Reduced expression of exocytotic proteins caused by anti-cholinesterase pesticides in Brachionus calyciflorus (Rotifera: Monogononta)

Abstract

The organophosphate and carbamate pesticides methyl-parathion and carbaryl have a common action mechanism: they inhibit acetylcholinesterase enzyme by blocking the transmission of nerve impulses. However, they can alter the expression of exocytotic membrane proteins (SNARE), by modifying release of neurotransmitters and other substances. This study evaluated the adverse effects of the pesticides methyl-parathion and carbaryl on expression of SNARE proteins: Syntaxin-1, Syntaxin-4 and SNAP-23 in freshwater rotifer Brachionus calyciflorus. Protein expression of these three proteins was analyzed before and after exposure to these two pesticides by Western Blot. The expression of Syntaxin-1, Syntaxin-4 and SNAP-23 proteins in B. calyciflorus significantly decreases with increasing concentration of either pesticides. This suggests that organophosphates and carbamates have adverse effects on expression of membrane proteins of exocytosis by altering the recognition, docking and fusion of presynaptic and vesicular membranes involved in exocytosis of neurotransmitters. Our results demonstrate that the neurotoxic effect of anticholinesterase pesticides influences the interaction of syntaxins and SNAP-25 and the proper assembly of the SNARE complex.Keywords: SNARE, pesticide, anticholinesterase, neuroexocytosis, rotifer. Redução da expressão de proteínas de exocitose causados por pesticidas anti-colinesterase em Brachionus calyciflorus (Rotifera: Monogononta) ResumoOs pesticidas organofosforados e carbamatos metil-paration e carbaril tem um mecanismo de ação comum: eles inibem a enzima acetilcolinesterase, bloqueando a transmissão dos impulsos nervosos. No entanto, eles podem alterar a expressão de proteínas de membrana de exocitose (SNARE), através da modificação da libertação de neurotransmissores e outras substâncias. Este estudo avaliou os efeitos adversos dos pesticidas metil-paration e carbaril sobre a expressão de proteínas SNARE: Sintaxina -1, Sintaxina-4 e SNAP-23 em rotíferos de água doce Brachionus calyciflorus. A expressão destas três proteínas foi analisada antes e depois da exposição a estes dois pesticidas por Western Blot. A expressão das proteínas Sintaxina-1, Sintaxina-4 e SNAP-23 em B. calyciflorus diminui significativamente com o aumento da concentração de ambos os pesticidas. Isto sugere que os organofosfatos e carbamatos têm efeitos adversos sobre a expressão de proteínas de membrana de exocitose, alterando o reconhecimento, de encaixe e fusão de membranas pré-sinápticas e vesiculares envolvidas na exocitose de neurotransmissores. Nossos resultados demonstram que o efeito neurotóxico de pesticidas anticolinesterásicos influencia a interação de sintaxinas e SNAP-25 e a montagem correta do complexo SNARE.

Histological and immunohistochemical findings of the action of botulinum toxin in salivary gland: systematic review

“…These results support what is described in the literature about the mechanism of action of botulinum toxin type A, which has as something with SNAP-25 anchoring protein, and that after a certain period, the toxin begins to lose its effect and there is the regeneration of SNAP-25 proteins. According Pérez-Legaspi et al (2015), SNAP-25 protein plays a crucial role in neuroexocytosis and transmitting of nerve impulses.…”

Expression of Ki67 in submandibular salivary glands of rabbits after BTX injection: Histological and immunohistochemical study

“…Chemical denervation occurs when substances are found on muscle fibers and induce muscular contraction (13). According to Pérez-Legaspi et al (14), SNAP-25 protein plays a crucial role in neuroexocytosis and transmitting a nerve impulse. Moreover, BTX inhibits acetylcholine release from the cholinergic nerve's end, resulting in the inactivity of the innervated muscles or glands (15).…”

Enzymatic Biosensors for Determination of Pesticides

“…A ação desses contaminantes ocorre sobre as células nervosas (neurônios) do organismo-alvo (insetos e nematódeos), e consiste em inibir a atividade da enzima, desativando a hidrólise do neurotransmissor acetilcolina (ACh), que originaria acetato e colina (Figura 3). Tal inibição ocasiona o acúmulo da ACh nas junções neuromusculares colinérgicas da sinapse e causa vários efeitos neurotóxicos (excitação, convulsão, paralisia e morte) pelo superestímulo do sistema nervoso central (PEREZ-LEGASPI et al, 2015).…”