Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10348/5550
Title: Avaliação dos efeitos da exposição a parabenos em parâmetros do stresse oxidativo, na bioenergética mitocondrial e no DNA: implicações na fertilidade masculina
Authors: Martins, Fátima da Conceição
Advisor: Peixoto, Francisco Manuel Pereira
Oliveira, Maria Manuel
Keywords: Parabenos
Infertilidade masculina
Stress oxidativo
Sistema antioxidante
Danos no DNA
Bioenergética mitocondrial
Issue Date: 2015
Abstract: Os parabenos são uma família de ésteres do ácido p-hidróxibenzoico, distinguindo-se entre si pelo comprimento e ramificação da cadeia lateral alquílica. Estes compostos e os seus sais são geralmente considerados pouco tóxicos, sendo amplamente utilizados como conservantes em numerosos alimentos, cosméticos, produtos de higiene pessoal e produtos farmacêuticos, sendo os mais comumente utilizados o metilparabeno, etilparabeno, propilparabeno, butilparabeno, e benzilparabeno. Os seres humanos são expostos a parabenos através da sua utilização a partir do contacto com a pele, da ingestão e inalação. O estudo sobre os seus possíveis efeitos adversos iniciou-se há várias décadas, e no início da década de 90 foram levantadas preocupações sobre a sua capacidade de interferir com a saúde, tendo sido relatados vários efeitos lesivos. Tem sido sugerido que interferem com o normal funcionamento da mitocôndria por alteração da permeabilidade da sua membrana interna, promovendo o aumento na produção de espécies reativas de oxigénio, danos no DNA e aumentando os níveis de stresse oxidativo. Tem sido também sugerido que estes compostos interferem com o sistema endócrino, contribuindo para o aparecimento de cancro e afetando a função reprodutora. Os dados presentes na literatura sobre estes efeitos apresentam-se, aparentemente, controversos sendo escassos no caso da saúde reprodutiva humana. O objetivo deste trabalho é contribuir para o esclarecimento sobre os efeitos de parabenos através da avaliação de parâmetros do stresse oxidativo em vários órgãos, no funcionamento da mitocôndria, e no DNA de espermatozoides, investigando uma possível conexão com a saúde reprodutora masculina. Com este intuito realizou-se um trabalho teórico para levantamento de dados sobre os efeitos dos parabenos e em particular na mitocôndria, e quatro investigações práticas sendo uma delas realizada in vitro. No capítulo 5 apresenta-se o desenvolvimento de um método para extração de parabenos (metil, etil, propil, e butilparabeno), nas concentrações de 50, 100 e 200 ng, previamente inoculados em tecido animal. O objetivo deste estudo foi contribuir para a optimização de um método que permitisse a identificação e quantificação de parabenos em tecido humano, uma vez que tem sido sugerido que os parabenos, apesar de serem metabolizados por esterases, se acumulam no organismo, podendo provocar efeitos adversos, nomeadamente o cancro da mama. A percentagem de recuperação de parabenos foi superior a 82%, 90% e 94% para 50, 100 e 200 ng, respetivamente. No capítulo 6 apresenta-se a avaliação, in vitro, dos efeitos dos parabenos (metil, etil, propil, butil parabenos) e do ácido p-hidroxibenzóico na bioenergética mitocondrial e na indução da abertura do poro de permeabilidade transitória mitocondrial (PPTM), dependente de Ca2+, em mitocôndrias isoladas de testículo de rato. Neste estudo, observou-se uma diminuição no ICR (estado 3/estado 4), na respiração desacoplada e na atividade dos complexos II, III e IV da cadeia respiratória mitocondrial. Esta diminuição foi dependente da concentração e do parabeno utilizado. Além disso, os parabenos aumentaram a suscetibilidade à indução da abertura do PPTM dependente de Ca2+. O capítulo 7 é referente à avaliação dos efeitos do metil- e butilparabeno (100 e 200 mg/Kg de peso corporal/dia) administrados subcutaneamente na bioenergética mitocondrial do testículo e na atividade antioxidante nos órgãos da geração F1 masculina exposta durante a gestação. Os parabenos afetaram o desenvolvimento dos órgãos, aumentaram a suscetibilidade à indução de espécies reativas de oxigénio (ROS) e originaram peroxidação lipídica e stresse oxidativo. Os parâmetros da bioenergética também foram afetados, indicando uma eventual diminuição da biogénese mitocondrial do testículo o que poderá estar relacionado com um efeito negativo na fertilidade. Estes efeitos foram dependentes da dose e do parabeno, tendo-se verificado efeitos mais significativos nos casos em que se administrou butilparabeno na dose mais elevada. No capítulo 8 é apresentado um estudo relativo aos efeitos dos parabenos, metil e butil (100 e 200 mg/Kg de peso corporal/dia), em ratos adultos expostos à injeção subcutânea durante 10 dias. Neste capítulo avaliaram-se as atividades das enzimas antioxidantes no testículo, assim como o dano produzido por estes parabenos no DNA de espermatozóides, através do ensaio do cometa. Os resultados deste trabalho foram semelhantes aos obtidos no capítulo 7 no que se refere aos parâmetros do stresse oxidativo. Os parabenos causaram dano no DNA dos espermatozoides, o qual foi mais intenso nos casos em que se administrou butilparabeno 200 mg/Kg de peso corporal/dia. Em geral estes trabalhos, no seu conjunto, contribuíram para um maior esclarecimento sobre os efeitos dos parabenos na bioenergética mitocondrial, em parâmetros do stresse oxidativo e no dano provocado no DNA, bem como a sua eventual implicação na capacidade reprodutora masculina. Estes estudos evidenciaram ainda que os parabenos de cadeia longa podem representar um maior risco para a saúde o qual é dependente da concentração dos mesmos. Outro aspeto muito importante evidenciado neste estudo foi que os parabenos afetaram significativamente alguns dos parâmetros analisados na geração F1 exposta durante a gestação. Estes resultados causam preocupação, visto que estes efeitos foram observados em ratos jovens, podendo ser especulado que em ratos mais velhos o dano acumulado possa ser significativamente maior.
Parabens are a family of esters of p-hydroxybenzoic acid, distinguished from each other by the length and branching of the alkyl side chain. These substances and their salts are generally considered slightly toxic and are widely used as preservatives in many foods, cosmetics, personal care products and pharmaceuticals being the most commonly used methyl paraben, ethyl paraben, propyl paraben, butyl paraben and benzylparaben. Human beings are exposed to parabens through the use of numerous different products from skin contact, ingestion, and inhalation. The study of their possible adverse effects began several decades ago, and in the early 90 concerns were raised about its ability to interfere with the health, having been reported several side effects. It has been suggested that interfere with mitochondria's normal functioning changing the permeability of its inner membrane, promoting the production of reactive oxygen species, increasing the levels of oxidative stress, causing DNA damage by interfering with the endocrine system, contributing to the appearance of hormone dependent cancer, and affecting reproductive function. The data from the literature about these effects are shown apparently controversial, and there are few in the case of human reproductive health. The purpose of this study is to contribute to the clarification of the effects of parabens through the evaluation of oxidative stress parameters in various organs and also mitochondrial functioning, and sperm DNA to establish a possible connection to male reproductive health. In chapter 5 presents the development of a method for extraction of parabens (methyl, ethyl, propyl and butylparaben) at concentrations of 50, 100 and 200 ng previously mixed for incorporation into animal tissue. The objective of this study was to contribute to the optimization of a method that allow the extraction, identification and quantification of parabens in human tissue, since it has suggested that parabens, despite being metabolized by esterases, can accumulate in the body causing adverse effects, in particular breast cancer. In this work we achieved a very good percent recovery of any of the studied parabens of 82%, 90% and 94% for 50, 100 and 200 ng, respectively. In chapter 6 presents the evaluation, in vitro, the effects of parabensof methyl-, ethyl-, propyl-, butylparaben and p-hydroxybenzoic acid on mitochondrial bioenergetics, and mitochondrial calcium dependent permeability transition pore (MPTP), in mitochondria isolated from testis of rat. There was a decrease in RCR (ratio state 3 / state 4), uncoupled respiration and the activity of respiratory complex (II, III or IV) of the mitochondrial respiratory chain was also inhibited. This decrease was concentration dependent and also on the used paraben, furthermore parabens increased susceptibility to induction MPTP. Chapter 7 refers to the assessment the effects of methyl and butyl parabens (100 and 200 (100 and 200 mg/kg body weight/day) administered subcutaneously to pregnant females, in testis mitochondrial bioenergetics and antioxidant activity of several organs of exposed F1 generation male during pregnancy. It was noted that the parabens affect the development of organs and increase the susceptibility to the induction of ROS, oxidative stress and lipid peroxidation. Some mitochondrial bioenergetics parameters were affected and also indicate a possible decrease in mitochondrial biogenesis of the testicle, which could be related to male infertility. These effects were paraben and dose dependent and the most significant result was observed with butylparaben administered at the highest concentration used. Chapter 8 presents a study on the effect of parabens methyl- and butylparaben (100 and 200 mg/kg body weight/day) in young adult rats exposed by subcutaneous injection for 10 days. In this work it was evaluated in testis the activities of antioxidant enzymes and the damage produced by these parabens in sperm DNA, using the comet assay. These results were similar to those obtained in chapter 7 in relation to oxidative stress parameters. The parabens caused sperm DNA damage however the more pronounced effect where observed when butylparaben was administered at 200 mg/kg body weight/day. In general these studies have contributed to further clarification of the effects of parabens in mitochondrial bioenergetics, oxidative stress parameters and DNA damage, as well as in their possible involvement in male reproductive capacity. These studies also showed that the long chain parabens may represent a major health risk and that this risk is dependent on the concentration. Another very important aspect of this study was the fact that parabens affect the F1 generation when pregnant mothers are exposed to parabens. It is also very worrying that these effects were observed in young F1 generation, so we might speculate that in older rats the accumulated damage can be significantly higher.
Description: Tese de Doutoramento em Ciências da Terra e da Vida
URI: http://hdl.handle.net/10348/5550
Document Type: Doctoral Thesis
Appears in Collections:TD - Teses de Doutoramento

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