Controle populacional de animais siantrópicos: aspectos morfológicos, funcionais e bioquímicos da contracepção promovida pelo uso de novas vias de administração do dimetanossulfonato de etano para ratos machos Wistar

Abstract

A superpopulação de animais sinantrópicos e errantes cria um cenário caótico para a aplicação de estratégias eficazes de controle populacional. Esses animais, incluindo roedores, circulam livremente nos centros urbanos, reproduzem-se, além de contribuir para a transmissão de patógenos zoonóticos e causarem acidentes. Nesses casos, métodos de castração cirúrgicos são inviáveis, levando à prática de técnicas não humanizadas, que incluem a morte por envenenamento e armadilhas, o que contribui para o sofrimento dos animais, bem como para a causa de desequilíbrios ambientais e ecológicos. Nesse contexto, nosso Laboratório mostrou resultados promissores na indução de infertilidade em ratos de laboratório, após administração oral de dimetanossulfonato de etano (EDS), um agente com conhecida citotoxicidade seletiva em células de Leydig após gavagem e injeções intraperitoneais. Na sequência desses estudos, o presente projeto teve como objetivo avaliar detalhes adicionais do mecanismo de ação desta molécula in vitro, com células de Leydig imortalizadas (Experimento I); avaliar os aspectos morfofuncionais, bioquímicos e contraceptivos da infertilidade promovida pelo EDS, em ratos Wistar machos, utilizando vias alternativas de administração do composto (Experimentos II, III e IV), bem como testar sua possível aplicação em uma abordagem de “mundo real” com exposição simultânea de ratos machos e fêmeas com uma formulação de ração contendo EDS (Experimento V). No experimento I, as células de Leydig R2C e MA-10 foram cultivadas com o EDS, e os efeitos dessa molécula sobre promotores gênicos relacionados à função endócrina dessas células foram avaliados. A exposição ao EDS pode afetar a atividade dos promotores de Star, Insl3 e Gsta3 nessas células. No experimento II, com a administração única do EDS por injeções intratesticulares em ratos machos adultos, ocorreram reduções no ganho de peso na primeira semana após as injeções, bem como mostraram uma drástica queda na fertilidade após 4 semanas das injeções, a qual foi parcialmente revertida após 10 semanas. Além disso, parâmetros espermáticos e a morfologia do testículo e do epidídimo ainda estavam comprometidos mesmo após 11 semanas das injeções. No experimento III, o EDS foi administrado a ratos machos adultos por meio de implantes em tubos Silastic, colocados cirurgicamente no interior do escroto ou subcutaneamente atrás do pescoço. Os resultados neste experimento mostram alterações mais sutis promovida pelo EDS, incluindo redução da motilidade espermática, alterações da morfologia e do tempo de trânsito espermático pelo epidídimo, sem o comprometimento da fertilidade e da estrutura testicular e epididimária. No experimento IV, após um ou duas injeções subcutâneas de EDS em ratos machos adultos, os animais estavam inférteis após 4 ou 10 semanas dos tratamentos, e com 11 semanas, os parâmetros espermáticos, bem como a histologia testicular e epididimária estavam comprometidos. No experimento V, ratos machos e fêmeas receberam EDS na ração ad libitum, e nesta abordagem efeitos e imediatos e intergeracionais foram avaliados. Na geração F0, os ratos machos apresentaram comprometimento dos parâmetros espermáticos, peso dos órgãos reprodutivos, histologia testicular e epididimária e capacidade ejaculatória, enquanto as ratas apresentaram diminuição do peso ovariano e da imunomarcação da proteína StAR. A fertilidade em ratos F0 foi diminuída pelo EDS principalmente devido à exposição de ratos machos a esta molécula. A prole F1, F2 e F3 apresentaram comprometimento reprodutivo mais sutil principalmente nos ciclos estrais de ratas, indicando efeitos intergeracionais promovidos pela exposição parental ao EDS. Juntos, estes dados contribuem para o conhecimento sobre o mecanismo de ação do EDS nas células de Leydig, bem como comprovam seus efeitos anti-fertilidade por diferentes vias, podendo ser um possível candidato seguro, rápido, eficaz e reversível com efeitos contraceptivos em outras espécies sinantrópicas, errantes, selvagens, de estimação e de produção.

The overpopulation of synanthropic and stray animals creates a chaotic scenario for the application of effective population control strategies. These animals, including rodents, circulate freely in urban centers, reproduce, contribute to the transmission of zoonotic pathogens, and cause accidents. In these cases, surgical castration methods are not feasible, leading to the practice of non-humanized techniques, which include death by poisoning, and trapping, that contribute to the suffering of animals, as well as to the cause of environmental and ecological imbalances. In this context, our Laboratory showed promising results in the induction of infertility in laboratory rats, after oral administration of ethane dimethanesulfonate (EDS), an agent with known selective cytotoxicity in Leydig cells after gavage and intraperitoneal injections. Following these studies, the present project aimed to evaluate additional details of the mechanism of action of this molecule in vitro, with immortalized Leydig cells (Experiment I); evaluate the morphofunctional, biochemical, and contraceptive aspects of infertility promoted by EDS, in male Wistar rats, using alternative routes of administration of the compound (Experiments II, III and IV), as well as testing its possible application in a “real world” approach with simultaneous exposure of male and female rats with a chow formulation containing EDS (Experiment V). In experiment I, R2C and MA-10 Leydig cells were cultured with EDS, and the effects of this molecule on gene promoters related to the endocrine function of these cells were evaluated. Exposure to EDS can affect the activity of the Star, Insl3, and Gsta3 promoters in these cells. In experiment II, with a single administration of EDS by intratesticular injections in adult male rats, there were reductions in weight change in the first week after the injections, as well as a drastic drop in fertility after 4 weeks of injections, which was partially reversed after 10 weeks. Furthermore, sperm parameters and the morphology of the testis and epididymis were still compromised even 11 weeks after the injections. In experiment III, EDS was administered to adult male rats through implants in Silastic tubes, surgically placed inside the scrotum or subcutaneously behind the neck. The results in this experiment show more subtle changes promoted by EDS, including reduced sperm motility, changes in morphology, and sperm transit time through the epididymis, without compromising fertility and testicular and epididymal structure. In experiment IV, after one or two subcutaneous injections of EDS in adult male rats, the animals were infertile after 4 or 10 weeks of treatments, and at 11 weeks, sperm parameters, as well as testicular and epididymal histology were compromised. In experiment V, male and female rats received EDS in the diet ad libitum, and in this approach, immediate and intergenerational effects were evaluated. In the F0 generation, male rats showed compromised sperm parameters, weight of reproductive organs, testicular and epididymal histology, and ejaculatory capacity, while female rats showed decreased ovarian weight and StAR protein immunostaining. Fertility in F0 rats was decreased by EDS mainly due to exposure of male rats to this molecule. The F1, F2, and F3 offspring showed more subtle reproductive impairment, especially in the estrous cycles of rats, indicating intergenerational effects promoted by parental exposure to EDS. Together, these data contribute to the knowledge about the mechanism of action of EDS in Leydig cells, as well as proving its anti-fertility effects through different routes, making it a possible safe, fast, effective, and reversible candidate with contraceptive effects in other synanthropic, stray, wild, pet, and production animals.