Efeitos da toxina TsTX-I isolada do veneno do escorpião Tityus serrulatus sobre o hipocampo de ratos

Translated title
Effects of TsTX-I toxin isolated from Tityus serrulatus scorpion venom on the hippocampus of rats

Publication type
Master's thesis
Language
Portuguese
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Abstract
Scorpion venoms are composed mainly by neurotoxins that are basic peptides with low molecular weight acting on ionic channels, mainly sodium channel, changing the release of chemical mediators. Crude venom of Tityus serrulatus scorpion, as well its toxins, has already been extensively studied. Many of the venom toxins were well characterized and sequenced. TsTX-I is one of the most important toxin present in the venom. This toxin acting by binding on site 4 of sodium channel, its peripherical effects have been well studied but its central effects are not well known. Some studies have been shown that scorpion toxins caused electrographic and behavioral effects in rats due to the release of neurotransmitters from central nervous system areas. Further, the toxins may change the levels of inflammatory mediators. These mediators also may cause convulsions in rats. Thus, the aim of the present work was verify if TsTX-I injection may change the level of chemical mediators mainly in amino acids neurotransmitters and cytokines and the integrity of neuronal cells. Cannulas and electrodes were implanted in the hippocampus of Wistar male rats by stereotaxic surgery. The electrographic record and behavioral analyze were made after toxin injection. A dose-response curve was constructed and then the dose used in the study was determined. The levels of neurotransmitters were determined in rats by microdialysis and HPLC. Cytokines were determined after toxin, kainic acid or saline by immunoenzymatic assays. For histological evaluation seven days after toxin injection animals were perfused the brain was removed, fixed, sliced and then stained for optical microscopy analyze of hippocampal CA1, CA3 and CA4 areas.The TsTX-I do not changed amino acids neutransmitters levels neither the number of intact neurons in the hippocampus. However it caused wete dog shakes, prostration, dyspnea and electrographic record changes. The toxin decreased IL-1β and IL-10 levels in the brain but do not caused significant alterations of the cytokines in the hippocampus. In conclusion, the hippocampal amino acids neurotransmitters did not participated of the effects of the toxin and there is no damage of hippocampal cells because glutamate, that causes toxicity, was not altered. It was also concluded that cytokines participated of the toxin effect. Although its site of action is in other brain regions, not in the hippocampus. It is possible that other neurotransmitters or cytokines in the brain are the responsible by the effects of the toxin.
Abstract in Portuguese
Os venenos escorpiônicos são compostos, entre outras substâncias, por neurotoxinas, polipeptídios básicos de baixo peso molecular que atuam sobre canais iônicos alterando a liberação de mediadores químicos. O veneno do escorpião Tityus serrulatus tem sido extensamente estudado e muitas de suas toxinas já foram bem caracterizadas e sequenciadas. Entre as mais importantes se encontra a TsTX-I, uma toxina que se liga ao sítio 4 do canal de sódio, que já foi bem estudada quanto a seus efeitos periféricos, embora seus efeitos centrais sejam pouco conhecidos. Alguns estudos têm mostrado que as toxinas escorpiônicas são capazes de produzir alterações eletrográficas e comportamentais em ratos por modificar as concentrações cerebrais de neurotransmissores. Além disso, há alterações nos níveis de certos fatores inflamatórios, capazes de promover convulsões em ratos. Portanto, o presente trabalho teve como objetivo verificar possíveis alterações em mediadores químicos, particularmente os aminoácido neurotransmissores e as citocinas, além de avaliar a integridade das células neuronais, após injeção intrahipocampal da toxina TsTX-I. Para tanto, ratos Wistar machos foram submetidos à cirurgia estereotáxica para implantação de cânulas e/ou eletrodos no hipocampo. Os animais foram submetidos ao registro da atividade elétrica cerebral e observação comportamental após injeção da toxina. A dose de toxina a ser utilizada foi determinada através de uma curva dose-resposta. A coleta dos neurotransmissores foi realizada por microdiálise e suas dosagens foram realizadas em HPLC. Os níveis de citocinas após injeção de toxina, salina ou ácido caínico foram determinados por ensaios imunoenzimáticos. Para a avaliação histológica, os animais foram perfundidos uma semana após a microdiálise, seus cérebros foram removidos, fatiados e analisados em microscópio óptico para quantificação das células nas áreas CA1, CA3 e CA4 do hipocampo. Os resultados mostraram que a TsTX-I não foi capaz de alterar os níveis de aminoácidos neurotransmissores e o número de células integras do hipocampo, embora tenha desencadeado sintomas como “WDS”, prostração, dispneia e alterações eletroencefalográficas. Quanto às citocinas, foi observada uma diminuição nos níveis de IL-1β e IL-10 no cérebro total, embora não haja alteração significante no tecido hipocampal para nenhuma das citocinas analisadas. Com esses resultados podemos concluir que os aminoácidos neurotransmissores não participam dos efeitos desencadeados pela toxina, já que esses não se mostraram alterados no hipocampo. A ausência de lesão neuronal provavelmente se deve a não elevação dos níveis de glutamato, um neurotransmissor que pode ocasionar a morte neuronal por um mecanismo de excitotoxicidade. Também concluímos que as citocinas analisadas tem uma participação nos efeitos desencadeados pela toxina apesar de seu local de ação principal não ser o hipocampo e sim alguma outra região cerebral uma vez que há alteração no tecido cerebral processado sem o hipocampo. É possível que outros neurotransmissores ou citocinas sejam responsáveis pelos efeitos desta toxina e trabalhos futuros poderão confirmar esta hipótese.
Reference
RODRIGUEZ, Renan Volner. Efeitos da toxina TsTX-I isolada do veneno do escorpião Tityus serrulatus sobre o hipocampo de ratos. 2012. 75 p. Dissertação (Mestrado em Ciências - Toxinologia) - Instituto Butantan, São Paulo, 2012.
Rodrigez RV. Efeitos da toxina TsTX-I isolada do veneno do escorpião Tityus serrulatus sobre o hipocampo de ratos [Effects of TsTX-I toxin isolated from Tityus serrulatus scorpion venom on the hippocampus of rats] [Master's thesis]. São Paulo: Instituto Butantan; 2012. 75 p. Portuguese
Link to cite this reference
https://repositorio.butantan.gov.br/handle/butantan/3319
Issue Date
2012


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