The effects of environmental (cadmium) and pharmacological (CBD and THC) chemicals in the spermatogenic process

• Autor(a) principal: Silva, Janaina da
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: eng
• Título da fonte: LOCUS Repositório Institucional da UFV
• Texto Completo: https://locus.ufv.br//handle/123456789/28213
• topic: Toxicologia reprodutiva; Toxicologia ambiental; Rotas de resultados adversos; Tetra-hidrocanabinol; Canabidiol; Histologia

Uma tendência significativa para um declínio mundial na fertilidade masculina humana tem sido relatada nos últimos anos. Enquanto isso, a exposição a químicos tem sido proposta para potencialmente contribuir para os distúrbios reprodutivos masculinos, em que químicos ambientais e farmacológicos/recreacionais podem induzir efeitos prejudiciais à saúde reprodutiva masculina. Entre uma variedade complexa de produtos químicos ambientais, o cádmio (Cd) é um dos metais pesados que se classifica entre os metais prioritários com importância para a saúde pública, uma vez que o Cd é considerado como um desregulador endócrino. Os seres humanos estão expostos diariamente ao Cd por meio de fontes ocupacionais (e.g. produção de baterias) e não ocupacionais (e.g. alimentos/água contaminados e fumaça de cigarro). Além disso, o consumo de cannabis para fins terapêuticos e recreativos está em ascensão. Neste contexto de produtos químicos e fertilidade masculina, a exposição aos compostos da cannabis, chamados fitocanabinoides (canabinoides), pode resultar em resultados adversos para a saúde reprodutiva masculina. Portanto, a presente tese teve como objetivo avaliar o impacto dessas duas tendências globais, cádmio e canabinoides presentes na cannabis, no processo espermatogênico. Já se sabe que o cádmio induz danos ao testículo. No entanto, os mecanismos pelos quais o cádmio promove o aparecimento de patologias testiculares e a relação entre dose, via e tempo de exposição e lesões são pouco conhecidos. Nesse sentido, realizamos uma revisão sistemática (Capítulo 1) para responder a essas questões. Depois de recuperar estudos originais em bancos de dados, organizamos os resultados em uma estrutura de Adverse Outcome Pathway (AOP). Além disso, uma análise de viés foi realizada. Nos 37 estudos selecionados, ficou claro que o cádmio induz histopatologias significativas em testículos de modelos murinos independente de via, de maneira dose e tempo-dependente. Os danos podem ser observados nas primeiras horas de exposição, principalmente danos vasculares, sugerindo que a falha na vascularização é o mecanismo primário envolvido. A AOP mostrou que potenciais eventos moleculares iniciais podem ser o mimetismo e a interferência com elementos essenciais desregulando proteínas (estruturais e antioxidantes), alteração na atividade da enzima de fosforilação oxidativa e alteração da expressão gênica, que levam à falha reprodutiva. No entanto, a análise de viés mostrou que as evidências atuais apresentam qualidade metodológica pobre. Em relação ao impacto dos canabinoides na saúde reprodutiva masculina, realizamos dois ensaios biológicos. Em um manuscrito (Capítulo 2), buscamos responder se os dois principais fitocanabinoides presentes na cannabis poderiam representar um perigo para o testículo humano adulto. Para isso, expusemos testículos humanos adultos ao Δ 9- tetrahidrocanabinol (THC), canabidiol (CBD), ou CBD/THC (proporção 1:1) nas concentrações de 10 -9 M a 10 -5 M por 48 horas, utilizando nosso modelo ex vivo único de cultura organotípica. Nossos achados não mostraram alteração na histologia testicular, produção de testosterona, número de células apoptóticas e proliferativas e expressão de genes que codificam importantes proteínas testiculares. Uma vez que alguns problemas reprodutivos masculinos foram hipotetizados como sendo de origem fetal, no último estudo (Capítulo 3) avaliamos se a exposição pré-natal ao CBD/THC poderia levar a distúrbios reprodutivos masculinos na vida adulta. Para isso, expomos camundongos fêmeas prenhas do dia de gestação 6,5 (E6,5) ao E15,5 a 5mg/kg/dia de CBD/THC (proporção 1:1), por gavagem. Observamos diminuição do peso testicular e alterações morfológicas testiculares, estas identificadas por análises morfométricas, na prole adulta. No entanto, essas alterações não foram acompanhadas por mudanças nos números de espermatogônias indiferenciadas e células de Sertoli. A análise da expressão gênica revelou um aumento na expressão de genes pró-apoptótico (Bax), de diferenciação de células germinativas (Sohlh1) e de regulação meiótica (Stra8). Não foram observadas alterações nos níveis séricos de testosterona. Em geral, nossos resultados demonstram que o cádmio, um poluente ambiental, pode afetar a saúde reprodutiva masculina de modelos murinos e conduzir à infertilidade masculina. Entretanto, os dois fitocanabinoides presentes na cannabis, THC e CBD, os quais são também utilizados como químicos farmacológicos, não causam efeitos agudos diretos na histofisiologia testicular usando nossa cultura organotípica bem caracterizada de testículo humano adulto. Porém, exposição pré-natal a uma mistura desses dois canabinoides derivados da canabis pode conduzir ao peso testicular diminuído de camundongos na vida adulta. Ainda, a exposição pré-natal pode acelerar a meiose e a diferenciação celular e induzir apoptose, baseado nos achados moleculares, provavelmente, contribuindo de forma compensatória para a diminuição do peso do testículo. Assim, em camundongos, exposição pré-natal a uma mistura de THC/CBD pode afetar a biologia testicular de proles adultas. No geral, os resultados apresentados por esta tese fornecem novos conhecimentos sobre a toxicologia reprodutiva e a saúde reprodutiva masculina, que podem ser considerados para preservar a fertilidade em toda a população. Palavras-chave: Toxicologia reprodutiva. Contaminante ambiental. Adverse Outcome Pathway. Δ 9 -tetrahidrocanabinol. Canabidiol. Cultura organotípica.