Decreased Reelin Expression and Organophosphate Pesticide Exposure Alters Mouse Behaviour and Brain Morphology

Abstract

Genetic and environmental factors are both likely to contribute to neurodevelopmental disorders, including ASDs (autism spectrum disorders). In this study, we examined the combinatorial effect of two factors thought to be involved in autism – reduction in the expression of the extracellular matrix protein reelin and prenatal exposure to an organophosphate pesticide, CPO (chlorpyrifos oxon). Mice with reduced reelin expression or prenatal exposure to CPO exhibited subtle changes in ultrasound vocalization, open field behaviour, social interaction and repetitive behaviour. Paradoxically, mice exposed to both variables often exhibited a mitigation of abnormal behaviours, rather than increased behavioural abnormalities as expected. We identified specific differences in males and females in response to both of these variables. In addition to behavioural abnormalities, we identified anatomical alterations in the olfactory bulb, piriform cortex, hippocampus and cerebellum. As with our behavioural studies, anatomical alterations appeared to be ameliorated in the presence of both variables. While these observations support an interaction between loss of reelin expression and CPO exposure, our results suggest a complexity to this interaction beyond an additive effect of individual phenotypes.

Prenatal chlorpyrifos leads to autism-like deficits in C57Bl6/J mice

“…CPF exposure elicited decreased ultrasonic vocalizations (USV) in mouse pups, suggesting an impaired ability to communicate distress to the dam [31], an effect that was also found in male and female mice exposed during gestation to chlorpyrifos oxon [32]. However, this last study did not find long term effects on social preference or social novelty compared to vehicle treated mice.…”

Animal models of gene–environment interaction in schizophrenia: A dimensional perspective

“…Similar modulatory effects of CPF exposure were found with regard to amphetamine-induced hyperactivity and increased stereotypy (Laviola et al, 2006). The behavioral effects of CPF were associated with the brain changes in the olfactory bulb and the cerebellum in reeler mice (Mullen et al, 2013). On the one hand, these findings may be relevant to cholinergic abnormalities in autism and schizophrenia (Laviola et al, 2009).…”

Neurophysiological disorders in female rats and their offspring after chlorpyrifos intoxication prior to fertilisation

“…7. Кількість актів довгого та короткого грумінгу та зовнішня горизонтальна активність у тесті «Відкрите поле» у другому поколінні щурів Fig.…”

“…У науковій літературі є повідомлення про можливий вплив ХПФ інтоксикації на виникнення і розвиток навіть такого проблемного захворювання, як аутизм. Показовою є робота [7], автори якої піддавали впливу ХПФ самиць мишей у період вагітнос-ті, а згодом в їхнього потомства спостерігали аномалії ультразвукової вокалізації та соці-альної взаємодії, відмінності при проходженні тесту «Відкрите поле», повторювану поведін-ку -ознаки, характерні для тваринних моде-лей аутизму. Що стосується людей, то моніто-рингові дослідження засвідчили вищу частоту проявів симптомів аутизму серед дітей, матері яких у період вагітності зазнавали контакту з ХПФ або мешкали у місцевості, де в госпо-дарській діяльності використовувалися ці чи аналогічні фосфорорганічні пестициди [10].…”