Efeito da exposição crônica ao acetaminofeno na reprodução do Danio rerio em uma geração parental e sua prole
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Effect of chronic exposure to acetaminophen on reproduction of Danio rerio in a parental generation and its offspring
Primeiro orientador
Membros da banca
Enrrico Bloise
Gleide Fernandes de Avelar
Laércio dos Anjos Benjamin
Ana Tereza Bittencourt Guimarães
Gleide Fernandes de Avelar
Laércio dos Anjos Benjamin
Ana Tereza Bittencourt Guimarães
Resumo
O acetaminofeno (ACE) é um dos analgésicos e anti-inflamatórios não esteroides mais utilizados no mundo e frequentemente encontrado nos ambientes aquáticos, onde pode atuar como desregulador endócrino sobre espécies não alvos como os peixes. A exposição crônica a substâncias tóxicas pode provocar alterações epigenéticas por diminuir os níveis de glutationa (GSH) e hipometilar o DNA, acarretando possíveis efeitos transgeracionais. O objetivo desse trabalho foi analisar os efeitos da exposição a diferentes concentrações de acetaminofeno na gametogênese, biologia reprodutiva e metilação do DNA gonadal de Danio rerio na geração parental e em sua prole F1 e F2. A gametogênese foi analisada por histologia, morfometria, proliferação celular e apoptose. Este estudo também avaliou os níveis de esteroides sexuais e prostaglandina E2 (PGE2), expressão gênica para esteroides sexuais e receptores de PGE2, taxa de fertilização, qualidade do sêmen, quantidade de DNA metilado e expressão das enzimas que metilam e desmetilam o DNA. Nas fêmeas da geração parental (F0), a exposição a 5 e 50 µg/L de ACE induziu folículos vitelogênicos maiores e mais abundantes, e aumentou a atresia folicular. Nesses tratamentos, os machos apresentaram menor proporção e proliferação de espermatogônias indiferenciadas, e maior quantidade de espermatogônias diferenciadas TUNEL-positivas, espermátides e espermatozoides, resultando em menor produção espermática. O ACE aumentou o 17β-estradiol (E2) e reduziu os níveis de 11-ketotestosterona (11-KT) nos testículos, enquanto apenas o E2 aumentou nos ovários. Em ambos os sexos, os níveis gonadais de PGE2 foram reduzidos. O ACE a 50 µg/L induziu aumento na expressão gênica dos receptores de andrógenos, estrógenos e PGE2 nos ovários, e reduziu a expressão nos testículos. Os resultados também mostraram menor produção de ovos e taxa de fertilização a partir de 28 dias de exposição com redução da qualidade espermática. O tratamento resultou em redução da GSH e expressão de enzimas que metilam o DNA (DNMTs), aumento das enzimas que desmetilam o DNA (TETs), o que acarretou hipometilação global do DNA nos testículos e ovários da F0. Os ovários da F1 e F2 originados da geração F0 exposta a 50 µg/L de ACE, apresentaram menor concentração de E2 e folículos vitelogênicos em menor quantidade, o que levou a redução de ovos liberados. Já os testículos da F1 de progenitores também expostos à 50 µg/L, apresentaram redução de 11-KT, espermatozoides menos abundantes e menor qualidade do sêmen. Os machos F2 não apresentaram alterações reprodutivas com o tratamento da F0 ao ACE. Esses resultados demonstraram que o ACE prejudica o desempenho reprodutivo do zebrafish, afetando múltiplos parâmetros reprodutivos, o que pode ser causado pela ação sinérgica do desequilíbrio dos esteroides sexuais, com redução da PGE2 e seus receptores. Além disso, a exposição crônica ao ACE provoca efeitos transgeracionais ao induzir alterações epigenéticas na F0 e reduzir a capacidade reprodutiva da F1 e F2 do zebrafish.
Abstract
Acetaminophen (ACE) is one of the most widely used analgesics and non-steroidal anti-inflammatory drugs in the world, and is often found in aquatic environments, where it can act as an endocrine disruptor on non-target species such as fish. Chronic exposure to toxic substances can cause epigenetic changes by decreasing glutathione (GSH) levels and hypomethylating DNA, leading to possible transgenerational effects. The aim of this study was to analyze the effects of exposure to different concentrations of acetaminophen on gametogenesis, reproductive biology and gonadal DNA methylation of Danio rerio in the parental generation and in their F1 and F2 offspring. Gametogenesis was analyzed by histology, morphometry, cell proliferation and apoptosis. This study also evaluated levels of sex steroids and prostaglandin E2 (PGE2), gene expression for sex steroids and PGE2 receptors, fertilization rate, semen quality, amount of methylated DNA and expression of enzymes that methylate and demethylate DNA. In females of the parental generation (F0), exposure to 5 and 50 µg/L of ACE induced larger and more abundant vitellogenic follicles and increased follicular atresia. In these treatments, males showed a lower proportion and proliferation of undifferentiated spermatogonia, and a higher proportion of TUNEL-positive differentiated spermatogonia, spermatids and spermatozoa, resulting in lower sperm production. ACE increased 17β-estradiol (E2) and reduced 11-ketotestosterone (11-KT) levels in testes, while only E2 increased in ovaries. In both sexes, gonadal PGE2 levels were reduced. ACE at 50 µg/L induced an increase an androgen, estrogen and PGE2 receptors gene expression in the ovaries, and reduced expression in the testes. The results also showed lower egg production and fertilization rate after 28 days of exposure with reduced sperm quality. The treatment resulted in a reduced GSH levels and expression of DNA-methylating enzymes (DNMTs), increased in DNA-demethylating enzymes (TETs), which led to global DNA hypomethylation in the F0 testes and ovaries. The F1 and F2 ovaries derived from the F0 generation exposed to 50 µg/L of ACE, showed a lower concentration of E2 and less vitellogenic follicles, leding to a reduction in eggs released. The F1 testes of progenitors also exposed to 50 µg/L showed a reduction in 11-KT, less abundant sperm and lower semen quality. The F2 males did not show reproductive changes with the F0 treatment to ACE. These results demonstrated that ACE impairs the reproductive performance of zebrafish, affecting multiple reproductive parameters, which may be caused by the synergistic action of sex steroid imbalance, with a reduction in PGE2 and its receptors. Furthermore, chronic exposure to ACE may led to transgenerational effects by inducing epigenetic changes in F0 and reducing the reproductive capacity of F1 and F2 zebrafish.
Assunto
Biologia Celular, Peixe-Zebra, Disruptores Endócrinos, Gônadas, Moduladores de Receptor Estrogênico, Metilação de DNA
Palavras-chave
AINES, zebrafish, disruptor endócrino, gônadas, receptores de estrógeno, metilação do DNA, efeito transgeracional