A mitocôndria testicular como novo modelo toxicológico para avaliar correctamente o efeito de poluentes ambientais na reprodução masculina : estudo comparativo do impacto do DDE [1,1 -dicloro-2,2-bis(p-clorofenil)etileno] e TCDD (2,3,7,8-tetraclorodibenzo-p-dioxina) na bioenergética mitocondrial de testículo e fígado

Abstract

A libertação de contaminantes ambientais, em resultado de diversas actividades humanas, pode ser uma das causas da redução de fertilidade masculina registada nas últimas décadas. De facto muitos destes poluentes funcionam com disruptores endócrinos, mimetizando ou antagonizando a acção de hormonas endógenas, tendo um efeito adverso na saúde humana e na vida selvagem, em especial na fertilidade. Por outro lado, verificou-se que alguns poluentes ambientais, como o pesticida DDT e as dioxinas, podem induzir toxicidade por acção directa nas células testiculares, estando a mitocôndria possivelmente envolvida. Apesar destas evidências não existe um estudo focado na caracterização bioenergética das mitocôndrias testiculares de animais expostos a estes compostos. Assim, neste trabalho foram investigadas possíveis alterações nos parâmetros bioenergéticos de mitocôndrias de testículo após a exposição in vivo e in vitro a DDE (metabolito do DDT) e TCDD (membro mais potente do grupo das dioxinas), tentando desvendar se a mitocôndria está envolvida na toxicidade induzida por estes compostos. No estudo in vivo ratos machos adultos foram sujeitos a uma injecção intraperitonial de DDE ou TCDD, enquanto que no estudo in vitro estes compostos foram aplicados directamente nas mitocôndrias testiculares. Por outro lado, realizou-se também o estudo comparativo do efeito in vitro das mesmas doses de DDE e TCDD em mitocôndrias de fígado, correntemente utilizadas como modelo toxicológico para outros órgãos, para averiguar se podem ser usadas para avaliar o efeito de xenobióticos no sistema reprodutor. Os resultados obtidos neste trabalho indicam que os poluentes ambientais DDE e TCDD afectam directamente diversos parâmetros bioenergéticos das mitocôndrias, revelando um impacto negativo ao nível do sistema fosforilativo. Embora o estudo in vivo não tenha revelado diferenças significativas na bioenergética testicular, o estudo in vitro permitiu confirmar as tendências observadas e validar este sistema de estudo. Já o estudo comparativo do efeito do DDE e TCDD sobre mitocôndrias de testículo e fígado permitiu concluir que estes dois órgãos apresentam uma sensibilidade e um padrão de resposta diferentes, indicando que as mitocôndrias testiculares devem ser usadas como modelo toxicológico primário para uma correcta avaliação dos efeitos de tóxicos ambientais na espermatogénese e fertilidade masculina.

The release of environmental contaminants as a result of various human activities can be a cause of reduced male fertility observed in the past decades. In fact, many of these pollutants can act as endocrine disruptors, mimicking or antagonizing the action of endogenous hormones, and having an adverse effect on human health and wildlife, especially in terms of fertility. Moreover, some of these environmental pollutants, such as the pesticide DDT and dioxins, can induce toxicity though a direct action on testicular cells, with the possible involvement of mitochondria. Despite these evidences, there is no study focused on the characterization of mitochondrial bioenergetics in the testis of males exposed to these compounds. Thus, this study investigated possible changes in bioenergetic parameters of testis mitochondria after exposure in vivo and in vitro to DDE (a metabolite of DDT) and TCDD (the most potent dioxin), to determine if mitochondria are involved in the toxicity induced by these compounds. In the in vivo study adult male rats were subjected to intraperitoneal injections of TCDD and DDE, while in parallel in vitro studies these compounds were applied directly on isolated testis mitochondria. On the other hand, we have also carried out a comparative study regarding the in vitro effect of the same doses of DDE and TCDD on liver mitochondria, commonly used as a toxicological model for other organs, to see if these organelles can be used to evaluate the effect of xenobiotics in the male reproductive system. The results indicated that the environmental pollutants, DDE and TCDD, directly affect directly several parameters of testicular mitochondrial bioenergetics, revealing a negative impact in phosphorylation system. Although no significant differences were observed in vivo, the in vitro study confirmed the trends observed and validated this approach. The comparative study of DDE and TCDD effects on testis and liver mitochondria also showed that these two organs have different sensitivities and patterns of response, indicating that testis mitochondria should be used as primary toxicological model for a proper evaluation of the effects of environmental toxicants on spermatogenesis and male fertility.