Impacto da exposição ao Malathion sobre a homeostase glicêmica durante a gestação e seus desfechos metabólicos no pós-termo em ratas e prole

Abstract

Os inseticidas organofosforados (OPs), entre eles o Malathion, estão entre os pesticidas mais empregados no mundo e há evidências que relacionam a exposição aos OPs com o desenvolvimento de doenças metabólicas, incluindo o diabetes mellitus e a obesidade. No entanto, não há estudos pré-clínicos avaliando se os OPs podem atuar como um fator de risco para o diabetes mellitus gestacional (DMG). Assim, hipotetizamos que a exposição subcrônica ao pesticida Malathion pela via oral, no período periconcepcional, pode ser um fator de risco para o desenvolvimento de DMG. Para isso, ratas Wistar foram alocadas em 2 grupos e expostas diariamente por 21 dias consecutivos com Malathion na dose de 14 mg/Kg ou 140 mg/Kg de massa corpórea (m.c.) por administração intragástrica. O óleo de milho foi utilizado como veículo em um terceiro grupo controle (1 ml/Kg, m.c.). Subgrupos foram definidos com base na ausência (nulíparas) ou presença (gestantes) de plugue copulatório ou se seguiram por um período adicional de 2 meses após o termo (pós-termo), sem a continuidade do tratamento com o OP. Os fetos e a prole adulta de machos e fêmeas também foram avaliados. O estudo também foi composto por um desenho experimental adicional em que o Malathion foi administrado na dose de 0,1 mg/Kg m.c. A exposição ao Malathion não afetou a tolerância à glicose em ratas nulíparas, mas resultou em intolerância à glicose nas ratas prenhes de maneira dose-dependente, que permaneceu comprometida nos 2 meses seguintes ao parto em ratas tratadas com ambas as doses do OP, incluindo na menor dose avaliada (0,1 mg/Kg). A intolerância à glicose na gestação não esteve acompanhada de alterações na massa de células ß pancreáticas, mas à menor secreção de insulina in vivo. As proles oriundas de progenitoras tratadas com o OP também exibiram intolerância à glicose, sendo mais pronunciada nas proles fêmeas. A intolerância à glicose na prole também não se deu em paralelo à alterações na massa de ilhotas pancreáticas, mas sim ao aumento do padrão de metilação global no fígado, especialmente nas proles oriundas das progenitoras com maiores exposições ao OP (14 e 140 mg/Kg). O tratamento com o Malathion afetou a função hepática, o perfil de células sanguíneas (leucócitos), a adiposidade, valores circulantes de triglicerídeos, colesterol total e frações (HDL, LDL e VLDL) na gestação, e tais alterações persistiram até o período pós-termo. As proles também apresentaram maiores valores da aspartato aminotransferase, independente do grau em que a progenitora foi exposta ao Malathion. A atividade da enzima ChE foi atenuada de maneira dose-dependente pelo tratamento com o OPs, mas permaneceu inalterada durante a gestação ou em qualquer contexto na dose de 0,1 mg/Kg, m.c. Em conclusão, a exposição ao OP Malathion no período periconcepcional causa intolerância à glicose durante a gravidez, compatível com o DMG em humanos, e mantém-se persistente no pós-termo. A exposição periconcepcional ao Malathion também afeta a tolerância à glicose nas proles adultas. Considerando que a massa de pâncreas endócrino está inalterada e que demonstramos maior metilação global no fígado, é possível que alterações na função pancreática e hepática contribuam para a intolerância à glicose. Assim, a exposição silenciosa, acidental ou laboral ao Malathion, de forma subcrônica, atua como potencial fator de risco para o desenvolvimento de DMG bem como para desfechos metabólicos na vida tardia da prole. Esses dados destacam a importância de mais pesquisas sobre o impacto dos OPs sobre o metabolismo geral e seus desfechos em populações mais expostas.

Abstract: Organophosphate insecticides (OPs), including Malathion, are among the most widely used pesticides in the world and there is evidence that links exposure to OPs with the development of metabolic diseases, including diabetes mellitus and obesity. However, there are no preclinical studies evaluating whether OPs can act as a risk factor for gestational diabetes mellitus (GDM). Thus, we hypothesized that subchronic oral exposure to the pesticide Malathion, in the periconceptional period, may be a risk factor for the development of GDM. For that, Wistar rats were allocated in 2 groups and exposed daily for 21 consecutive days with Malathion at a dose of 14 mg/kg or 140 mg/kg of body mass (b.m.) by intragastric administration. Corn oil was used as a vehicle in a third control group (1 ml/Kg, b.m.). Subgroups were defined based on the absence (nulliparous) or presence (pregnant) of a copulatory plug or followed by an additional period of 2 months after the term (post-term), without continuing treatment with OP. Fetuses and adult offspring of males and females were also evaluated. The study also included an additional experimental design with rats exposed to Malathion at a dose of 0.1 mg/kg b.m. Exposure to Malathion did not affect glucose tolerance in nulliparous rats, but resulted in glucose intolerance in pregnant rats in a dose-dependent manner, which remained compromised for the 2 months following delivery in rats treated with both doses of OP, including lowest evaluated dose (0.1 mg/kg). Glucose intolerance during pregnancy was not accompanied by changes in the mass of pancreatic ß cells, but by lower insulin secretion in vivo. Offspring from progenitors treated with OP also exhibited glucose intolerance, being more pronounced in female offspring. Glucose intolerance in the offspring also did not occur in parallel with changes in the mass of pancreatic islets, but with the increase in the overall methylation pattern in the liver, especially in the offspring from the parents with greater exposure to OP (14 and 140 mg/Kg ). Malathion exposure affected liver function, blood cell profile (leukocytes), adiposity, circulating triglyceride values, total cholesterol and fractions (HDL, LDL and VLDL) during pregnancy, such changes persisted until the post-term period. The offspring also showed higher values of aspartate aminotransferase, regardless of the degree to which the parent was exposed to Malathion. The activity of the ChE enzyme was attenuated in a dose-dependent manner by treatment with OPs, but remained unchanged during pregnancy or in any context at a dose of 0.1 mg/kg, b.m. In conclusion, exposure to OP Malathion in the periconceptional period causes glucose intolerance during pregnancy, compatible with GDM in humans, and remains persistent in the post-term period. Periconceptional exposure to Malathion also affects glucose tolerance in adult offspring. Considering that the mass of the endocrine pancreas is unchanged and that we demonstrate greater overall methylation in the liver, it is possible that changes in pancreatic and liver function contribute to glucose intolerance. Thus, silent, accidental or occupational exposure to Malathion, in a subchronic manner, acts as a potential risk factor for the development of GDM as well as for metabolic outcomes in the late life of the offspring. These data highlight the importance of further research on the impact of OPs on general metabolism and its outcomes in more exposed populations.