Os impactos dos plastificantes de preocupação emergente – BPS e BPAF – na espermatogênese, reprodução, qualidade espermática e desenvolvimento do zebrafish (Danio rerio)
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Data
2024-08-28
Autores
Orientador
Nóbrega, Rafael Henrique 
Coorientador
Pós-graduação
Ciências Biológicas (Genética) - IBB
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Tese de doutorado
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (inglês)
Bisphenol A (BPA) is a widely used plasticizer that has been extensively studied due to its adverse action on the hypothalamic-pituitary-gonadal (HPG) axis. Alternative bisphenols, such as bisphenol-S (BPS) and bisphenol-AF (BPAF), have been developed to replace BPA. Recent studies have shown that these compounds can also act as endocrine disruptors. That said, the objective of this thesis was to study the effects of BPS and BPAF on the reproduction of male zebrafish (Danio rerio) after exposure to testicular explants (ex vivo) and in vivo. To this end, adult male zebrafish were exposed to BPA analogues, BPS and BPAF for 14 days, at different environmentally relevant concentrations. Furthermore, we also performed ex vivo exposure using testicular explants treated with increasing concentrations of BPS and BPAF for 7 days. We then evaluated ex vivo and in vivo spermatogenesis through histomorphometric analysis of germ cells and gene expression, quantifying a series of genes involved in gonadal function. Subsequently, in vivo, we also evaluated the effects on the production of the androgenic hormone 11-KT and on sperm quality. Furthermore, we reproduced exposed males with untreated females, and evaluated possible intergenerational effects on embryos/larvae, analyzing hatching, development, survival and gene expression of the offspring (F1). Finally, the same parameters were investigated in embryos/larvae directly exposed to BPS or BPAF. Our results showed for the first time in fish an androgenic effect of BPS on hormone production, increasing the plasma concentration of 11-KT. In relation to the testis, we found dysregulation of testicular function, in general, ex vivo and in vivo treatments with BPS and BPAF altered the gene expression of steroidogenic enzymes (cyp19a1a, star and cyp7a1) and epigenetic regulatory enzymes. Regarding histomorphometric data, ex vivo exposure to BPS and BPAF reduced the frequency of primary spermatocyte cysts in pachytene. in vivo, it increased meiotic (spermatocytes) and post-meiotic (spermatids) cysts, indicating a stimulus for the completion of meiosis. In the BPS group, this stimulus led to abnormal sperm production. However, androgenic effect of BPS was not reflected in sperm quality and embryo viability, which were negatively impacted. We also observed adverse effects of contaminants on sperm quality, reducing motility. In the F1 generation, there was a marked delay in hatching rates, an increase in malformations and mortality. Embryos/larvae directly exposed to BPS or BPAF did not exhibit changes in development, but showed stimulation of expression of estrogen-related genes (esr1, cyp19a1b and vgt1). Altogether, our data indicate that BPS and BPAF may have epigenetic effects and affect reproduction by dysregulating steroidogenesis and spermatogenesis. The present work found evidence of an intergenerational effect of contaminants on paternal information. This study provides support for the hypothesis that BPS and BPAF exert epigenetic effects and negatively impact reproduction by altering steroidogenesis and spermatogenesis. Overall, we provide further information on the consequences of alternative bisphenols, BPS and BPAF, on fish physiology and reproduction.
Resumo (português)
O Bisfenol A (BPA) é um plastificante amplamente utilizado que tem sido extensivamente estudado devido à sua ação adversa no eixo hipotálamo-pituitária-gonadal (HPG). Bisfenóis alternativos, como o bisfenol-S (BPS) e o bisfenol-AF (BPAF), foram desenvolvidos para substituir o BPA. Estudos recentes demonstraram que estes compostos também podem atuar como desreguladores endócrinos. Dito isso, o objetivo desta tese foi estudar os efeitos do BPS e BPAF na reprodução dos machos de zebrafish (Danio rerio) após exposição de explantes testiculares (ex vivo) e in vivo. Para tanto, machos adultos de zebrafish foram expostos aos análogos do BPA, o BPS e o BPAF por 14 dias, em concentrações ambientalmente relevantes distintas. Além disso, também realizamos exposição ex vivo utilizando explantes testiculares tratados com concentrações crescentes de BPS e BPAF por 7 dias. Em seguida, avaliamos a espermatogênese ex vivo e in vivo por meio de análise histomorfométrica das células germinativas e de expressão gênica, quantificando uma série de genes envolvidos na função gonadal. Posteriormente, in vivo, ainda avaliamos os efeitos na produção do hormônio androgênico 11-KT e na qualidade espermática. Além disso, realizamos reprodução dos machos expostos com fêmeas não tratadas, e avaliamos possíveis efeitos intergeracionais nos embriões/larvas, analisando a eclosão, o desenvolvimento, a sobrevivência e a expressão gênica da prole (F1). Por fim, os mesmos parâmetros foram investigados em embriões/larvas diretamente expostos ao BPS ou BPAF. Nossos resultados mostraram pela primeira vez em peixes um efeito androgênico do BPS na produção hormonal, elevando a concentração plasmática do 11-KT. Em relação aos testículos, encontramos desregulação da função testicular, em geral, os tratamentos ex vivo e in vivo com BPS e BPAF alteraram a expressão gênica de enzimas esteroidogênicas (cyp19a1a, star e cyp7a1) e enzimas de regulação epigenética. Em relação aos dados histomorfométricos, a exposição ex vivo ao BPS e ao BPAF reduziu a frequência de cistos de espermatócitos primários em paquíteno. in vivo, aumentou os cistos meióticos (espermatócitos) e pós-meióticos (espermátides), indicando estímulo para o término da meiose. No grupo BPS, este estímulo levou a uma produção anormal de espermatozoides. No entanto, o efeito androgênico do BPS não se refletiu na qualidade do esperma e na viabilidade dos embriões, que foram impactadas negativamente. Também observamos ações adversas dos contaminantes na qualidade espermática, reduzindo a motilidade. Na geração F1, houve um atraso acentuado nas taxas de eclosão, aumento de malformações e mortalidade. Embriões/larvas diretamente expostos ao BPS ou BPAF não exibiram alterações no desenvolvimento, porém apresentaram estímulo de expressão de genes relacionados ao estrógeno (esr1, cyp19a1b e vgt1). Ao todo, nossos dados indicam que o BPS e o BPAF podem ter efeitos epigenéticos e afetar a reprodução, desregulando a esteroidogênese e a espermatogênese. O presente trabalho encontrou evidências de efeito intergeracional dos contaminantes na informação paterna. Este estudo fornece suporte à hipótese de que o BPS e o BPAF exercem efeitos epigenéticos e impactam negativamente a reprodução, alterando a esteroidogênese e a espermatogênese. No geral, fornecemos maiores informações sobre as consequências dos bisfenóis alternativos, BPS e BPAF, na fisiologia e reprodução dos peixes.
Descrição
Palavras-chave
Idioma
Português
Como citar
COSTA, Daniel Fernandes. Os impactos dos plastificantes de preocupação emergente – BPS e BPAF – na espermatogênese, reprodução, qualidade espermática e desenvolvimento do zebrafish (Danio rerio). 2024. Tese (doutorado em genética). Universidade Estadual Paulista, Instituto de Biociências de Botucatu, Botucatu, 2024.