Influence of prenatal chlorpyrifos exposure, APOE genotype and sex on neurodevelopmental disorders: behavioral and biochemical abnormalities in mice

Abstract

L'ús massiu del pesticida clorpirifós (CPF) pot desencadenar efectes perjudicials sobre la salut, en particular, en la població en desenvolupament. En els darrers anys, s'ha associat l'increment en el diagnòstic dels trastorns de l'espectre autista (TEA) amb l'exposició a tòxics. D'altra banda, existeixen polimorfismes genètics com el de l'apolipoproteina E (APOE) que influeixen en la resposta a factors ambientals. En aquesta tesis s'ha avaluat com l'exposició prenatal a CPF i el gentotip APOE contribueixen en les alteracions conductuals i bioquímiques observades en els trastorns del neurodesenvolupament. Les femelles C57BL/6J i homozigòtiques pels al·lels humans e3 i e4 es van exposar a través de la dieta a 0 o 1 mg/kg/dia de CPF des de el dia gestacional (DG) 12 al 18. A més, un grup de femelles C57BL/6J es va exposar a 300 mg/kg/dia d'àcid valporic (AVP) els DG 12 i 13, per mitjà d'una injecció subcutànea. Un altre grup de C57BL/6J va ser exposar per vía oral a 0 o 1 mg/kg/dia de CPF del dia postnatal 10 al 15. En els individus exposats prenatalment es va avaluar la cura de les cries i la qualitat del niu en les mares. Les habilitats comunicatives i el desenvolupament físic i motor durant el període de lactància, i les conductes d'ansietat durant l'adolescència, així com l'expressió d'elements involucrats en el sistema GABAergic i glutamatergic. Les conductes socials es van avaluar en els ratolins adolescents exposats pre o postnatalment a CPF. En l'avaluació de les habilitats comunicatives dels ratolins C57BL/6J, vam observar que els efectes provocats per l'exposició a CPF eren oposats als observats en l'exposició a AVP, però els dos tractaments van produir un retard en el desenvolupament físic, alteracions en les conductes socials i canvis en l'expressió d'elements GABAergics i glutamatèrgics de manera dependent del sexe. A més. al llarg de l'estudi es van observar diferencies del genotip APOE, a excepció de les conductes socials on ambdós genotips van mostrar una fectació del tractament de manera dependent del sexe. En general aquesta tesis qüestiona l'associació entre el CPF i el TEA, i suggereix que les diferents isoformes d'apoE (apoE3 i apoE4) no són un factor de risc pel desenvolupament del trastorn.

El uso masivo del pesticida clorpirifos (CPF) puede desencadenar efectos perjudiciales sobre la salud, en particular, en la población en desarrollo. En los últimos años, se ha asociado el incremento en el diagnóstico de los trastornos del espectro autista (TEA) con la exposición a tóxicos. Por otra parte, existen polimorfismos genéticos como el de la apolipoproteína E (APOE) que influyen en la respuesta a factores ambientales. En esta tesis se ha evaluado cómo la exposición prenatal a CPF y el genotipo APOE contribuyen en las alteraciones conductuales y bioquímicas observadas en los trastornos del neurodesarrollo. Las hembras C57BL/6J y homocigóticas por los alelos humanos e3 y e4 se expusieron a través de la dieta a 0 o 1 mg/kg/día de CPF des de el día gestacional (DG) 12 al 18. Además, un grupo de hembras C57BL/6J se expusieron a 300 mg/kg/día de ácido valproico (AVP) los DG 12 y 13, por medio de una inyección subcutánea. Otro grupo de C57BL/6J se expuso por via oral a 0 o 1 mg/kg/día de CPF del día postnatal 10 a 15. En los individuos expuestos prenatalmente se evaluó el cuidado de las crías y la calidad del nido en las madres. Las habilidades comunicativas y el desarrollo físico y motor durante el período de lactancia, y las conductas de ansiedad durante la asolescencia, así como la expresión de elementos involucrados en el sistema GABAergico y glutamatérgico. Las conductas sociales se evaluaron en los ratones adolescentes expuestos pre o postnatalmente a CPF. En la evaluación de las habilidades comunicativas de los ratones C57BL/6J observamos que los efectos provocados por la exposición a CPF eran opuestos a los observados en la exposición a AVP, pero ambos tratamientos produjeron un retraso en el desarrollo físico, alteraciones en las conductas sociales y cambios en la expressión de elementos GABAergicos y glutamatérgico de forma dependiente del sexo. Además, a lo largo del estudio, se observaron diferencias del genotipo APOE, a excepción de las conductas sociales donde ambos genotipos mostraron una afectación del tratamiento de forma dependiente del sexo. En general, esta tesis cuestiona la asociación entre el CPF y el TEA, y sugiere que las distintas isoformas de apoE (apoE3 y apoE4) no son un factor de riesgo para el desarrollo del trastorno.

The massive use of the pesticide chlorpyrifos (CPF) can trigger detrimental health effects, specially, in the developing population. In recent years, the increase in the diagnosis of autism spectrum disorder (ASD) has been associated with exposure to toxics. On the other hand, there are genetic polymorphism such as that of apolipoprotein E (APOE) that influence the response to environmental factors. In this thesis we have evalauted how prenatal exposure to CPF and the APOE genotype contribute to the behavioral and biochemical alterations observed in neurodevelopmental disorders. Females C57BL/6J and homozygous for the human e3 and e4 alleles were exposed trough the diet to 0 or 1 mg/kg/day of CPF from gestational day (GD) 12 to 18. In addition, a group of C57BL/6J females were exposed to 300 mg/kg/day of valproic acid (VPA) on GD 12 and 13, by a subcutaneous injection. Another group of C57BL/6J mice was orally exposed to 0 or 1 mg/kg/day of CPF from postnatal day 10 to 15. Dams of mice prenatally exposed were evaluated in maternal care and nest quality. Communication skills and physical and motor development were evalauted during lactation period, and anxiety behavior during adolescence, as well as the expression of elements involved in the GABAergic and glutamatergic system. Social behavior was assessed in adolescent mice exposed pre or postnatally to CPF. The effects induced in communication skills by prenatal CPF exposure were opposite to those observed with VPA in C57BL/6J mice, but both treatments delayed physical development, altered social behavior and changed the expression of some GABAergic and glutamatergic elements in a sex-dependent manner. Moreover, throughout the study, we observed differences between APOE genotype, except for social behavior, where both genotypes showed an affectation of the treatment depending on sex. In general, this thesis questions the association between CPF and ASD, and suggests that the different apoE isoforms (apoE3 and apoE4) are not a risk factor for the development of the disorder.