Avaliação dos efeitos da exposição ao etefon sobre modelos de biomembranas e sobre a função reprodutiva de ratos machos

Abstract

Os agrotóxicos constituem hoje um importante problema de saúde pública e dentre os possíveis efeitos adversos causados à saúde humana e animal, destacam-se as alterações reprodutivas. Os fosfolipídios são materiais muito aplicados como sistema mimético da estrutura lipídica da membrana celular para investigar a ação de diversos compostos sobre tal estrutura. O etefon é um regulador de crescimento do grupo químico etileno, utilizado para fortalecer cereais, promover maturação de frutas e hortaliças, entre outras funções. Esta tese tem como objetivo avaliar os efeitos do etefon sobre a morfofisiologia reprodutiva de ratos machos adultos e investigar os efeitos do etefon sobre sistemas miméticos da estrutura lipídica da membrana celular. Para avaliar os efeitos do etefon sobre a morfofisiologia reprodutiva, 40 ratos machos adultos foram expostos oralmente a 0 (controle), 150 (E150), 200 (E200) e 400 mg/kg/dia (E400) de etefon comercial por 30 dias consecutivos. Os parâmetros espermáticos foram alterados nos grupos expostos. Produção diária de espermatozoides diminuiu nos grupos expostos quando comparados ao controle. Observou-se uma redução na porcentagem de espermatozoides móveis com trajetória progressiva e um aumento no número de espermatozoides com trajetória não progressiva nos três grupos expostos. No grupo E200 houve aumento na porcentagem de espermatozoides imóveis comparado ao grupo controle. Ocorreu uma diminuição na porcentagem de espermatozoides normais nos grupos E200 e E400 em relação ao controle e nos três grupos houve aumento de cabeças isoladas e caudas dobradas e isoladas. Na análise da histologia do testículo dos grupos expostos notou-se a presença de esfoliação de células germinativas na luz do túbulo seminífero, vacuolização e regiões com intensa perda de células germinativas. Na análise da histologia do epidídimo observou-se grande número de células claras, inclusive hiperplásicas, massa de células descamadas no lúmen, vacuolização e hiperplasia cribriforme. A integridade de membrana plasmática e acrossomal foi reduzida nos grupos E200 e E400 quando comparados ao controle. A interação do etefon com sistemas miméticos formados pelos fosfolipídios DPPC, POPC e DOPC foi investigada por meio de vesículas unilamelares gigantes (GUVs – bicamadas lipídicas) e filmes de Langmuir (monocamadas lipídicas). As GUVs de DPPC foram as menos afetadas na presença do etefon. Já as GUVs de POPC apresentaram maior percentual de alterações morfológicas (perda de contraste de fase, formato pera e buds), inclusive rompimento de vesículas com cerca de 5 a 11 minutos de exposição ao etefon. Para os filmes de Langmuir, as isotermas π-A mostraram que o etefon interage na interface ar/água com o POPC e DOPC causando deslocamento nas isotermas. O PM-IRRAS mostrou que, embora não se observem deslocamentos nas isotermas de DPPC, há interação do etefon com os grupos-cabeça colina e fosfato. Para o DOPC observam-se deslocamentos semelhantes ao do POPC. Para os três fosfolipídios, o PM-IRRAS mostrou que o etefon gera uma desordem nas cadeias. Diante disso, pode-se concluir que o etefon pode gerar danos à saúde geral, à saúde reprodutiva e a membrana celular. Tais resultados evidenciam a importância de estudos que avaliem a toxicidade geral e reprodutiva de agrotóxicos, principalmente do etefon que apresenta poucos estudos.

Pesticides today constitute an important public health problem and among the possible adverse effects caused to human and animal health, reproductive changes stand out. Phospholipids are materials widely used as a mimetic system for the lipid structure of the cell membrane to investigate the action of various compounds on this structure. Ethephon is a growth regulator of the chemical group ethylene, used to strengthen cereals, promote the ripening of fruits and vegetables, among other functions. This thesis aims to evaluate the effects of ethephon on the reproductive morphophysiology of adult male rats and investigate the effects of ethephon on mimetic systems of the lipid structure of the cell membrane. To evaluate the effects of ethephon on reproductive morphophysiology, 40 adult male rats were orally exposed to 0 (control), 150 (E150), 200 (E200) and 400 mg/kg/day (E400) of commercial ethephon for 30 consecutive days. . Sperm parameters were altered in the exposed groups. Daily sperm production decreased in exposed groups when compared to control. A reduction in the percentage of motile sperm with a progressive trajectory and an increase in the number of sperm with a non-progressive trajectory was observed in the three exposed groups. In the E200 group there was an increase in the percentage of immobile sperm compared to the control group. There was a decrease in the percentage of normal sperm in the E200 and E400 groups in relation to the control and in the three groups there was an increase in isolated heads and folded and isolated tails. In the analysis of the histology of the testicle of the exposed groups, the presence of exfoliation of germ cells in the lumen of the seminiferous tubule, vacuolization and regions with intense loss of germ cells were noted. In the analysis of the histology of the epididymis, a large number of clear cells were observed, including hyperplastic ones, a mass of desquamated cells in the lumen, vacuolization and cribriform hyperplasia. Plasma and acrosomal membrane integrity was reduced in the E200 and E400 groups when compared to the control. The interaction of ethephon with mimetic systems formed by the phospholipids DPPC, POPC and DOPC was investigated using giant unilamellar vesicles (GUVs – lipid bilayers) and Langmuir films (lipid monolayers). DPPC GUVs were the least affected in the presence of ethephon. POPC GUVs, on the other hand, showed a higher percentage of morphological changes (loss of phase contrast, pear shape and buds), including rupture of vesicles after approximately 5 to 11 minutes of exposure to ethephon. For Langmuir films, the π-A isotherms showed that ethephon interacts at the air/water interface with POPC and DOPC causing displacement in the isotherms. PM-IRRAS showed that, although no shifts are observed in the DPPC isotherms, there is an interaction of ethephon with the choline and phosphate head groups. For DOPC, displacements similar to those for POPC are observed. For the three phospholipids, PM-IRRAS showed that ethephon generates disorder in the chains. Given this, it can be concluded that ethephon can cause damage to general health, reproductive health and the cell membrane. Such results highlight the importance of studies that evaluate the general and reproductive toxicity of pesticides, especially ethephon, which has few studies.