COVID-19 e saúde reprodutiva masculina: consequências da infecção e métodos inovadores de diagnóstico
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tese de doutorado
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COVID-19 and male reproductive health: consequences of the infection and innovative diagnostic methods
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Resumo
O SARS-CoV-2 demonstrou capacidade de afetar órgãos extrapulmonares, incluindo o sistema reprodutor masculino, que apresenta alta expressão de receptores de entrada viral como o ACE2. Embora estudos iniciais tenham sugerido a vulnerabilidade dos testículos à infecção, a extensão real do envolvimento viral, sua persistência no trato genital masculino e suas implicações para a saúde reprodutiva permanecem pouco compreendidas. Este estudo teve como objetivo investigar se o SARS-CoV-2 infecta e se replica nos testículos, se persiste no sêmen após a recuperação clínica e se induz alterações funcionais na qualidade espermática, mesmo quando os parâmetros seminais convencionais permanecem normais. Para isso, conduzimos uma investigação multifacetada que incluiu a análise de tecido testicular de pacientes não vacinados falecidos por COVID-19, a avaliação longitudinal do sêmen de indivíduos recuperados de forma leve ou moderada da doença e a aplicação de modelos avançados de aprendizado de máquina em amostras seminais. Nos tecidos testiculares, RNA e proteínas virais foram detectados por RT-qPCR com primers específicos, por imunofluorescência, por nanosensores e por microscopia eletrônica de transmissão. Partículas virais e fábricas de replicação foram observadas principalmente em macrófagos e células espermatogoniais, acompanhadas de perda de células germinativas, ruptura da barreira de células de Sertoli, inflamação e fibrose. Em pacientes recuperados, o RNA viral foi identificado em 55% das amostras de sêmen coletadas até seis meses após a infecção, com infectividade confirmada por cultura celular em VERO e por visualização de partículas virais. Apesar de manter parâmetros seminais dentro dos critérios de normalidade da OMS, modelos de aprendizado de máquina aplicados a dados espermáticos e espectroscópicos distinguiram com alta acurácia as amostras de pacientes pós-COVID-19 em relação aos controles, com taxas de acerto de 77% e 90%, respectivamente. Esses achados demonstram que o SARS-CoV-2 pode infectar e replicar nos testículos, persistir no sêmen por longos períodos após a recuperação e induzir alterações subclínicas que não são detectadas por análises convencionais. Em conjunto, os dados indicam que o trato genital masculino pode atuar como alvo e reservatório viral, reforçando a importância do acompanhamento reprodutivo de longo prazo e da incorporação de ferramentas diagnósticas avançadas na avaliação da fertilidade masculina após a COVID-19.
Abstract
SARS-CoV-2 has been shown to affect extrapulmonary organs, including the male reproductive system, which expresses high levels of viral entry receptors such as ACE2. Although early studies suggested the testis might be vulnerable to infection, the true extent of viral involvement, its persistence in the male genital tract, and its implications for reproductive health remain uncertain. This study aimed to investigate whether SARS-CoV-2 infects and replicates in the testes, persists in semen after clinical recovery, and induces functional alterations in sperm quality, even when conventional semen parameters appear normal. To this end, we conducted a multifaceted investigation involving testicular tissue analysis from non-vaccinated deceased COVID-19 patients, longitudinal semen evaluation from recovered individuals with mild or moderate disease, and advanced machine learning analysis of semen samples. In testicular specimens, SARS-CoV-2 RNA and protein were detected using RT-qPCR with gene-specific primers, immunofluorescence, nanosensors, and transmission electron microscopy. Viral particles and replication factories were found primarily in macrophages and spermatogonial cells, accompanied by germ cell loss, disruption of the Sertoli cell barrier, inflammation, and fibrosis. In recovered patients, viral RNA was detected in 55% of semen samples collected up to 6 months post-infection, and viral infectivity was confirmed by VERO cell culture and visualization of viral particles. Despite normal semen profiles according to WHO criteria, machine learning models trained on sperm parameters and optical spectroscopy data successfully distinguished COVID-19-recovered samples from controls, achieving accuracies of 77% and 90%, respectively. These findings demonstrate that SARS-CoV-2 can infect and replicate in the testis, persist in semen long after recovery, and induce subclinical alterations that are not captured by standard analyses. Taken together, the data suggest the male genital tract may serve both as a target and a reservoir for SARS-CoV-2, reinforcing the need for long-term reproductive monitoring and the integration of advanced diagnostic tools into the evaluation of male fertility following COVID-19.
Assunto
Biologia Celular, COVID-19, Saúde Reprodutiva, Genitália Masculina
Palavras-chave
COVID-19, SARS-CoV-2, Sêmen, Testículo, Sistema Reprodutor Masculino
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