Rev. Toxicol (2022) 39: 19 - 25
Efectos de la inhalación de vanadio sobre las espermatogonias y calidad seminal en el modelo de ratón in vivo Roldán Reyes E. 1,2,3*, Aguilar García E.M.2 y Díaz Mejia S.A.1,2. 1
Laboratorio de Citogenética y Mutagénesis [LI-FESZ-350115]. UMIEZ-CII, 2Carrera de Biología, 3Investigación y Posgrado, FES-Zaragoza, Universidad Nacional Autónoma de México. Batalla 5 de Mayo esquina Fuerte Loreto S/N, Colonia Ejército de Oriente, Iztapalapa, CP 09230, Ciudad de México, México. .Resumen: El vanadio es un metal de transición que en las últimas
décadas se convirtió en un contaminante ambiental, producto de la quema de los combustibles fósiles. La alteración de los distintos parámetros espermáticos y daño a ADN en células gaméticas se asocia con el aumento de la contaminación ambiental, la interacción con las espermatogonias probablemente explique estos efectos, debido a que uno de los órganos blancos del vanadio, es el testículo. El objetivo del estudio fue analizar los efectos citostático y citotóxico sobre las espermatogonias y espermatozoides de ratones tratados de forma aguda por vía aérea con pentóxido de vanadio (V2O5), en distintas concentraciones (0.0, 0.02, 0.04 y 0.08 M). Consistió en evaluar las proporciones de los diferentes tipos de espermatogonias A0 (Indiferenciadas), en Renovación y, diferenciadas (Tipo B) en el modelo de ratón in vivo. Y la estimación de los valores de densidad y morfología espermáticas, para establecer la calidad seminal. Los resultados muestran que la exposición a V2O5 aumenta la proliferación de las espermatogonias en Renovación, y las B disminuyen, en la dosis alta; la densidad espermática y la morfología normal disminuyeron significativamente (p<0.05), en todos los grupos tratados. Las modificaciones significativas en las proporciones de las espermatogonias, explica el efecto del vanadio y su asociación con mala calidad seminal (efectos toxico-reproductivos). Por lo tanto, se concluye que la exposición aguda a vanadio por vía aérea de ratones, es capaz de generar efectos citostáticos y citotóxicos sobre las espermatogonias y los espermatozoides, respectivamente. Palabras clave: espermatozoides; espermatogonias; exposición aguda; ratón; vanadio.. Abstract: Effect of vanadium inhalation on spermatogonia and seminal quality in vivo mouse model The Vanadium is a transition metal that in the last decades has become an environmental pollutant, product of the burning of fossil fuels. The alteration of the different sperm parameters and damage to DNA in gametic cells has been associated with the increase of environment contamination, in animals reprotoxic effects have been described, there are some reports that describe how vanadium produces these effects, the interaction with spermatogonia could be a possibility to relate these effects, because one of the white organs of vanadium is the testicle. The objective of this study was to analyze the cytostatic and cytotoxic effects on spermatogonias and spermatozoa of mice treated acutely by air with vanadium pentoxide (V2O5) in different concentrations (0.0, 0.02, 0.04 and 0.08M). It consisted in evaluating the changes in the proportions of the different types of spermatogonia A0 (Undifferentiated), Renewal and Differentiated (Type B) in a mouse model in vivo, and in the estimation of the parameters of density and sperm morphology, to establish seminal quality. The results show that the exposure to vanadium 5+, increases the proliferation of spermatogonia renewal, and type B ones decrease in the high dose; sperm density and normal morphology decreased significantly (p <0.05) in all groups treated. The change in spermatogonial proportions could explain the effect of vanadium and its association with poor seminal quality (reprotoxic effect). Acute exposure to vanadium by air of mice is capable of generating cytostatic and cytotoxic effects on spermatogonial and spermatozoa, respectively. Keywords: mouse, reprotoxic, seminal quality, spermatogonial, vanadium.
*e-mail: eliar@unam.mx 19
Introducción En la naturaleza, el vanadio (V) no se encuentra en forma pura, por sus propiedades intrínsecas es propenso a reaccionar con otros elementos. Una cantidad significativa del vanadio que se libera a la atmósfera se deriva de la erosión del suelo, las emisiones volcánicas, los incendios forestales y otros procesos biogénicos (IPCS, 2001; RodríguezMercado y Altamirano-Lozano, 2006). Se ha estimado que, de las 110 mil toneladas de vanadio descargadas anualmente, alrededor del 91% son producto de la actividad industrial, de la combustión de petróleo, carbón y aceites pesados. Los niveles en el ambiente dependen de las condiciones climáticas, la posición geográfica y las condiciones de urbanización, entre otros factores. En grandes urbes se han detectado concentraciones en el aire que van de 0.15 a 1.4 μg/m3 y en áreas rurales cantidades menores a 0.024 μg/m3 (IPCS, 1988)
Usos En la metalurgia, el V2O5 se utiliza para producir ferrovanadio, lo que aumenta la resistencia del acero. El V tiene un papel crítico en las aleaciones de titanio utilizado en la industria aeroespacial. En la industria química como un catalizador para la producción de ácido sulfúrico y otros productos químicos, insecticidas y productos químicos fotográficos. La producción de pesticidas, fungicidas y fertilizantes también incorpora compuestos de vanadio (Rodríguez-Mercado y Altamirano-Lozano, 2006). En los últimos 10 años distintos complejos orgánicos y compuestos inorgánicos de V han adquirido importancia especial en farmacología. Son empleados en la terapia contra la diabetes y la obesidad. En atletas, en el mejoramiento del rendimiento físico y en biología de la reproducción como anticonceptivo vaginal. Además, por sus propiedades moduladoras de la expresión de diversos genes, es usado en modelos experimentales como agente anti carcinogénico (Rehder, 2015).
Toxicidad reproductiva Existen pocos estudios relacionados con la toxicidad reproductiva ocasionada por la inhalación de vanadio ya que esta vía de exposición es poco explorada. Estudios realizados en ratas muestran que la exposición a sulfato de vanadio ocasiona perdida de la movilidad espermática por inhibición de la fructosa, así como la disminución de la concentración espermática y atrofia de los túbulos seminíferos (Jain et al., 2007). Se ha observado que la exposición a V2O5 puede ocasionar fragmentación de ADN (Korbecki et al., 2012), así como la inducción de aberraciones cromosómicas estructurales y numéricas sobre células linfocíticas y ováricas (Roldán y Altamirano 1990; Rodríguez-Mercado y Altamirano-Lozano, 2006). La exposición de ratones macho de la cepa CD-1 a una concentración de 0.02M de V2O5 de entre 3 a 12 semanas dio como resultado una disminución de la actina en células testiculares. El daño del citoesqueleto de actina es un mecanismo que podría explicar los efectos toxico-reproductivos del vanadio y su asociación con la fertilidad alterada (Rodríguez-Lara et al., 2013). La exposición in vitro de espermatozoides humanos a V2O5 causa alteraciones sobre la movilidad y vitalidad espermática; sin embargo, la integridad de membrana, reacción acrosómica e integridad de la cromatina espermática no se ven afectadas por este metal bajo las concentraciones y condiciones estudiadas (Méndez et al., 2014).
Espermatogonias de ratón Las células madre espermatogoniales (SSCs), son la base de la espermatogenesis y la fertilidad masculina. De forma similar a otras células madre específicas de tejido, son poco abundantes, representan
