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Type: Tese
Title: Avaliação de biomarcadores de efeito e metabolômica com modulação da microbiota intestinal na exposição subcrônica de camundongos C57bl/6 à mistura de agrotóxicos: glifosato, imidacloprido e tebuconazol.
Other Titles: Evaluation of effect biomarkers and metabolomics with intestinal microbiota modulation in the subchronic exposure of C57bl/6 mice to a pesticide mixture: glyphosate, imidacloprid, and tebuconazole.
Authors: Mirna Maciel d'Auriol Souza
First Advisor: Leiliane Coelho André
First Co-advisor: Angélica Thomaz Vieira
First Referee: Isarita Martins Sakakibara
Second Referee: Carmen Ildes R. Fróes Asmus
Third Referee: Flaviano dos Santos Martins
metadata.dc.contributor.referee4: Karina Braga Gomes Borges
metadata.dc.contributor.referee5: Ana Paula Lucas Mota
Abstract: Os agrotóxicos são considerados desreguladores endócrinos e, por um período de exposição crônica, podem desencadear doenças metabólicas, como obesidade e diabetes mellitus. A exposição a estes compostos geralmente é por via oral com a ingestão de alimentos. O primeiro contato com o organismo é pelo trato gastrointestinal e, consequentemente, a microbiota intestinal que, quando afetada, ocorre a chamada disbiose. O objetivo deste trabalho foi avaliar a exposição subcrônica de uma mistura de agrotóxicos (imidacloprido, tebuconazol e glifosato) em baixas doses por meio do estudo de genotoxicidade e metabolômica untargeted e o impacto na microbiota com a modulação pelo probiótico Bifidobacterium longum 51A. Para isso, foram utilizados 4 grupos de animais: Controle (CTRL); Agrotóxicos (AGT); Probiótico (PROB) e Mistura e Probiótico (AGT+PROB). Os parâmetros avaliados foram: peso corporal; peso relativo dos órgãos (fígado, baço, rins e tecido adiposo periuterino); glicemia jejum; sensibilidade à insulina; colesterol total e triglicérides séricos; estresse oxidativo (peroxidação lipídica e atividade da superóxido dismutase); avaliação da atividade da mieloperoxidase (MPO), avaliação histopatológica (baço, intestino grosso e rins); microbiota intestinal; produção de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC, acetato e butirato); teste de micronúcleos e análise de estudo da metabolômica com abordagem untargeted. A exposição aos agrotóxicos em baixas doses não alterou peso corporal, peso relativo dos órgãos e histopatologia, mas causou aumento do colesterol total, diminuição dos triglicérides séricos e resistência à insulina, sem alterar a glicemia jejum dos animais; dimunuiu a atividade da MPO no baço; e apresentou efeito genotóxico, aumentando a frequência de micronúcleos (MN) no sangue periférico dos animais. A modulação da microbiota intestinal por B. longum 51A, apesar da mistura ter prejudicado crescimento e metabolismo de AGCC das bactérias por diminuição da produção de acetato e butirato, conseguiu auxiliar os animais expostos a reduzir a peroxidação lipídica e, consequentemente, o estresse oxidativo, em via independente à produção de AGCC. A análise metabolômica untargeted por cromatografia gasosa acoplada a espectrômetro de massas identificou que a mistura de agrotóxicos produziu toxicidade por múltiplos mecanismos, mas principalmente por estresse oxidativo, afetando o metabolismo energético dos animais expostos por alterar o ciclo de ácido tricarboxílico, metabolismo da galactose, via do glioxilato e biossíntese de ácidos carboxílicos, confirmando as alterações no colesterol total, triglicérides e resistência à insulina. O probiótico B. longum 51A conseguiu reverter os danos causados pelo estresse oxidativo da mistura de agrotóxicos, visualizado na análise metabolômica pela redução dos metabólitos glutamina, ácido málico, ácido glicônico e ácido 2-hidroxibutírico. Assim, sugere-se que a modulação por B. longum 51A otimizou o metabolismo de carboidratos/ energético dos animais, equilibrando as reações anabólicas e catabólicas e controlando a via das pentoses fosfato e NADPH, aliviando o estresse oxidativo. Os dados deste estudo sugerem que a mistura de agrotóxicos de imidaclorpido, tebuconazol e glifosato, em baixas doses e por período subcrônico, é desreguladora endócrina, atuando sobre a microbiota intestinal e levando à disbiose, e causando estresse oxidativo, que acarreta em alterações no colesterol total, dos triglicérides séricos e na resistência à insulina. Estes resultados também sugerem que a microtiota intestinal pode ser utilizada como biomarcador de suscetibilidade à exposição ambiental a agrotóxicos em baixas doses.
Abstract: Pesticides are considered endocrine disruptors and, with chronic exposure, can trigger metabolic diseases such as obesity and diabetes mellitus. Exposure to these compounds is usually oral through the ingestion of food. The first contact with the body is through the gastrointestinal tract and, consequently, the gut microbiota, which, when affected, leads to dysbiosis. The aim of this study was to evaluate the subchronic exposure to a mixture of pesticides (imidacloprid, tebuconazole, and glyphosate) at low doses through genotoxicity and untargeted metabolomics studies and the impact on the microbiota with modulation by the probiotic Bifidobacterium longum 51A. For this, four groups of animals were used: Control (CTRL); Mixture (AGT); Probiotic (PROB); and Mixture and Probiotic (AGT+PROB). The parameters evaluated were: body weight; relative weight of organs (liver, spleen, kidneys, and periuterine adipose tissue); fasting glucose; insulin sensitivity; total cholesterol and serum triglycerides; oxidative stress (lipid peroxidation and superoxide dismutase activity); myeloperoxidase (MPO) activity evaluation; histopathological evaluation (spleen, large intestine, and kidneys); gut microbiota; short-chain fatty acid (SCFA) production (acetate and butyrate); micronucleus test; and untargeted metabolomics analysis. Exposure to pesticides at low doses did not alter body weight, relative weight of organs, or histopathology but caused an increase in total cholesterol, a decrease in serum triglycerides and insulin sensitivity, without altering fasting glucose in the animals; decreased MPO activity in the spleen; and showed a genotoxic effect, increasing the frequency of micronuclei (MN) in the peripheral blood of the animals. The modulation of the gut microbiota with B. longum 51A, despite the mixture having harmed SCFA production of the bacteria by decreasing acetate and butyrate production, helped exposed animals reduce lipid peroxidation and, consequently, oxidative stress, via an independent pathway of SCFA production. Untargeted metabolomics analysis by gas chromatography-mass spectrometry identified that the pesticide mixture produced toxicity through multiple mechanisms, but mainly through oxidative stress, affecting the energy metabolism of exposed animals by altering the tricarboxylic acid cycle, galactose metabolism, glyoxylate pathway, and carboxylic acid biosynthesis, confirming alterations in total cholesterol, triglycerides, and insulin sensitivity. The probiotic B. longum 51A managed to reverse the damage caused by oxidative stress from the pesticide mixture, as seen in the metabolomics analysis by the reduction of metabolites such as glutamine, malic acid, gluconic acid, and 2-hydroxybutyric acid. Thus, it is suggested that modulation by B. longum 51A optimized the carbohydrate/energy metabolism of the animals, balancing anabolic and catabolic reactions and controlling the pentose phosphate and NADPH pathways, alleviating oxidative stress. The data from this study suggest the mixture of imidacloprid, tebuconazole, and glyphosate pesticides, at low doses and for a subchronic period, is an endocrine disruptor, affecting the gut microbiota and causing dysbiosis, and causing oxidative stress, which leads to alterations in total cholesterol, serum triglycerides, and insulin sensitivity. These results also suggest the gut microbiota can be used as a biomarker of susceptibility to environmental exposure to pesticides at low doses.
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: FARMACIA - FACULDADE DE FARMACIA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Análises Clínicas e Toxicológicas
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/69613
Issue Date: 29-May-2024
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