Efectes de l'exposició al n-butilparabèn en el sistema reproductor masculí i l'estrès oxidatiu en testicles de rates joves
- Autores: Elga Schreiber Bru
- Directores de la Tesis: Margarita Torrente Torné (dir. tes.), Mercedes Gómez Arnáiz (dir. tes.), Tània García Soldevila (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Rovira i Virgili ( España ) en 2019
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Maria Rosa Nogués i Llort (presid.), José Luis Esparza Martín (secret.), Marta Barenys Espadaler (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biomedicina por la Universidad Rovira i Virgili
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
Els disruptors endocrins (DEs) es defineixen com a compostos exògens, tant naturals com sintètics, que alteren el sistema endocrí i, consegüentment, causen efectes adversos en la salut d'un organisme sa o a la seva progènie o a (sub)poblacions. Són un grup de compostos molt heterogeni que es poden classificar segons el seu origen o el seu ús. A conseqüència de la gran varietat de DEs, els efectes generats en l'organisme són molt diversos: en el sistema reproductor i en el desenvolupament, en la glàndula tiroides i les hormones tiroïdals, en l'hormona insulina i la diabetis, en el sistema nerviós, relacionats amb el càncer, problemes d'obesitat, problemes en el metabolisme, problemes cardiovasculars, entre molts altres.
Els parabens (PBs) són compostos químics exògens als éssers humans d’origen natural o sintètic i són classificats com a DEs. L'estructura molecular està formada per l’àcid p-hidroxibenzoic (PHBA) i una cadena de tipus alquil esterificada. La cadena alquil pot ser lineal, ramificada o aromàtica. Els PBs poden presentar altres modificacions com hidroxilacions en l’anell benzènic. S'utilitzen en una gran varietat de productes, en què la font principal en els éssers humans són els productes d'higiene personal i cosmètics. Es fan servir com a preservatius gràcies a l'activitat bactericida i fungicida d’ampli espectre, el cost econòmic de producció baix i la toxicitat baixa en humans. No obstant això, cada vegada tenen més interès social a causa d'estudis que mostren efectes estrogènics i antiandrogènics per part dels PBs, així com la suposada relació amb el càncer de mama o amb al•lèrgies, especialment a la dermis. Els PBs més utilitzats són el metil- (MetP), etil- (EtP), n-propil- (n-ProP) i n-butilparabèn (n-ButP) i el n-ButP és qui té més potencial estrogènic respecte als altres PBs.
Els parabens són absorbits i metabolitzats ràpidament per esterases de la pell en PHBA i àcid p-hidroxihippúric (PHHA), que són dos dels principals catabòlits. Els PBs de cadena llarga són hidrolitzats de manera menys eficient per les esterases de la pell, de tal manera que tenen una vida mitjana més gran en l'organisme respecte als PBs de cadena curta. Els dos catabòlits i la resta de PBs no-hidrolitzats són eliminats completament, principalment per l'orina, al cap de 48 hores.
Els parabens afecten a múltiples dianes relacionades amb el potencial endocrí i, consegüentment, generen efectes adversos en diversos òrgans endocrins (com en les glàndules adrenals, en el pàncrees o en la tiroides), així com en el fetge (com a òrgan detoxificador de xenobiòtics) o en la pell (com a via d'exposició principal als PBs). En els diversos òrgans, interactuen amb els receptors d’estrògens o receptors d’andrògens i generen efectes estrogènics o antiandrogènics. Estudis in vitro han descrit que els PBs tenen una afinitat i eficàcia baixa amb els receptors d’estrògens; així doncs, el seu potencial estrogènic va de 10.000 (n-ButP), 30.000 (n-ProP), 150.000 (EtP) a 2.500.000 (MetP) vegades menys respecte del 17β-estradiol. Per aquest motiu són classificats com a DEs febles. Cal destacar que el potencial estrogènic canvia segons la cadena alquil i s'incrementa com més gran és la cadena alquil. A més, certs estudis in vivo han vist que els PBs subministrats per via subcutània tenen més potencial estrogènic que quan són subministrats per via oral. Hi ha un gran nombre d'estudis in vivo que mostren alteracions en el sistema reproductor, tant de mascles com de femelles, a causa dels PBs. Referent al sistema reproductor masculí, les principals alteracions observades a causa de l’exposició als PBs són reducció de la qualitat espermàtica i alteracions des del punt de vista hormonal i histològic. Addicionalment, s'ha observat com els PBs de cadena alquil llarga (n-ProP, n-ButP i les seves isoformes respectives) causen més efectes adversos que els PBs de cadena alquil curta.
Des de fa temps es coneix la relació entre l’exposició als DEs i l'augment de l'estrès oxidatiu (EO), així com la relació entre l’EO i problemes de fertilitat. Per aquest motiu, diversos autors han estudiat la relació entre els PBs i l’EO. S'ha observat com l'exposició als PBs pot generar EO en diverses espècies, així com en l'aparell reproductor masculí de rates. No obstant això, els estudis d’EO en l’aparell reproductor masculí són limitats. La majoria d’estudis observa l'increment de l’EO per l’exposició als PBs, però diversos autors suggereixen efecte antioxidant per part dels PBs i/o els seus catabòlits. Cal, doncs, realitzar més estudis en aquest àmbit per poder establir de manera més acurada els mecanismes oxidants i antioxidants per part dels PBs.
Com a conseqüència de la preocupació social creixent envers a l'ús dels PBs i els seus efectes estrogènics, s’ha detectat la necessitat de realitzar nous estudis toxicològics. Se sap que la principal font d'exposició és per la pell i hi ha pocs estudis on la via d'administració és subcutània. Aquesta tesi doctoral vol aportar noves dades toxicològiques envers la via d'admnistració subcutània. A més, la gran majoria d’estudis toxicològics dels PBs en l'àmbit reproductiu són en femelles o femelles embarassades de rosegadors. No obstant això, els PBs també tenen capacitat disruptora en el sistema reproductor masculí. Per aquests motius, en aquesta tesi doctoral es tractaran subcutàniament mascles joves de rata amb n-ButP. El n-ButP és el compost escollit a causa de la seva utilització en productes farmacèutics, així com en productes d'higiene personal i cosmètics o en aliments, i pel potencial estrogènic que té, el qual és més gran respecte a la resta de PBs permesos amb cadena alquil lineal.
L’objectiu principal d’aquesta tesi doctoral és determinar si el n-ButP administrat subcutàniament en rates mascle joves durant un cicle sencer d'espermatogènesi pot generar efectes tòxics en el sistema reproductor masculí, així com alterar els paràmetres espermàtics. A més, a causa de la relació coneguda entre l'exposició als DEs i l'augment d'EO que pot afectar la fertilitat, es vol determinar si el n-ButP pot causar EO en els testicles i, consegüentment, alterar els paràmetres reproductors i a la fertilitat.
Es van tractar subcutàniament rates mascle joves de 45 dies d’edat cada 3 dies durant un cicle sencer d’espermatogènesi (57 dies) amb n-ButP a tres dosis diferents: 150, 300 i 600 mg/kg/d. També es van realitzar dos controls: amb vehicle (oli de cacauet) i sense vehicle.
En el treball 1 es vol determinar si el n-ButP pot afectar el sistema reproductor i als paràmetres espermàtics. Per estudiar els efectes del n-ButP, es van analitzar els paràmetres espermàtics de mobilitat, viabilitat, morfologia, maduresa i recompte d’espermatozoides i d'espermàtides resistents a la homogeneïtzació, així com la histopatologia dels òrgans sexuals i sexuals accessoris. En aquest treball també es van estudiar els efectes des del punt de vista bioquímic i hormonal. Els resultats mostren que el n-ButP provoca l'augment significatiu de la morfologia anormal dels espermatozoides, especialment del cap, així com alteracions en la histopatologia dels testicles i la vesícula seminal. A més, el n-ButP provoca l'increment del pes relatiu de la pròstata a causa de la seva capacitat disruptora del sistema endocrí. Aquests resultats indiquen que l'exposició subcutània del n-ButP indueix efectes tòxics en el sistema reproductor que podrien afectar la capacitat de fertilització dels animals.
En el treball 2 es vol determinar si té lloc un estat d'EO en els testicles de rata a causa del n-ButP. Es van analitzar els nivells de peròxids (d’hidrogen i lipídics), així com l’activitat i l’expressió proteica dels principals enzims implicats en el sistema antioxidant. Alternativament, es van determinar els nivells dels elements traça per poder relacionar-los amb les possibles alteracions reproductives i amb l’EO. Finalment, es va dissenyar del model farmacocinètic basat en fisiologia (Physiologically-based pharmacokinetic, PBPK) per mostrar els perfils de temps-concentració del n-ButP a les dosis donades en els testicles i el plasma. Els resultats mostren l'increment de l’EO a causa del vehicle (oli de cacauet) excepte en la dosi més alta (600 mg/kg/d). Suggerim un possible efecte antioxidant a causa del n-ButP i els seus catabòlits a la dosi més alta, ja que és l’únic grup que no mostra EO. A més, es van analitzar els nivells de metalls en el testicle i el Ca es veu afectat a causa de l'exposició al vehicle. Els resultats indiquen que l’oli de cacauet pot causar EO, mentre que les dosis altes de n-ButP poden actuar com agent antioxidant en els testicles. El model PBPK descriu com la concentració màxima (Cmax) en testicles es troba lleugerament superior a la del plasma a causa del volum, el flux sanguini i el coeficient de partició del testicle. Finalment, la concentració del n-ButP en testicle i plasma és molt més petita que la concentració subministrada subcutàniament.
Com a conclusió general del treball presentat s'ha obtingut que el n-ButP és absorbit via subcutània i actua com a disruptor endocrí en els mascles joves de rata, provoca alteracions en l'àmbit espermàtic, especialment en la morfologia, i en la histopatologia dels testicles i la vesícula seminal, alteracions que poden estar relacionades amb la infertilitat. No obstant això, el n-ButP no provoca EO als testicles, estrès que és generat per l'exposició a l'oli de cacauet, fet que ens suggereix que el control específic del vehicle és necessari en estudis in vivo. Addicionalment, el n-ButP i els seus catabòlits generen efecte antioxidant en la dosi alta.
