337 ALTERACOES NA ATIVIDADE ELETRICA DO SISTEMA NERVOSO CENTRAL DO

TÓRAX

DA

BARATA

(PERIPLANETA

AMERICANA)

PELA

APLICACAO

DIRETA DE P.P. D.D.T. NOS GANGLIOS TORÁCICOS E SUB-ESOFAGEANO 2

Oswaldo Giannotti

Elizabeth L. Holzhacker

1

2

SUMARIO A grande maioria dos pesquisadores afirmara que o local mais importante de atividade do D.D.T. é o sistema nervoso periférico do inseto, onde esse inseticida determina profundas alteracoes na conduqao axónica; segundo pesquisadores japoneses, essas alteracoes básicamente dizem respeito ao afluxo do ion K* do interior dos ñervos, onde o inseticida teria um efeito inibidor sobre esse mecanismo. No presente trabalho procurase demonstrar que tam-

bem o sistema nervoso central'Veve ter um papel preponderante do mecanismo de açao do D.D.T. trazendo mais algumas evidencias, além das que foram estudadas por outros autores, de que nâo só a conduçâo axonal é alterada mas tambem modificaçôes ao nivel dos ganglios produzem síntomas típicos do D.D.T., o que parece serem independentes da presença dos ions K*, Na*, Ca** e Mg**.

SUMMARY According to the literature, the site of action of D.D.T. is claimed to be the peripherical or, with less emphasis, the central nervous system. Besides that, it is suggested that the alteration in the permeability of the nerve cell membranes to some ions, such as, Ca** and K*, can be responsable for the disruption caused by D.D.T. on the nervous system. In this paper more, more evidences are presented that, the central nervous system is a significant site of action of D.D.T. The insecticide was applied in acetone solution (5 ug. in 1 urni) directly on the exposed nervous tissue of the thorax of the central nervous cord of Periplaneta americana such as, thorax ganglia or connectives, and the intensification of the spontaneous nervous activity was registered by on oscilloscope Tetronix 550. The preparations were analysed in the oscilloscope 30' after treatments. Thus, it is possible to observe, clearly, the effects of D.D.T. as well as the vanishing of the initial excitation caused by acetone, 5 to 10 minutes after the treatments. The impulses were collected with silver microelectrodes, fixed on the connectives, between the pro and mesothoracic ganglia. To observe the effect of Ca**, Mg**, K* and Na*

on the D.D.T. treated preparations, the sites treated with the insecticide, such is, the subeseophageal ganglia, were exhaustively washed with a physiological solution containing all the ions above refered, or without one of them, and finally with a physiological solution without any cations (sucrose 0,25 M. buffered with tris at pH = 7 , 6 ) . To avoid the entrance of impulses from the cereal ganglia and that could interfere in the registration of the experiment, the central cord was cut just below the methatoraxic ganglia. The subesophageal and prothoraxic ganglia were more sensitive than the meso or metathoraxic ganglia. In the two former preparation were observed spikes of 300-600 millivolts, while i nthe two latter the spike were between 200-300 millivolts, such is, just little larger than the control (only 1 mml. of acetone). The application of D.D.T. on the connectives did not cause significant change in the spontaneous electrical activity of the preparation. All treatments did not have any influence in the effect caused by D.D.T. It seems, therefore, that the effect of D.D.T. could not be related with the presence of the ions Ca**, Mg**, K* and Na*, but with his fixation with some components of the nervous tissue, given a complex of charge transfer type, as was suggested by O'Brien.

Em 1967 (2) os autores investigaran! o efeito do tratamento diréto dos ganglios cerebróides da barata americana pelo D.D.T. em solufoes acetónicas, verificando que aplicajoes tópicas de pequeñas dóses (de 1 a 5 ug.) no regiao do ganglio sub-esofageano eram capazes de desenvolver intensos síntomas de intoxicado por todo o corpo do inseto, típicos aqueles causados por esse inseticida. Posteriormente, os mesmos autores, empregando técnica mais aperfeifoada, pesquisaram o efeito da aplicacáo de D.D.T.

em soluQoes acetónicas (5 ug.) no ganglio sub-esofageano e nos tres ganglios torácicos ( 3 ) , em insetos cuja parte torácica do sistema nervoso central, foi completamente separada da parte abdominal, pelo seccionamento dos conetivos bem abaixo do ganglio metatorácico; éste procedimento teve por finalidade impedir que estímulos provenientes da parte abdominal, principalmente os dos cercos anais, viessem a interferir nos resultados das experiencias. Utilizando um osciloscópio Tetronix 550 ( ) , e captando os impulsos nervosos expontáneos da regiao torácica, por meio de eletrodos de Ag*, colocados nos conetivos que ligan o ganglio mesotorácico ao metatorácico, verificaram, que o tratamento diréto do sub-esofageano e do protorácico determinavam um aumento intenso dos impulsos nervosos, sendo que a reacáo foi muito menos intensa quando tratamento idéntico foi feito nos ganglios meso e metatorácicos; essa intensificacáo diz respeito essencialmente, á altura das es-

1

Presentado al 1er. Congreso Latinoamericano de Entomología, Cusco, Perú. 12-18 Abril 1 9 7 1 .

2

Secao de Praguicidas Brasil. 3

do Instituto Biológico — Sao Paulo,

(Equipamento fornecido pela Fundacao de Amparo á Pesquisa no Estado de Sao Paulo - F . A . P . E . S . P . ) .

3

338

ANALES 1er. CONGRESO LATINOAMERICANO DE ENTOMOLOGÍA

Rev. Per. Entom. Yol. 15, № 2

piculas que no primeiro caso eram, predominantemente, da ordem de 300 — 600 milivolts e no 2° caso se situavam na grande maioria, entre 200 — 300 milivolts, isto é, ligeramente superiores aos controles (tratamento apenas com 1 mm de acetona). Quando a solugáo acetonica de D.D.T. é aplicada sobre os conetivos que ligam o ganglio sub-esofageano ao protorácico, nao se observam os efeitos ácima referidos. (Fotos de I a I X ) .

Essas observacoes vieram confirmar que o sistema nervoso central dos insétos deve ser tambem um lugar significante de atividade tóxica do D.D.T., além do conhecido efeito désse insecticida sobre a conducao axonal, ja estudado por pesquisadores japoneses ( 7 ) e que parece está relacionado com o efluxo de K* do interior dos ñervos, onde o inseticida teria um efeito inibidor sobre esse mecanismo.

FOTO I — 1.—-Inseto intoxicado com- 5 microgramas de DDT no protórax. 2.—Inseto intoxicado com 5 microgramas de DDT no sub-esofageano. Sensibilidade200 mmV. Velocidade Is/cm. Tempo de exposicao T. Observacao — Inicialmente os insétos foram tratados com Acetona, sendo o feixe de N° 1, correspondendo ao tratamento no Protórax, e o feixe № 2, ao Sub-esofa­ geano. Decorridos 90 após o tratamento com acetona, fése a intoxicaífao com DDT seguido-se a mesma sequeencia, ou seja, feixe №

FOTO III — 1.—lnséto tratado com Acetona, no protórax. 2.— lnséto tratado com Acetona, no sub-esofageano. Foto tomada 30 min. após o tratamento. Sensibilidade 2 0 0 mmV. Velocidade I r / cm. Tempo de exposicao T. Observacao — Após 1 hora o trocado conservou-se mais ou menos idéntico. Nao houve variacao.

3

1,

corresponde

inseto

intoxicado

com

5

microgramas

de

DDT

no

Protórax, e o feixe de N° 2, 5 microgramas de DDT no subesofageano. Esta foto foi tomada 30 min. após a mtoxicaqao. 1 hora após esta foto, os insétos apresentavam idénticos síntomas: Nao houve variacao.

FOTO II — 1.—Inseto intoxicado com 5 microgramas de DDT no protoráxico. 2.—lnséto intoxicado com 5 microgramas de DDT no sub-esofageano. Foto tirada após 2 hs., do tratamento. Sensibilidade 2 0 0 mmV. Velocidade Is/cm. Tempo de exposicao T.

Além disso, Eaton e Stenberg ( 1 ) , estudando o efeito da temperatura na agao do D.D.T. sobre o sistema nervoso, verificaram que a existencia do coeficiente negativo, característico da acao desse inseticida, se deve á atividade do mesmo sobre o sistema nervoso central.

FOTO IV — 1.—lnséto tratado com 5 microgramas de Acetona no protoráxico. 2.—lnséto intoxicado com 5 microgramas de DDT no protoráxico. Tomada 90 min. após o tratamento. Sensibilidade 2 0 0 mmV. Velocidade Is/cm. Tempo de exposicao T.

Junio, 1972

GIANNOTTI & HOLZHACKER: D.D.T. SOBRE SISTEMA NERVOSO DA BARATA

339

FOTO V — 1.—Inséto tratado com 5 micro gramas de Acetona no mesotórax. 2.—Inséto intoxicado com 5 micro gramas de DDT no mesotórax.. Sensibilidade 200 mmV. Velocidade ls/cm. Tempo de exposicao T.

FOTO VII — 1.—Inséto tratado com 5 microgramas de Acetona no metatórax. 2.—Inséto intoxicado com 5 microgramas de DDT no metatórax.. Sensibilidade 200 mmV. Velocidade ls/cm. Tempo de exposicao T. Foto tomada 1 hora após o tratamento.

FOTO VI — no metatórax. no metatórax. gao + leite. de exposicao

1.—Inséto intoxicado com 5 microgramas de DDT Foto tirada 45 min. após o tratamento. AlimentaFoto tirada 45 min. após o tratamenot. AlimentaSensibilidade 200 mmV. Velocidade ls/cm. Tempo T.

FOTO VIH — 1.—Inséto intoxicado com 5 microgramas de DDT no conectivo entre o sub-esofageano e o protoráxico. 2.—Inséto intoxicado com 5 microgramas de DDT no sub-esofageano. Sensibilidade 200 mmV. Velocidade ls/cm. Tempo de exposicao T.

É necessàrio realzar que essa acáo imediata do D.D.T. por nos estudada, sómente é possivel observar-se quando o mesmo é aplicado em solucpes acetojácas, o que sugere ter esse solvente a capacidade de facilitar a penetrarlo do inseticida no seu lugar de agao e sem determinar alteracoes permanentes na transmissao dos impulsos nervosos expontàneos da prepararlo utilizada.

Mg** nessa reaijao determinada pelo D.D.T. Urna vez exposto o ganglio sub-esofageano, com o cuidado apenas de remover o tecido gorduroso e sem danificar, da melhor forma possivel, as traqueias existente nessa regiao, foi o mesmo tratado com 1 mm de acetona contendo 5 ¡j,g de p.p. D.D.T. Imediatamente o inseto apresenta os síntomas típicos causados pelo inseticida, e depois de 30-40 minutos, a preparagao é levada ao osciloscópio, onde os conetivos situados entre os ganglios meso e metatorácicos sao expostos e os eletrodos de Ag sao colocados nos mesmos. Observa-se urna

;

No presente trabalho, procurou-se, utilizando a mesma técnica, verificar qual a influencia dos ions K*, Na*, Ca** e

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340

ANALES

1er.

CONGRESO

LATINOAMERICANO

DE

ENTOMOLOGÍA

Rev. Per. Entom.

Vol.

15, N* 2

FOTO IX — 1.—Inséto intoxicado com 5 microgramas de DDT no sub-esofageano. 2.—Inséto intoxicado com 5 microgramas de DDT no conectivo entre o sub-esofageano e o protoráxico. Sensibilidade 2 0 0 mmV. Velocidade Is/cm. Tempo de exposicao T.

FOTO XI — 1.—Inséto intoxicado com 5 microgramas de DDT no Sub-esofageano. 2.—Inséto normal. Resultado obtido após 5 lavagens do sub-esofageano com solucáo fisiológica completa. Sensibilidade 2 0 0 mmV. Velocidade 0,1 s/cm. Tempo de exposicao T.

FOTO X — 1.—Inséto microgramas de DDT no Velocidade 0,2s/cm. Tempo

normal. 2.—Inséto intoxicado com 5 sub-esofageano. Sensibilidade 2 0 0 mmV. de exposicao T.

FOTO XII — 1.—Inséto normal. 2.—Inséto intoxicado com 5 microgramas de DDT no sub-esofageano. Lavagem do sub-esofageano com SOIUQOO fisiológica completa após a aplicagao de Dinitro. Sensibilidade 2 0 0 mmV. Velocidade 0,2 s/cm. Tempo de exposicao T.

reafáo semelhante á foto X. A lavagem do ganglio tratado, por cinco vezes consecutivas com urna solucáo fisiológica completa (tab. 1) semelhante á utilizada por Treherne ( 6 ) em suas pesquisas sobre o movimento dos ions K* e Na* no cordao central desse mesmBajnseto, nao determinou alteracao alguma nesse tipo de reagáo (foto X I ) . Idénticos resultados foram observados por Reeder, K., and E. Weiant (5) trabalhando com o ñervo recorrente da pata metatorácica.

lavado apenas duas vezes (2 gotas) com urna solucáo a 0,5 mM de dinitrofenol, o que determinou o desaparecimento quasi completo da reacao, evidentemente pelo bloqueio da cadeia respiratoria (¡foto X I I ) , o que demonstra a facilidades de penetracáo da solucáo de dinitro através o ganglio. O mesmo, portando, dever-se-a esperar com os sais comidos ñas solucoes fisiológicas, o que, alias, foi claramente demonstrado ñas experiencias de Treherne empregando ions isótopos. Passou-se a seguir a lavar os ganglios sub-esofageanos de preparacóes previamente tratadas com D.D.T.

Para testar a sensibilidade da técnica empregada, o ganglio de urna preparacáo apresentando a reacao típica foi

Junio, 1972

GIANNOTTI & HOLZHACKER: D.D.T. SOBRE SISTEMA NERVOSO DA BARATA

341

FOTO XIII microgramas vagens do Sensibilidade sigao T.

— 1.—lnséto normal. 2.—lnséto intoxicado com 5 de DDT no sub-esofageano. Resultado após 5 lasub-esofageano com solugao fisiológica - Sem potassio. 200 mmV. Velocidade 0,2 s/cm. Tempo de expo-

FOTO XV — 1.—lnséto normal. 2.—lnséto intoxicado com 5 microgramas de DDT do sub-esofageano.. Resultado após 5 lavagens do sub-esofageano com solugao fisiológica completa sem calcio. Sensibilidade 2 0 0 mmV. Velocidade 0,2 s/cm. Tempo de exposigao T.

FOTO XIV microgramas vagens do Sensibilidade sigao T.

— 1.—lnséto normal. 2.—lnséto intoxicado com 5 de DDT no Sub-esofageano. Resultado após 5 lasub-esofageano com solugao fisiológica - sem sodio. 2 0 0 mmV. Velocidade 0,2 s/cm. Tempo de expo-

FOTO XVI — 1.—lnséto intoxicado com 5 microgramas de DDT no sub-esofageano. 2.—lnséto normal. Resultado obtido após 5 lavagens do sub-esofageano com solugao fisiológica completa Sem magnesio. Sensibilidade 200 mmV. Velocidade 0,2 s/cm. Tempo de exposigao T.

com solucoes fisiológicas incompletas, no que se refere á presenga de N*, K*, Ca** e Mg**. (tab 1 ) , no sentido de se observar a significagao desses elementos no desenvolvimento da reagao determinada pelo inseticida. As fotos de XIII a XVI mostram que, nao se verificou alteragao significativa, continuando, os ganglios sub-esofageanos, em todos os casos, a emitir impulsos nervosos cujas espiculas sao da ordem de 400-600 milivolts, típicos da reagao provocada pelo D.D.T. Portanto, no caso presente, nao deve existir relagao entre a atividade tóxica do D.D.T. e o mecanismo da troca iónica

desses elementos no sistema nervoso central da barata, parecendo ser muito mais significativa a fixaçâo do inseticida no tecido nervoso, que se processa de forma irreversivel, e determinando alteraçôes profundas ñas propriedades eletricas do mesmo, o que, alias, é ponto de vista de outros pesquisadores, como O'Brien (4) para quem a possivel formaçâo de complexos de transferencia de carga pode ter grande significagao no mecanismo de açâo do D.D.T. nos insetos.

342

ANALES

TABELA I —

1er.

Solucbes

CONGRESO

fisiológicas

LATINOAMERICANO

empregadas

ñas e x p e r i e n c i a s

DE

ENTOMOLOGÍA

Rev. Per.

Entom.

Vol.

15, N° 2

BIBLIOGRAFÍA 1 . — E A T O N , J.L. 1964.

and J .

STERNBURG.

J.

Ins.

Physioí.,

10-

2. — G I A N N O T T I , O. e ELIZABETH L. H O L Z H A C K E R . Vol. 3 4 . fase. 3 , p p . 2 1 3 . O Papel d o g a n g l i o sub-esofageano nos síntomas p r o v o c a d o s p e l o D . D . T . na barata Veriplaneta americana L. 1967. 3 . — G I A N N O T T I e E L I Z A B E T H L. H O L Z H A C K E R . Anais da I R e u n i a o A n u a l . da S o c i e d a d e Brasileira de E n t o m o l o g í a — Piracicaba. Sao P a u l o . Brasil. 1 9 6 8 . 4 . — O ' B R I E N R . D . Insecticides. A c t i o n a n d M e t a b o l i s m . A c a d e m i c Press, N e w Y o r k and L o n d o n . 1 9 6 7 . 5 . — R O E D E R , K . , and F . W E I A N T . A n n . Entornol. S o c . A m e r . , 44, 372. 1951. 6 . — T R E H E R N E , J.E. T h e m o v e m e n t s o f S o d i u m i o n s i n trie isolated a b d o m i n a l nerve c o a r d of the c o c k r e a h Veriplaneta americana. J. E x p . B i o l . 3 8 , 6 1 9 - 6 3 6 . 1 9 6 1 . 7 . — Y A M A S A K I , T . and N A R A H A S H I , T . , B O T Y U K A G A K U . 2 2 , 2 9 6 . 1 9 5 7 . D o L i v r o "Insecticides - A c t i o n and M e t a b o l i s m " . R . D . O ' B r i e n . A c a d e m i c Pren. N e w Y o r k and L o n d o n , 1 9 6 7 .