Impacto de poluentes emergentes da água no metabolismo energético, nas defesas antioxidantes e no influxo de cálcio no testículo de rato (Rattus norvegicus) e de peixe (Danio rerio)

Abstract

O desenvolvimento correto da espermatogênese é fundamental para a fertilidade masculina. Sabe-se que substâncias poluentes ambientais podem interferir nesse importante processo, exercendo efeitos reprodutivos deletérios em diferentes grupos taxonômicos animais. Assim, esse estudo teve como objetivo analisar os efeitos e o mecanismo de ação de poluentes emergentes da água nas funções reprodutivas em ratos e peixes machos. O presente estudo foi dividido em três etapas: na primeira foram estudados os efeitos agudos da exposição in vitro ao efluente da indústria de papel e celulose e ao fitoesteroide presente na madeira, ß-sitosterol, nos testículos e nas células de Sertoli de ratos imaturos (Rattus norvegicus) de 10 e 30 dias de idade; na segunda foram analisados os efeitos agudos da exposição in vitro ao efluente da indústria de papel e celulose e ao triterpeno presente na madeira, betulinol, nos testículos e nos espermatozoides de peixes maduros (Danio rerio); na última foram analisados os efeitos da exposição in vitro e in vivo nos testículos de Danio rerio ao larvicida piriproxifeno. Os resultados principais mostraram que o efluente apresentou, nos testículos de ratos de 10 dias, o papel principal de desregulador do metabolismo energético (diminuição no conteúdo de lactato e na captação de glicose) enquanto nos testículos de animais de 30 dias exibiu uma ação de desregulador do metabolismo oxidativo (conteúdo de espécies reativas de oxigênio (EROs), conteúdo de glutationa reduzida (GSH), peroxidação lipídica (TBARS) e atividade da enzima superóxido dismutase (SOD) se apresentaram aumentados). Somente nos animais de 10 dias as células de Sertoli mostraram vulnerabilidade aos parâmetros analisados, como um atraso na secreção de vesículas ácidas e alterações nos padrões de consumo de oxigênio mitocondrial. Testículos de peixes expostos ao efluente e ao betulinol apresentaram redução no conteúdo de lactato e no influxo de cálcio, possivelmente devido à ativação da bomba trocador sódio-cálcio (NCX). Além disso, os testículos expostos ao betulinol também apresentaram conteúdo de EROs, GSH e atividade da enzima glutationa-S-transferase (GST) elevados. Testículos de peixes expostos in vivo ao piriproxifeno apresentaram elevação na peroxidação lipídica e na atividade de GST, diminuição do conteúdo de GSH e aumento no número e na área dos cistos de espermatogônia. O fígado dos peixes expostos in vivo ao piriproxifeno apresentou um aumento na basofilia dos hepatócitos e dilatação dos vasos sanguíneos, o que sugere uma ação xenoestrogênica desse larvicida. Além disso, a exposição in vitro ao piriproxifeno causou elevação do influxo de cálcio testicular através da abertura dos canais de cálcio dependentes de voltagem (CCDV) do tipo T, inibição da bomba Ca2+-ATPase do retículo sarcoplasmático (SERCA) e da bomba NCX e pela mobilização de cálcio dos estoques intracelulares. Esses resultados mostram que poluentes comumente presentes nos corpos de água, em períodos agudos de exposição, são capazes de induzir alterações em importantes funções metabólicas que são cruciais para a progressão da espermatogênese em mamíferos e peixes.

Abstract: The correct development of spermatogenesis is essential for male fertility. It is known that environmental polluting substances can interfere in this important process, exerting harmful reproductive effects in different animal taxonomic groups. Thus, this study aimed to analyze the effects and mechanism of action of emerging pollutants from water on reproductive parameters in male rats and fish. The study was divided into three steps: in the first, the acute effects of in vitro exposure to the pulp and paper mill effluent industry and to the wood-derived phytosteroid, ß-sitosterol, on the testis and on the Sertoli cells of immature rats (Rattus norvegicus) of 10 and 30 day-old were studied; in the second, the acute effects, of in vitro exposure, of the pulp and paper mill effluent and of the wood-derived triterpene, betulin, were analyzed on the testis and spermatozoa of mature fish (Danio rerio); in the latter, the effects of in vitro and in vivo exposure in mature fish (Danio rerio) testis to the larvicide pyriproxyfen were analyzed. The main results showed that the effluent had, in the testis of 10-day-old rats, the main role of disrupting energy metabolism (decreased in lactate content and glucose uptake) while in the testis of 30-day animals it had an action of disruptor of oxidative metabolism (increased in the content of reactive oxygen species (ROS), in the content of reduced glutathione (GSH) in the lipid peroxidation (TBARS) and in the superoxide dismutase (SOD) enzyme activity). The Sertoli cells of 10-day-old animals were more vulnerable than that of 30-day-old animals in the analyzed parameters because only the first ones showed a delay in the secretion of acidic vesicles and changes in the patterns of mitochondrial oxygen consumption. Testes of male fish treated with effluent and betulin showed a decrease in lactate content and calcium influx, possibly due to the activation of the sodium-calcium exchanger (NCX) pump. In addition, testes treated with betulin also showed high content of ROS, GSH and glutathione-S-transferase (GST) activity. Fish testes treated in vivo with pyriproxyfen showed an increase in TBARS content, GST activity, a decrease in GSH content and an increase in the number and area of testicular spermatogonian cysts. The liver of fish exposed in vivo to pyriproxyfen showed an increase in the basophilia of hepatocytes and dilation of blood vessels, which suggests a xenoestrogenic action of this larvicide. In addition, in vitro exposure to pyriproxyfen caused an increase in testicular calcium influx by opening the voltage-dependent T-type channels (T-type VDCC), inhibiting sarco/endoplasmic reticulum 45Ca2+-ATPase (SERCA) and the NCX and by mobilizing calcium from stores. These results show that pollutants commonly present in bodies of water in short periods of exposure, are capable of inducing changes in important metabolic functions, crucial for the progression of spermatogenesis in mammals and fish.