Implicació dels sistemes glutamatèrgic i GABAèrgic en la mort per excitotoxicitat en cultius de cèl·lules granulars de cerebel. Alteracions d'aquests sistemes pel contaminant orgànic persistent dieldrín.

Abstract

El glutamat i el GABA són, respectivament, el principal neurotransmissor excitador i inhibidor del sistema nerviós central. Un balanç incorrecte entre aquests dos sistemes de neurotransmissors pot conduir a estats patològics. L'excés de glutamat extracel·lular produeix neurotoxicitat per un mecanisme dependent de l'entrada de Ca2+ a través del receptor NMDA de glutamat. Aquest fenomen es coneix amb el nom d'excitotoxicitat. El paper del neurotransmissor GABA en el procés d'excitotoxicitat no és clar. Si bé alguns treballs descriuen que l'increment de la neurotransmissió GABAèrgica resulta protectora de l'excitotoxicitat, d'altres descriuen el cas contrari.<br/><br/>L'exposició aguda al plaguicida organoclorat dieldrín produeix, en humans i en animals d'experimentació, síndrome d'hiperexcitabilitat, produint convulsions que poden arribar a causar la mort de l'organisme. Aquest efecte s'explica per l'acció antagonista del dieldrín en el receptor GABAA. Aquest plaguicida ja no s'utilitza en països desenvolupats. Tot i això, degut a l'elevada persistència i bioacumulació del dieldrín, i a què encara s'utilitza en països subdesenvolupats i que té una gran capacitat de viatjar llargues distàncies, a dia d'avui la població general de tot el món continua exposada a aquest plaguicida. Així, actualment, el dieldrín es considera un "contaminant orgànic persistent" (COP). Si bé es coneixen els efectes aguts de l'exposició a dieldrín, no estan clars quins efectes adversos sobre el sistema nerviós central podria produir l'exposició perllongada a baixes concentracions de dieldrín.<br/><br/>En aquesta tesi es desenvolupa un model d'excitotoxicitat en cultius primaris de cèl·lules granulars de cerebel, basat en l'alliberament de glutamat endogen. En aquest model s'estudia la implicació del receptor GABAA i d'altres canals de clorur en la mort excitotòxica. Es descriu que l'entrada de clorur a través del receptor GABAA i de canals de clorur dependents d'àcid niflúmic incrementa l'excitotoxicitat. A més, s'estudien els efectes de concentracions subcitotòxiques de dieldrín sobre els sistemes GABAèrgic i glutamatèrgic en cultius de cèl·lules granulars de cerebel exposats durant períodes perllongats. Es descriu que el bloqueig parcial del receptor GABAA induït pel dieldrín, produeix una resposta compensatòria en els receptors NMDA de glutamat (disminució), de manera que quan s'exposen els cultius a l'estímul excitotòxic prèviament descrit, no es produeix excitotoxicitat. Els resultats obtinguts en aquesta tesi indiquen que el receptor GABAA és una diana preferencial de l'acció neurotòxica del plaguicida organoclorat dieldrín. <br/><br/>Com a treball annex, es discuteix la utilització dels cultius primaris reagregats de cervell com a model in vitro en estudis de neurotoxicitat.

<I>"Implication of glutamatergic and GABAergic systems in the mechanism of excitotoxicity in cerebellar granule cell culture. Alterations of these systems by the Persistent Organic Pollutant dieldrin".<br/><br/>TEXT:<br/><br/>Glutamate and GABA are, respectively, the main excitatory and inhibitory neurotransmitters in the central nervous system. An imbalance between these systems might produce a pathological state. An excess of extracellular glutamate produces neurotoxicity by a mechanism dependent on a Ca2+ influx through the NMDA receptor. This phenomenon is known as excitotoxicity. The role of the GABA neurotransmitter in the excitotoxicity process in not clear. While, some authors describe that an increment in the GABAergic neurotransmission results in neuroprotection from the excitotoxicity, other authors describe the other way round.<br/><br/>The acute exposure to the organochlorine pesticide dieldrin produces an hiperexcitability syndrome. This effect is due to the GABAA antagonist action of dieldrin. This pesticide is not longer used in developed countries. Nevertheless, nowadays people all over the world are exposed to this pesticide due to the utilization in developing countries, the high capacity of dieldrin to travel long distances and the high persistence and bioaccumulation of this compound. Actually, we now refer to dieldrin as a Persistent Organic Pollutant (POP). Although the effects of the acute exposure to dieldrin are well documented, there is a lack of information about the effects of chronic exposure to lower concentrations of this contaminant. <br/><br/>In this thesis an excitotoxicity model based in the release of the endogenous glutamate is developed in primary cultures of cerebellar granule cells. With this model we study the implication of the GABAA receptor and other chloride channels in the excitotoxic mechanism. It is described that the chloride influx through the GABAA receptor and through niflumic acid sensitive chloride channels increases excitotoxicity. The effects of subcitotoxic concentrations of dieldrin on GABAergic and glutamatergic systems in primary cultures of cerebellar granule cells exposed for long periods are also studied. We describe that the partial block of the GABAA receptor produced by dieldrin, produces a compensatory response in the NMDA receptors (decrease). The decrease of the functional NMDA receptors makes the cultures insensitive to the excitotoxicity induced by released glutamate. The results obtained in this thesis indicate that the GABAA receptor is an important target when considering the neurotoxic effects of dieldrin.</I>