values found were 266.4, 653.2, 4175 mg/L for Much®, Actara® and Evidence®, respectively. All insecticides increased ROS and RNS generation, while no change in mitochondrial membrane potential or Bax expression was observed after 96 h of incubation period. The investigation of the cell death mode revealed an increase in early apoptotic cells. Among the products tested, Much® was the most cytotoxic. Overall, neonicotinoids were shown to be potentially neurotoxic, supporting concerns about the risks associated with human exposure to these insecticides.