Disruption of exploratory behavior and olfactory memory in cockroaches exposed to sublethal doses of the neonicotinoid Thiamethoxam.

Autor: Ferreira LC; Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Bioquímica Toxicológica (PPGBtox), Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Centro de Ciências Naturais e Exatas, Prédio 18, Cidade Universitária, Bairro Camobi, 97105-900 Santa Maria, RS, Brazil; Laboratório de Neurobiologia e Toxinologia (LANETOX), Centro Interdisciplinar de Pesquisas em Biotecnologia (CIPBiotec), Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA), Campus São Gabriel, Rua Aluízio Barros Macedo, S/N, BR 290, Km 423, 97307-020 São Gabriel, RS, Brazil., Rosa ME; Laboratório de Neurobiologia e Toxinologia (LANETOX), Centro Interdisciplinar de Pesquisas em Biotecnologia (CIPBiotec), Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA), Campus São Gabriel, Rua Aluízio Barros Macedo, S/N, BR 290, Km 423, 97307-020 São Gabriel, RS, Brazil., Rodrigues LGS; Departamento de Computação, Universidade Estadual Paulista 'Júlio de Mesquita Filho' (UNESP), Av. Eng. Luiz Edmundo Carrijo Coube, 14-01, Vargem Limpa, 17033-360 Bauru, SP, Brazil., Dias DRC; Departamento de Estatística, Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), Av. Fernando Ferrari, 514 Campus de Goiabeiras, Centro de Ciências Exatas, Prédio Administração CCE, 29075-910 Vitória, ES, Brazil., de Paiva Guimarães M; Departamento Multidisciplinar, Escola Paulista de Política, Economia e Negócios (EPPEN), Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), Rua General Newton Estilac Leal, 932, Quitaúna, 06190-170 Osasco, SP, Brazil., Valsecchi C; Laboratório de Neurobiologia e Toxinologia (LANETOX), Centro Interdisciplinar de Pesquisas em Biotecnologia (CIPBiotec), Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA), Campus São Gabriel, Rua Aluízio Barros Macedo, S/N, BR 290, Km 423, 97307-020 São Gabriel, RS, Brazil., Queiroz de Souza V; Laboratório de Neurobiologia e Toxinologia (LANETOX), Centro Interdisciplinar de Pesquisas em Biotecnologia (CIPBiotec), Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA), Campus São Gabriel, Rua Aluízio Barros Macedo, S/N, BR 290, Km 423, 97307-020 São Gabriel, RS, Brazil., de Faria Barbosa R; Departamento Multidisciplinar, Escola Paulista de Política, Economia e Negócios (EPPEN), Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), Rua General Newton Estilac Leal, 932, Quitaúna, 06190-170 Osasco, SP, Brazil., Vinadé LH; Laboratório de Neurobiologia e Toxinologia (LANETOX), Centro Interdisciplinar de Pesquisas em Biotecnologia (CIPBiotec), Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA), Campus São Gabriel, Rua Aluízio Barros Macedo, S/N, BR 290, Km 423, 97307-020 São Gabriel, RS, Brazil., Hyslop S; Departamento de Medicina Translacional (Área de Farmacologia), Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Faculdade de Ciências Médicas, Rua Vital Brazil, 80, Cidade Universitária Zeferino Vaz, 13083-888 Campinas, SP, Brazil., da Rocha JBT; Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Bioquímica Toxicológica (PPGBtox), Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Centro de Ciências Naturais e Exatas, Prédio 18, Cidade Universitária, Bairro Camobi, 97105-900 Santa Maria, RS, Brazil., Dal Belo CA; Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Bioquímica Toxicológica (PPGBtox), Universidade Federal de Santa Maria (UFSM), Centro de Ciências Naturais e Exatas, Prédio 18, Cidade Universitária, Bairro Camobi, 97105-900 Santa Maria, RS, Brazil; Laboratório de Neurobiologia e Toxinologia (LANETOX), Centro Interdisciplinar de Pesquisas em Biotecnologia (CIPBiotec), Universidade Federal do Pampa (UNIPAMPA), Campus São Gabriel, Rua Aluízio Barros Macedo, S/N, BR 290, Km 423, 97307-020 São Gabriel, RS, Brazil; Departamento Multidisciplinar, Escola Paulista de Política, Economia e Negócios (EPPEN), Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), Rua General Newton Estilac Leal, 932, Quitaúna, 06190-170 Osasco, SP, Brazil. Electronic address: chariston.belo@unifesp.br.
Jazyk: angličtina
Zdroj: Pesticide biochemistry and physiology [Pestic Biochem Physiol] 2024 Nov; Vol. 205, pp. 106167. Date of Electronic Publication: 2024 Oct 09.
DOI: 10.1016/j.pestbp.2024.106167
Abstrakt: Neonicotinoid insecticides (NNI) are agonists of insect nicotinic acetylcholine receptors (nAChR) that induce non-elucidate mechanisms of abnormal behavior in insects. In this work, we investigated the effects of sublethal doses of the neonicotinoid thiamethoxam (TMX) on neurochemical and physiological parameters in cockroaches. Sublethal doses of TMX (0.01-10 ng.g -1 body mass) caused significant alterations in most of the neurophysiological parameters evaluated. TMX reduced sustained locomotor activity by 19.9-25.8 %, depending on the dose. Leg grooming activity increased by 124.5 ± 3.4 %, 158.7 ± 3.5 %, 168.3 ± 3.4 %, and 160.4 ± 3.4 % (mean ± SEM) with TMX doses of 0.01, 0.1, 1, and 10 ng.g -1 , respectively. Exploratory activity was significantly reduced only at the lowest TMX dose (0.01 ng.g -1 ) - the time spent immobile increased from 30 % to ∼45 %, whereas none of the doses affected the walking speed. Treatment with TMX (0.01 ng.g -1 ) markedly reduced the olfactory sensitivity of the cockroaches and also reduced the mechanosensory action potential amplitude, rise time and decay time by 61.2 ± 19 %, 50 ± 4 %, and 76.8 ± 9.5 %, respectively. In semi-isolated heart preparations, TMX caused positive chronotropism (increases of 34.7 ± 15.9 %, 26.8 ± 7.8 %, 43.0 ± 16.5 %, and 19.0 ± 13.7 % for 0.01, 0.1, 1, and 10 ng of TMX, respectively). TMX attenuated the activity of glutathione-S-transferase by 35.1 ± 6.4 % at the highest dose tested (10 ng.g -1 ). TMX caused alterations in the metal ion content of cockroach brains that varied with the dose tested and the ion examined. These findings indicate that sublethal doses of TMX can interfere with normal neurological function in cockroaches and disrupt brain metal ion homeostasis.
Competing Interests: Declaration of competing interest The authors have no competing financial interests or personal relationships related to this work and its publication.
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