Efeitos reprodutivos e comportamentais da exposição in utero e lactacional a uma mistura ambientalmente relevante de ftalatos em ratos

Abstract

Resumo: Ftalatos são compostos químicos industriais encontrados de forma ubíqua no meio ambiente e presentes nos mais diversos produtos de uso comum, sendo utilizados principalmente como plastificantes, solventes e fixadores. Diversos ftalatos são conhecidos por seus efeitos tóxicos sobre o sistema genital masculino, principalmente através da inibição da síntese da testosterona testicular fetal, tornando sua exposição preocupante para a saúde humana e animal, especialmente durante janelas críticas para o desenvolvimento e diferenciação sexual. Com base em dados de exposição de gestantes brasileiras, obtidos através do Estudo Curitibano de Investigação do Ambiente e Reprodução (CUIDAR), foi estabelecida e testada, em ratos, uma mistura de seis ftalatos antiandrogênicos cujos metabólitos foram detectados em todas as amostras urinárias maternas (N=49), sendo eles o diisopentil ftalato (DiPeP), dibutil ftalato (DBP), diisobutil ftalato (DiBP), butilbenzil ftalato (BBP), di(2-etilhexil) ftalato (DEHP) e diisononil ftalato (DiNP). Os grupos experimentais foram estabelecidos extrapolando a dose humana estimada para ratos, seguida de até três doses adicionais correspondentes a 5, 1000 e 5000 vezes a dose inicial, resultando nos seguintes grupos experimentais: controle, 0,1, 0,5, 100 e 500 mg/kg/dia. O estudo foi conduzido em duas fases distintas: o experimento fetal, que avaliou o impacto da exposição gestacional à mistura de ftalatos nas gônadas fetais, e o experimento pós-natal, que examinou parâmetros reprodutivos, comportamentais e expressão gênica no SNC após exposição in utero e lactacional à mistura. A exposição pré-natal diminuiu a produção de testosterona testicular fetal nas doses de 0,5 e 500 mg/kg/dia. Na maior dose também houve redução na expressão de genes relacionados à esteroidogênese, aumento na expressão de Cyp26b1 e na incidência de gonócitos multinucleados em testículos fetais. A avaliação pós-natal revelou efeitos antiandrogênicos também na maior dose, incluindo redução da distância anogenital, retenção de mamilos e diminuição do peso dos órgãos reprodutivos. O início precoce da puberdade (separação prepucial) foi observado na menor dose nos machos. Em contraste, as fêmeas não apresentaram alterações significativas nos desfechos reprodutivos fetais e adultos. No SNC, a exposição à mistura alterou a expressão de fatores chave para função reprodutiva no hipotálamo e na hipófise da prole masculina e feminina. Além disso, também induziu alterações em testes comportamentais relacionados ao acasalamento em machos, como demonstrado pela ausência de preferência por fêmeas no teste de preferência de parceiro em todos os grupos tratados e aumento do número de penetrações até a ejaculação no grupo de 0,5 mg/kg/dia no teste de comportamento sexual. No geral, a mistura recapitulou as alterações observadas na síndrome dos ftalatos em ratos machos no grupo 500 mg/kg/dia, mas também induziu alguns efeitos em doses mais baixas, principalmente no cérebro, cujos endpoints foram mais sensíveis à exposição. Esses dados apoiam o uso de misturas epidemiologicamente definidas para avaliações de risco de exposição em relação às abordagens toxicológicas tradicionais e enfatizam a necessidade de uma investigação mais aprofundada sobre os efeitos e mecanismos dos ftalatos e outros desreguladores endócrinos na regulação neuroendócrina da reprodução e do comportamento.

Abstract: Phthalates are industrial chemical compounds ubiquitously found in the environment, used mainly as plasticizers, solvents and fixatives and present in inumerous common-use products. Several phthalates are known for their toxic effects on the male reproductive system, mainly through the inhibition of fetal testicular testosterone production, which makes their exposure worrying for human and animal health, especially during critical windows for development and sexual differentiation. Based on exposure data from Brazilian pregnant women obtained in the Curitiba Reproductive and Environment Study (CARES), we established and tested in rats a mixture of six antiandrogenic phthalates whose metabolites were detected in all maternal urinary samples (N=49): diisopentyl phthalate (DiPeP), dibutyl phthalate (DBP), diisobutyl phthalate (DiBP), butylbenzyl phthalate (BBP), di(2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) and diisononyl phthalate (DiNP). Experimental groups were established by extrapolating the estimated human dose to rats (0.1 mg/kg/day), followed by up to three additional doses corresponding to 5, 1000 and 5000 times the starting rat dose: 0 (control), 0.1, 0.5, 100 and 500 mg/kg/day. The study was conducted in two distinct phases: the fetal experiment, which assessed gestational exposure effects on fetal gonads, and the postnatal experiment, which evaluated reproductive and behavioral parameters and CNS gene expression in males and females following in utero and lactational exposure. Prenatal exposure decreased fetal testicular testosterone production at 0.5 and 500 mg/kg/day. PMix 500 also reduced expression of steroidogenesis-related genes, upregulated transcript expression of the retinoic acid-degrading enzyme Cyp26b1, and increased multinucleated gonocytes incidence in fetal testes. Postnatal assessment revealed antiandrogenic effects at the highest dose, including reduced anogenital distance, nipple retention, and decreased weight of reproductive organs. Early puberty onset (preputial separation) was observed at the lowest dose in males. In contrast, females did not show significant changes in fetal and adult endpoints. In the CNS, the exposure altered the expression of key reproductive factors in the hypothalamus and pituitary of both male and female offspring. Furthermore, PMix also induced alterations in some aspects evaluated in mating-related behavior tests in males, as demonstrated by the absence of preference for females in the partner preference test in all treated groups and increased number of penetrations up to ejaculation in the 0.5 mg/kg/day group. Overall, the mixture recapitulated the changes seen in phthalate syndrome in male rats in the 500 mg/kg/day group, but also induced some effects at lower doses, particularly in the brain, whose endpoints were more sensitive to exposure. These data support the use of epidemiologically defined mixtures for exposure risk assessments relative to traditional toxicological approaches and emphasize the need for further investigation into the effects and mechanisms of phthalates and other endocrine disruptors on the neuroendocrine regulation of reproduction and behavior.