Aspectos toxicológicos e comportamentais: um estudo em Gryllus Assimilis

Abstract

Gryllus assimilis é uma espécie comumente econtrada em países da Amércia Central e América do Sul, popularmente conhecido como grilo Jamaicano ou grilo preto do campo. Ao longo de todo ano é possível encontrar essa espécie em campos abertos, assim como em ambientes urbanos. Sua relevância vem se mostrando cada vez maior, por se destacar como um organismo modelo entre os insetos. Além disso, o grilo possui um sistema nervoso relativamente simples, organizado em gânglios, o que facilita o estudo de aspectos relacionados a comportamento e toxicologia. Sobre o aspecto toxicológico, o presente trabalho buscou observar os efeitos de um nanomaterial no grilo. A nanotecnologia vem desenvolvendo novos materiais que são aplicados para aperfeiçoar diferentes setores. Estes materiais, caracterizados por seu tamanho em escala nanométrica e que possuem propriedades físico-químicas diferenciadas, estão frequentemente presentes em fármacos, tecidos, baterias, produtos antimicrobianos, ferramentas de diagnóstico médico, entre tantas outras utilizações. Tendo em vista o exponencial crescimento das diversas formas de nanomateriais, cada vez mais surge a preocupação de conhecer as interações que estes compostos têm quando entram em contato com o meio ambiente e com os organismos que nele vivem. Muitos estudos trazem aspectos toxicológicos desta interação em ambientes e animais aquáticos, mostrando que os nanomateriais podem interferir no desenvolvimento das espécies estudadas, causando má formação estrutural e neural. Buscando abranger o ambiente terrestre nestes estudos, o presente trabalho verificou o efeito do nanotubo de carbono de parede múltipla funcionalizado (f- MWCNT) no sistema nervoso do grilo Jamaicano Gryllus assimilis. Para compreender os impactos deste nanomaterial, uma exposição a três concentrações diferentes de f- MWCNT em ninfas foi realizada, avaliando a mortalidade e efeitos deletérios através da análise histológica de duas importantes regiões do cérebro do animal, pars intercerebralis e corpos fungiformes, verificando a presença de núcleos picnóticos. Não foi observada mortalidade em nenhuma das concentrações testadas. Na região de pars intercerebralis um aumento significativo de núcleos picnóticos na concentração intermediária testada foi encontrado, enquanto a menor e maior concentração não demonstraram efeito aparente. Na região dos corpos fungiformes, não houve diferença na quantidade de núcleos picnóticos em nenhuma das concentrações testadas. Sugere-se que estas diferentes respostas no cérebro possam ser atribuídas a especificidades do nanomaterial, como seu grau de aglomeração e dispersão e também as características do grilo relacionadas ao sistema circulatório e anatomia do seu sistema nervoso, assim como sua capacidade de realizar neurogênese na região dos corpos fungiformes. O objetivo inicial do presente estudo foi investigar a influência do nanomaterial também no comportamento do grilo, utilizando um paradigma olfatório até então inédito para esta espécie. Diante da impossibilidade de validar este novo protocolo em tempo hábil, optou-se por uma análise direcionada aos mecanismos de aprendizado e memória, utilizando um protocolo modificado de comportamento olfatório associativo, sem a presença do nanomaterial, utilizando odores (menta e baunilha) pareados com reforços positivos (água) e negativos (solução salina e amarga), com objetivo de aprofundar os conheciementos sobre o comportamento olfatório de G. assimilis. Foram testados machos e fêmeas no quinto ínstar de desenvolvimento e adultos machos e fêmeas. Foi encontrada em todos os grupos uma preferência natural pela baunilha. Após condicionamento, não foi constatado aprendizado nos animais adultos, no entanto, ninfas demonstraram aprendizado ao inverter sua preferência inicial de baunilha por menta. Propõe-se que estas diferentes respostas estejam associadas ao tipo de condicionamento utilizado, estímulo aversivo e a ontogenia do animal.

Gryllus assimilis is a cricket species commonly found in countries from Central and South America, also known as Jamaican field cricket or black field cricket. Throughout the year it is possible to find this crickets in open fields as well as in urban environments. Its relevance has been shown to be increasing, as it stands out as a model organism among insects. In addition, the cricket has a relatively simple nervous system, organized in ganglia, which facilitates the wide study of aspects related to toxicology and behavior approached in this work. Nanotechnology has been developing new materials that are applied to improve different sectors. These materials, characterized by their size in nanometric scale and due its physical-chemical properties are frequently present in drugs, tissues, batteries, antimicrobial products, medical diagnostic tools, among other uses. In view of the exponential growth of different forms of nanomaterials, increasingly concern to know the interactions that these compounds have when they come into contact with the environment and with the organisms that live in it. Highly studies bring toxicological aspects of this interaction, in aquatic environments and animals, showing that nanomaterials can interfere in the development of species studied, causing structural and neural malformation. Seeking reach the environment in these studies, the present work verified the effect of the carbon nanotube multiple-wall (f- MWCNT) in the nervous system of the Jamaican cricket Gryllus assimilis. To understand the impacts of this nanomaterial, an exposure to three different concentrations of f-MWCNT in nymphs was performed, evaluating the mortality and deleterious effects through histological analysis of two important regions of insect brain, pars intercerebralis and mushroom bodies, checking the presence of pycnotic nuclei. Mortality was not observed in none of the tested concentrations. In pars intercerebralis region a significant increase in pycnotic nuclei in the tested intermediate concentration was found, while the lowest and highest concentration showed no apparent effect. In the region of the mushroom bodies, there was not statistical difference in the amount of pycnotic nuclei in any of the concentrations tested. It is suggested that these different responses in the brain can be attributed to specificities of the nanomaterial, such as degree of agglomeration and dispersion and also the characteristics of cricket related to the circulatory system and anatomy of nervous system, as well as ability to perform neurogenesis in the region of the mushroom bodies. The initial objective of the present study was to investigate the influence of nanomaterial also on the behavior of the cricket, using an olfactory paradigm until the moment unprecedented for this species. In view of the impossibility of validating this new protocol in a timely manner, an analysis directed to memory and memory mechanisms was chosen, using a modified protocol of associative olfactory behavior, without the presence of nanomaterial, using odors (mint and vanilla) paired with positive reinforcements (water) and negative reinforcements (saline and bitter solution), in order to deepen the knowledge about the olfactory behavior of G. assimilis. Males and females were tested in the fifth development stage and also adult males and females. It was found in all groups a natural preference for vanilla. After conditioning, no learning have been found in adult animals, however, nymphs demonstrated ability to learn by reversing your initial preference for vanilla to mint. It’s proposed that these different responses could be associated with the type of conditioning used, aversive stimulus and the animals ontogeny.