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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.42.2019.tde-23012020-120341
Document
Author
Full name
Lucas Giglio Colli
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Carvalho, Maria Helena Catelli de (President)
Camargo, Mariana
D'Avila, Kátia de Angelis Lobo
Munhoz, Carolina Demarchi
Nichi, Marcilio
Title in Portuguese
Hipertensão arterial sistêmica induz diminuição na qualidade dos espermatozóides e alterações na microcirculação testicular em ratos espontaneamente hipertensos (SHR).
Keywords in Portuguese
Hipóxia
Órgãos-alvo
Pressão arterial
Reprodução masculina
Sêmen
Abstract in Portuguese
A qualidade do sêmen em humanos vem diminuindo de forma alarmante nos últimos 50 anos. Esse aspecto é espelho da sociedade e de sua cultura. Esse quadro reflete o panorama global da saúde do homem, corroborado pelas alterações na fertilidade em doenças como câncer e diabetes. Paralelamente a esse declínio, ocorre o aumento de pacientes hipertensos, chegando a atingir 700 milhões de homens em idade reprodutiva. Foi descrito em um pequeno estudo coorte de pacientes hipertensos alteração na morfologia dos espermatozoides e aumento da fragmentação do DNA. Fortalecendo essa relação entre hipertensão e infertilidade masculina, estudos em modelos experimentais com elevados valores pressóricos, como em ratos espontaneamente hipertensos (SHR) -Stroke Prone, demonstraram alterações no testículo, sendo as modificações morfológicas nas arteríolas testiculares um fator comum entre os modelos. É sabido que em outros órgãos alvos da hipertensão, como no caso do coração, rins e cérebro, existem alterações na microcirculação. De fato, na hipertensão as alterações na microcirculação são um dos pontos-chave para os danos causados nesses órgãos e posteriormente falência em suas funções. Até o momento são escassas as análises espermáticas nesses modelos e mesmo em pacientes hipertensos. Entretanto, não é descrito na literatura o mecanismo pelo qual a hipertensão causa danos ao testículo e seu impacto na qualidade do sêmen. Sendo assim, o objetivo desse trabalho foi avaliar o testículo de SHR e ratos normotensos Wistar por meio de análise histológica e estudar a microcirculação in vivo utilizando microscopia intravital. Avaliamos também a expressão de proteínas (Western blotting, a qualidade dos espermatozoides, analisando a atividade mitocondrial (ensaio DAB), das espécies reativas de oxigênio (marcação por DHE), integridade do acrossoma (FITC-PNA) e fragmentação do DNA (ensaio cometa). Foi observado que animais hipertensos apresentaram hipertrofia testicular quando comparados aos normotensos, acompanhado de alterações em sua morfologia, sendo o espessamento da túnica adventícia das arteríolas o fator unificante em todos testículos. Em 60% dos SHR foi encontrado células germinativas imaturas na luz dos túbulos seminíferos e necrose tubular. Visto as alterações estruturais nas arteríolas, foi demonstrado pela análise in vivo nesses vasos que ratos hipertensos possuem aumento na frequência de parada de fluxo quando estimulados com norepinefrina e que esses valores diminuem na presença da prazosina, antagonista adrenérgico a1. Sendo que esse fenômeno está ligado à troca de fluidos entre circulação e testículos, foi analisado a expressão de proteínas relacionadas a hipóxia. Foi observado que SHR, quando comparados a Wistar, possuíam aumento da expressão proteica de HIF-1a e VEGF. Quanto a análise dos espermatozoides, foi observado nos SHR a diminuição da atividade mitocondrial, seguida de aumento da atividade de espécies reativas de oxigênio, fragmentação de DNA e porcentagem de espermatozoides com dano ao acrossoma. Além disso, foi observado nesses animais diminuição de aproximadamente 44% da concentração espermática e aumento de espermatozoides teratospermicos. Em conclusão, ratos hipertensos apresentaram dano testicular, possivelmente associado às alterações na microcirculação local. Isso foi acompanhado pela diminuição da qualidade dos espermatozoides tais como aumento da atividade das EROs e aumento da expressão de proteínas induzidas por hipóxia testicular.
Title in English
Arterial hypertension leads to decreased sperm quality and alterations in the testicular micirculation in spontantaneously hypertensive rats (SHR).
Keywords in English
Blood pressure
Hypoxia
Male reproduction
Semen
Target Organs
Abstract in English
The semen quality in humans has been alarmingly declining over the last 50 years. This aspect reflects the modern society and its culture. In addition, this might reflect the overall men's health, corroborated by changes in fertility in diseases such as cancer, diabetes and obesity. Parallel to this reproductive decline, there is an increasing in the number of hypertensive patients, reaching approximately 700 million men of reproductive age. It was described in a cohort study with reduced number of hypertensive patients, alteration in sperm morphology and increased DNA fragmentation. Strengthening the relationship between hypertension and male infertility, studies in experimental models with high blood pressure values, such as spontaneously hypertensive rats (SHR)- Stroke Prone, demonstrated alterations in the testis, and morphological changes in testicular arterioles were a unifying factor among the models. It is well known that in hypertensive target organs, such as the heart, kidneys and brain, there are changes in microcirculation as well. In fact, changes in microcirculation are one of the key points for hypertensive damage to these organs and further failure in their functions. So far, semen analyzes are scarce experimental models and even in hypertensive patients. It was observed that SHR have decreased sperm concentration. However, the mechanism by which hypertension causes damage to the testis and its impact on semen quality has not been described in the literature. Thus, the aim of this study was to evaluate the SHR and Wistar normotensive rats testis by histological analysis and to study microcirculation in vivo using intravital microscopy. In addition, we evaluated protein expression (Western blotting), sperm quality by analyzing mitochondrial activity (DAB assay), reactive oxygen species (DHE labeling), acrosome integrity (FITC-PNA) and DNA fragmentation (comet essay). It was observed that hypertensive animals presented testicular hypertrophy when compared to normotensive animals, accompanied by changes in their morphology, with thickening of the arteriolar adventitia layer, which it was the unifying factor in all testes. In 60% of the SHR, immature germ cells were found in the light of the seminiferous tubules and tubular necrosis. Considering the structural changes in the arterioles, it was demonstrated by in vivo analysis of testicular vasomotion in the arterioles that hypertensive rats have increased frequency of flow stop when stimulated with norepinephrine and that these values was decreased in the presence of Prazosin, a1-adrenergic antagonist. Since vasomotion is linked to fluid exchange between circulation and testes, the expression of hypoxia-related proteins was analyzed. SHR, when compared to Wistar, had increased protein expression of HIF-1a and VEGF. Regarding sperm analysis, it was observed that SHR mitochondrial activity was decreased, followed by increased activity of reactive oxygen species (almost 10-fold increase in DHE+ nuclei), DNA fragmentation and percentage of sperm with damaged acrosome. Furthermore, it was observed in these animals approximately 44% decrease in sperm concentration and increased teratospermic sperm. In conclusion, hypertensive rats presented testicular damage, possibly associated with changes in local microcirculation. This was accompanied by decreased sperm quality, evidenced by increased ROS activity and increased protein expression induced by testicular hypoxia.
 
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Release Date
2022-04-15
Publishing Date
2021-10-13
 
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