Avaliação funcional do sistema reprodutor masculino de camundongos swiss após múltiplas formas de exposição ao manganês

Abstract

Resumo: O manganês (Mn) é um elemento essencial amplamente distribuído ao longo do planeta e é utilizado para diversas funções metabólicas. Entretanto, muitos estudos têm demonstrado que este elemento, em determinadas condições de exposição, é neurotóxico. Contudo, pouco se sabe sobre o seu efeito no sistema reprodutor masculino. Para verificar o potencial tóxico do Mn sobre a função do sistema reprodutor foram conduzidos dois experimentos para avaliar o impacto dos diferentes tipos de exposição utilizados nos parâmetros espermáticos, estresse oxidativo e características morfológicas. Para o experimento I (Exp I) foi realizada uma exposição multigeracional aos reprodutores (geração F0) e prole (geração F1), em baixas concentrações, nas doses de 0 (controle), 0,013, 0,13 e 1,3 mg/kg/dia. A geração F1 foi dividida em duas categorias, caracterizando aqueles animais que foram expostos apenas de forma parental (EP) ao Mn e aqueles que foram expostos de forma parental e direta (EPD) até a maturidade sexual. O experimento II (Exp II) consistiu em uma exposição direta e em altas concentrações, sendo utilizada as doses de 0 (controle), 15, 30 e 60 mg/kg/dia. Os resultados foram divididos em três capítulos, com a finalidade de avaliar diferentes aspectos da toxicologia reprodutiva acerca do Mn. O primeiro capítulo corresponde aos resultados obtidos para o Exp I, onde se observou que as diferentes doses utilizadas foram capazes de alterar os parâmetros espermáticos avaliados, sendo a motilidade progressiva a mais afetada. Além disso, os animais do grupo EP sofreram maiores alterações significativas nos biomarcadores de estresse oxidativo, em especial no testículo. Sendo assim, baseado no maior número de alterações significativas no grupo EP, sugere-se que possivelmente algum mecanismo epigenético de resistência esteja envolvido no menor número de alterações nos animais EPD. No segundo capítulo, referente ao Exp II, foi investigado como o Mn afeta o complexo hipotálamo-gonadal através de uma exposição a altas doses. Os parâmetros espermáticos foram drasticamente afetados e, neste capítulo, através do maior número de biomarcadores avaliados foi possível inferir o possível efeito do Mn na depleção do sistema de defesa antioxidante. Além disso, foi encontrada uma redução da atividade da acetilcolinesterase no hipotálamo, demonstrando potencial neurotóxico e, possivelmente, estando correlacionado com um déficit endócrino na produção de testosterona ao longo do desenvolvimento destes animais. Por fim, no terceiro capítulo foi analisado o impacto das diferentes formas de exposição na morfologia testicular, sendo avaliados parâmetros histopatológicos, morfométricos e estereológicos. Foi possível constatar que todas as formas de exposição foram capazes de reduzir o número total de túbulos seminíferos com morfologia normal. Além disso, aqueles expostos de forma EPD apresentaram maiores alterações estereológicas e morfométricas do que aqueles animais expostos a altas concentrações, demonstrando que o contato com este elemento em fases críticas do desenvolvimento podem promover danos permanentes na estrutura do órgão. Sendo assim, a partir das múltiplas formas de exposição do Mn adotadas no presente trabalho, foi possível concluir que mesmo a exposição a doses com baixas concentrações é capaz de causar injúrias no sistema reprodutor, comprometendo a funcionalidade do mesmo.

Abstract: Manganese (Mn) is an essential element widely distributed throughout the planet and is used for the several metabolic functions. However, many studies have shown neurotoxic aspects of this element under certain exposure conditions. Nevertheless, little is known about its effect on the male reproductive system. To evaluate the toxic potential of Mn on the function of the reproductive system, two experiments were conducted to evaluate the impact of different types of exposure on sperm parameters, oxidative stress and morphological characteristics. For the experiment I (Exp I) a transgerational exposure to the breeder (F0 generation) and offspring (F1 generation) was performed at low concentrations at 0 (control), 0.013, 0.13 and 1.3 mg/kg/day. The F1 generation was divided into two categories, characterizing those that were only exposed in a parental way (EP) to Mn and those that were exposed in a parental and direct way (EPD) until sexual maturity. Experiment II (Exp II) consisted of a direct exposure in high concentrations, using doses at 0 (control), 15, 30 and 60 mg/kg/day. The results were divided into three chapters, in order to evaluate different aspects of reproductive toxicology of Mn. The first chapter corresponds to the results obtained for Exp I, in it was possible to notice that the different doses used were able to alter the sperm parameters, being the progressive motility the most affected. In addition, only the animals of the EP grupo suffered significant alteration in some biomarkers of oxidative stress, especially in the testis. Therefore, based on the largest number of significant changes in the EP group, it is suggested that possibly some epigenetic mechanism of resistance is involved in the smaller number of alterations in the EPD animals. In the second chapter, referring to Exp II, it was investigated how Mn affects the hypothalamusgonadal complex through exposure to high doses. The sperm parameters were drastically affected and in this chapter, through the largest number of biomarkers evaluated, it was possible to infer the possible effect of Mn on the depletion of the antioxidant defense system. In addition, a reduction in acetylcholinesterase activity was found in the hypothalamus, demonstrating neurotoxic potential and possibly being correlated with and endocrine defict in the production of testosterone throughout the development of these animals. Finally, the third chapter analyzed the impact of different forms of exposure on testicular morphology, with histopathological, morphometric and stereological parameters. It was possible to observe that all forms of exposure were able to reduce the total number of seminiferous tubules with normal morphology. In addition, those exposed in EPD presented higher stereological and morphometric alterations than those exposed to high concentrations of Mn, demonstrating that contact with this element in critical phases of development can promote permanent damage to the structure of the organ. Thus, from the multiple forms of Mn exposure adopted in the present study it was possible to conclude that even exposure to low concentrations is capable of cause injuries to the reproductive system, compromising its functionality.