Neurônios Glutamatérgicos em Modelos de Roedores Respondem a Poluentes Particulados Urbanos em Escala Nanométrica in Vivo e in Vitro

FUNDAMENTOS: A inalação de material particulado (PM) proveniente do tráfego urbano está associada a patologias nas artérias, coração e pulmão; efeitos no cérebro também estão indicados, mas são menos documentados. OBJETIVO: Avaliamos as respostas cerebrais de roedores ao PM urbano em escala nanométrica (< 200 nm) (nPM). MÉTODOS: O nPM ambiental coletado próximo a uma rodovia urbana foi transferido para suspensão aquosa e reaerossolizado para exposição por inalação de 10 semanas em camundongos ou aplicado diretamente em culturas de células cerebrais de rato. RESULTADOS: Radicais livres foram detectados por ressonância paramagnética eletrônica no nPM 30 dias após a coleta inicial. A inalação crônica de nPM reaerossolizado alterou atividades neuronais e gliais selecionadas em camundongos. A subunidade do receptor de glutamato neuronal (GluA1) foi reduzida no hipocampo, enquanto as células gliais estavam ativadas e citocinas inflamatórias, como interleucina-1α (IL-1α) e fator de necrose tumoral-α (TNFα), foram induzidas no córtex cerebral. Dois modelos in vitro mostraram efeitos das suspensões de nPM dentro de 24-48 horas de exposição que envolveram funções glutamatérgicas. Em culturas de fatias hipocampais, o nPM aumentou a neurotoxicidade do NMDA (ácido N-metil-D-aspártico), um agonista glutamatérgico, que foi bloqueado pelo antagonista de NMDA AP5 (2R)-amino-5-fosfonopentanoato. Em culturas de neurônios embrionários, o nPM prejudicou o crescimento de neuritos, também bloqueado por AP5. A indução de IL-1α e TNFα em culturas de glias mistas exigiu concentrações de nPM mais altas do que os efeitos neuronais. Como o meio condicionado de glias expostas ao nPM também prejudicou o crescimento de neuritos embrionários, o nPM pode atuar indiretamente, assim como diretamente, sobre os neurônios in vitro. CONCLUSÕES: O nPM pode afetar neurônios embrionários e adultos através de mecanismos glutamatérgicos. As interações do nPM com funções neuronais glutamatérgicas sugerem que a isquemia cerebral, que envolve excitotoxicidade glutamatérgica, pode ser exacerbada pelo nPM.