Análises bioquímicas e comportamentais do Fulereno C60 em cérebro de ratos: efeitos relacionados ao tamanho de partícula

Abstract

A nanotecnologia é uma área em franca expansão, mas apesar da crescente produção mundial de nanocompostos pouco se sabe sobre os mecanismos de interação com os sistemas biológicos. Atualmente, o fulereno C60, é um nanomaterial muito utilizado na indústria, sendo, produzido em escala industrial. Neste trabalho analisamos os efeitos que esse composto, em diferentes tamanhos de partícula, pode exercer em cérebro de ratos Wistar machos, em relação a parâmetros comportamentais, níveis de BDNF e estresse oxidativo no hipocampo. Os animais tratados com o Fulereno no maior tamanho de partícula (0.45µm) demonstraram prejuízo em relação ao aprendizado e, conseqüentemente, na memória espacial na tarefa comportamental Labirinto Aquático de Morris (LAM), o que pode estar relacionado à diminuição significativa dos níveis da neurotrofina BDNF no hipocampo destes animais. Este mesmo tamanho de partícula pareceu ter uma ação antioxidante per se, uma vez que, a concentração de espécies ativas de oxigênio (EAO) foi diminuída, capacidade antioxidante total foi aumentada e não houve dano lipídico, porém, um parâmetro de sistema antioxidante endógeno (GCL e GSH) não foi alterado. Portanto, a partícula de maior tamanho parece ter agido como uma esponja de radicais. O menor tamanho de partícula (0.20µm) analisado pareceu não ter prejudicado o aprendizado e a memória espacial no LAM, sendo os níveis de BDNF sem diferença significativa em relação ao grupo controle; também não apresentou ação antioxidante tão evidente como o Fulereno 0,45µm, salvo, a capacidade antioxidante total, que teve uma diferença significativa, assemelhando-se com o tratamento de maior tamanho. Portanto, como nosso experimento, pode-se observar que o Fulereno é um composto muito peculiar, uma vez que, a mesma substância em diferentes tamanhos de partícula possui efeitos distintos em cérebro de ratos expostos a esse nanocomposto.

Nanotechnology is a rapidly expanding area but despite the increasing world production of nanocompounds, the interaction mechanisms with the biological systems are poorly known. Nowadays, the fullerene production has been increasing considerably, being industrially fabricated. In our research we use males Wistar rats exposed to two different fullerene suspensions, with 0,2µm and 0,45µm particle size, to analyze in relation behavioral parameters, BDNF levels and oxidative stress in rat hippocampus. The bigger particle size impaired learning and consequently spatial memory on the Water Maze (WM) task, and showed significant decrease on BDNF levels in the hippocampus. This particles size demonstrated an antioxidant action, because, the Reactive Oxygen Species (ROS) has decrease, the antioxidant capacity was increase and no showed lipid peroxidation action. Perhaps, this antioxidant action can be related to Fullerene sponge capacity, because, this treatment do not change GCL activity and GSH concentration. Animals that received treatment with the 0,20µm particle size not showed impairment on learning or spatial memory, the BDNF levels are similar to control group. This treatment not demonstrated an antioxidant action, just in antioxidant capacity analyzes, and was this 0,20µm particles showed results similar to treatment with the bigger particle. Therefore, the Fullerene are a peculiar nanomaterial, because, in the same analyzes this showed a different actions relation a particles sizes in the same environmental experiment

Nanotechnology is a rapidly expanding area but despite the increasing world production of nanocompounds, the interaction mechanisms with the biological systems are poorly known. Fullerene C60 (nC60) is the most widespread and well-studied member of the new class of carbon nanoparticles with unique physicochemical and biological properties. In our research we use two different fullerene suspensions, with 0,2µm and 0,45µm particle size. Wistar rats were anesthetized and bilaterally implanted cannulae above the hippocampus CA1 area. After (48h) recovery, they were treined in a water maze task during five days, after the test day, they are killed and the hippocampus was removed for biochemistry analyses. The bigger particle size impaired spatial memory with significant decrease on BDNF neurotrophin, but, showed high antioxidant capacity and no injured membrane lipid. This deleterious action on memory that may be attributed to high antioxidant capacity, since an amount of ROS is necessary for cell signalization and thereby memory consolidation. These results are very interesting, because, the same nanomaterial in different particle size demonstrated different action on brain tissue.