اثر حفاظتی ویتامین E بر شاخص‏های اسپرماتوژنز در رت‌های تیمار شده با Bisphenol A

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه اراک، دانشکده علوم پایه، گروه زیست شناسی، اراک، ایران

2 کارشناسی ارشد سلولی تکوینی، دانشگاه اراک، دانشکده علوم پایه، گروه زیست شناسی

چکیده

هدف: هدف از ‌این مطالعه بررسی نقش بازدارندگی ویتامین E  (VE) بر شاخص‌های اسپرماتوژنز رت‌ها به‌دنبال تیمار با Bisphenol A بود. مواد و روش‌ها: رت‌های نر بالغ نژاد ویستار با میانگین وزنی10±231 گرم به‏طور تصادفی به 4 گروه (6=n): کنترل،  BPA (mg/kg/day250)، VE (mg/kg/day150) و BPA+ VE تقسیم شد. تیمار دهانی تا 56 روز و سه بار در هفته انجام گرفت. در پایان دوره تیمار، موش‌ها کشته شد و بیضه چپ آن‌ها توزین، فیکس و با روش Heidenhain's Azan رنگ‌آمیزی شد. بررسی‌های هیستولوژیک و مورفومتریک اسپرماتوژنز مورد ارزیابی قرار گرفت. داده‌ها با روش آماری One-Way ANOVA آنالیز و تفاوت میانگین‌ها در حد (05/0(p< معنی‌دار در نظرگرفته شد. نتایج: وزن بیضه )01/0 (p<در گروه BPA نسبت به گروه کنترل کاهش معنی‌داری یافت. کاهش معنی‌داری (001/0p<) در میانگین قطر لوله‌های منی‌ساز و ضخامت اپی‌تلیوم‌ زایشی و شاخص‌های ضریب تمایز لوله‌ای، ضریب اسپرمیوژنز و ضریب میوزی در بافت بیضه رت‌های تیمار شده با BPA در مقایسه با گروه کنترل مشاهده شد. در گروه BPA+VE، پارامترهای ذکر شده به‌طور معنی‌داری تا حد گروه کنترل افزایش یافت )04/0.(p< نتیجه‌گیری: ویتامین E می‌تواند اثرات نامطلوب Bisphenol A را بر اسپرماتوژنز جبران کند و بنابراین می‌تواند به‌عنوان یک مکمل درمانی در مورد سمیت Bisphenol A درنظر گرفته شود.

تازه های تحقیق

-

کلیدواژه‌ها


مقدمه

در طول چند دهه گذشته، ترکیبات سنتزی متعددی از جمله آفت‌کش‌ها و مواد شیمیایی صنعتی به محیط زیست وارد شده است، با این تصور که این مواد هیچ‌گونه عوارض منفی بر روی انسان ندارند و می‌توانند استانداردهای زندگی را بهبود بخشند. در صورتی‌که بسیاری از این ترکیبات اثرات نامطلوب و زیان‌باری بر حیات وحش و سلامت انسان ایجاد کرده‌اند. به‏عنوان مثال از سال 1990 مشخص شد که بسیاری از مواد شیمیایی زیست محیطی، فعالیت شبه هورمونی دارند و با عملکرد هورمون‌های اندروژن مداخله می‌کنند. از این رو این ترکیبات، مواد شیمیایی تخریب کننده اندوکرین (Endocrine Disruptor chemichals- EDCs) نام‌گذاری شدند (1). Bisphenol A از جمله ترکیبات EDC است که اثرات نامطلوبی بر سیستم تولیدمثلی جانوران دارد (2) و یک ترکیب سنتتیک مبتنی بر کربن با فرمول شیمیایی C15H16O2 است (3) که تا حد زیادی در تولید پلاستیک‌های پلی‌کربنات و رزین‌های اپوکسی استفاده می‌شود. پلی‌کربنات‌ها در حال حاضر برای تولید موادی که در تماس مستقیم با مواد غذایی هستند مانند بطری‌های پلاستیکی، ظروف غذاخوری، ظروف مایکروویو، ظروف نگه‏داری غذا و ...استفاده می‌شوند. رزین‌های اپوکسی برای پوشش داخلی مواد غذایی و قوطی‌های نوشیدنی مورد استفاده قرار می‌گیرند (4). علاوه بر این موارد، Bisphenol A برای تولید محصولاتی مانند عینک آفتابی، مصالح ساختمانی، دستگاه‌های پزشکی، مواد دندان‌پزشکی و کاغذ نیز به‌کار می‌رود (5). به‏دلیل این‌که استفاده از این محصولات در سال‌های اخیر به‌شدت افزایش داشته است، Bisphenol A امروزه از جمله EDC هایی است که بیشترین حجم تولید را در دنیا دارد (6).

قرار گرفتن انسان در معرضBisphenol A ، با توجه به نشت آن از بسته‌بندی مواد غذایی، عمدتا از طریق رژیم غذایی است. دیگر راه‌ها به‏دلیل آلودگی خاک، آب و هوا،  استنشاق و تماس پوستی می‌باشد (2). بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که برهم‌کنش بین انسان و Bisphenol A در سال‌های اخیر افزایش یافته است.

از طرفی Bisphenol A طیف گسترده‌ای از عوارض نامطلوب را بر سلامتی هر دو جنس نر و ماده دارد از جمله می‌تواند موجب نقایص مادرزادی، اختلالات باروری، اختلالات رشد و متابولیک (سوخت و ساز بدن)، اختلالات سیستم ایمنی و عصبی شود (6). از سال 1993 چندین مطالعه فعالیت استروژنیک Bisphenol A را در محیط‌های in vivo و in vitro گزارش کرده‌اند (2) و مطالعات اپی‌دمیولوژیک، ارتباط بین افزایش سطح Bisphenol A در محیط زیست و بروز سرطان‌های مرتبط با اختلالات هورمونی، مانند سرطان پستان، پروستات، تخمدان و سرطان اندومتریوم را ثابت کرده‌اند (7).

قرار گرفتن در معرضBisphenol A همراه با کاهش در فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانتی از قبیل سوپراکسید دیسموتاز (SOD)، کاتالاز (CAT)، گلوتاتیون پراکسیداز (GPx)، گلوتاتیون ردوکتاز  (GR)است که موجب افزایش تولید ROS و استرس اکسیداتیو در بافت‌های مختلف از جمله بافت بیضه می‏شود (8، 9، 10 و 11).

ویتامین E به‌عنوان یک مولکول آنتی‌اکسیدان، به‌وسیله ممانعت از تشکیلROS ، سلول‌ها را از آسیب ناشی از استرس اکسیداتیو محافظت می‌نماید. در واقع این ویتامین، ROS را به محصولات بی‌ضرر تبدیل می‌کند (12). ویتامینE یکی از موثرترین آنتی‌اکسیدانت‌های زنجیر شکن و محلول در چربی در غشاهای بیولوژیکی است که ساختار سلول‌ها و بافت‌ها را در برابر آسیب‌ رادیکال‌های آزاد و محصولات واکنش پراکسیداسیون لیپیدی (LPO) حفظ می‌کند (13). ویتامینE به‏مقدار زیاد در سلول‌های سرتولی، اسپرماتوسیت (مرحله پاکیتن) و به‏مقدار کمتر در اسپرماتیدهای گرد وجود دارد (14) و برای حفظ فرآیند اسپرماتوژنز در پستانداران ضروری است (15). ویتامینE  می‌تواند اثرات مخرب استرس‌اکسیداتیوی ناشی از عوامل استرس‌زا را در بیضه کاهش ‌دهد (13، 16، 17، 18 و 19).

 لذا، هدف از مطالعه حاضر بررسی نقش حفاظتی ویتامین E، به‏عنوان یک آنتی‌اکسیدانت قوی، بر شاخص‌های اسپرماتوژنز رت‌های تیمار شده با Bisphenol A بود.

مواد و روش‏ها

برای انجام این مطالعه تجربی تعداد 24 سر رت نر بالغ (Ratus norvegicus) نژاد ویستار، با میانگین وزنی 5/10±231 گرم از انیستیتو پاستور ایران تهیه شد. حیوانات در خانه حیوانات دانشگاه اراک در شرایط استاندارد (دمای2 ±21 درجه‌سانتی‏گراد و نور محیطی با شرایط 12 ساعت تاریکی و 12 ساعت روشنایی) نگه‏داری شدند. تمام حیوانات در شرایط تغذیه‌ای یکسان به نسبت‌های برابر تغذیه شده و امکان دسترسی آزاد به آب نیز برای تمامی آنان وجود داشت. متعاقب یک هفته سازگاری با شرایط محیط و پس از توزین رت‌ها به‏صورت تصادفی به 4 گروه (در هر گروه شش راس رت) به شکل زیر تقسیم شدند:

گروه اول (control): حیوانات این گروه به‏عنوان شاهد در‌نظر گرفته شده و روزانه روغن ذرت را به‏صورت خوراکی (گاواژ) دریافت می‌کردند.

گروه دوم (Bisphenol A: BPA): حیوانات این گروه روزانه 250 میلی‌گرم به‏ازای هر کیلوگرم وزن بدن Bisphenol A را از طریق گاواژ دریافت می‌کردند.

گروه سوم (Vitamin E: Vit e): حیوانات این گروه روزانه 150 میلی‌گرم به‏ازای هر کیلوگرم وزن بدن ویتامین E را از طریق گاواژ دریافت می‌کردند.

گروه چهارم (BPA+Vit e): حیوانات این گروه Bisphenol A و ویتامین E را به‏صورت روزانه و با همان دوز قبلی به‏صورت هم‏زمان از طریق گاواژ دریافت می‌نمودند.

مدت زمان این مطالعه نیز 56 روز، که زمان مورد نیاز برای تکمیل یک دوره کامل اسپرماتوژنز است، در نظر گرفته شد. تمامی دوزها و زمان‌بندی این تحقیق، مطابق با مطالعات پیشین صورت گرفته در این زمینه، طرح ریزی گشته است (19 و20). برای تیمار از Bisphenol A و ویتامین E، خریداری شده از شرکت Sigma Aldrich Chemie GmbH استفاده شد. برای انحلال Bisphenol A، این ماده ابتدا در الکل مطلق حل و سپس در روغن ذرت رقیق گردید و سپس تا زمان استفاده در دمای اتاق نگه‏داری شد (21). با توجه به ویسکوزیته بالای ویتامین E نیز از روغن ذرت به‏عنوان حامل استفاده نمودیم. بنابراین جهت جلوگیری از خطا در آزمایش به گروه کنترل نیز به‏روش گاواژ روغن ذرت داده شد. همه مواد مصرفی در این پژوهش به جز موادی که در بالا ذکر شد از شرکت مرک آلمان خریداری شد.

پس از پایان دوره تیمار (56 روز) رت­ها وزن شدند. پس از کالبدگشایی با باز کردن اسکروتوم، بیضه چپ جهت انجام بررسی­های هیستولوژیکی بیرون آورده شد. بیضه‌ها پس از توزین،  به درون شیشه­های حاوی فیکساتیوMDF (Modified Davidson’s Fluid)  منتقل و به‏مدت یک هفته در دمای آزمایشگاه نگه‏داری شد (22). لازم به‏ذکر است که تمامی اصول بهداشتی در نگه‏داری و معدوم‌سازی حیوانات براساس پروتوکل اخلاقی انجام گرفت. پس از ثبوت، از بیضه‌ها برش IUR (Isotropic uniform random sampling) گرفته شد. این روش، روشی تصادفی برای برش­گیری اندام‌هایی است که ساختار هتروژن دارند و در نهایت با این روش برش‌‌‌‌‌هایی یکنواخت از بافت ایجاد می­شود (23). پس از طی مراحل مربوط به پاساژ بافتی، نمونه‌ها با استفاده از پارافین مذاب قالب‌گیری شدند. در مرحله بعد با استفاده از دستگاه میکروتوم برش‌هایی به ضخامت 5 میکرومتر از قالب‌های پارافینی تهیه شد. در نهایت روش هایدن‌هان آزان (Heidenhain's Azan)، جهت رنگ‌آمیزی نمونه‌ها مورد استفاده قرار گرفت (24).

ارزیابی‌های هیستومورفومتریک بیضه: جهت انجام ارزیابی‌های هیستومورفومتریک بیضه نظیر بررسی قطر لوله‌های منی‌ساز، قطر لومن و ضخامت اپی‌تلیوم زایشی در گروه‌های مختلف آزمایش، از نرم افزار موتیک استفاده شد. به این ترتیب عمل شد که ابتدا از اسلایدهای 5 میکرونی بافت بیضه به‏صورت تصادفی تعدادی فیلد انتخاب و توسط میکروسکوپ مدل Olympus BX41TE مجهز به دوربین عکس­برداری مدل Olympus (DP12) ساخت ژاپن، توسط نرم افزار  Olysiaبا ابژکتیو 10عکس‌برداری شد. و به‏طور تصادفی قطر 100 لوله‌منی­ساز، لومن آن و ضخامت اپی‌تلیوم زایشی به کمک نرم افزار موتیک (Motic image 2000) اندازه­گیری و ثبت گردید. سپس، میانگین این پارامترها در هر رت محاسبه شد.

ارزیابی اسپرماتوژنز در بافت بیضه: برای این منظور تعداد 100 لوله منی‌ساز در هر بیضه جهت ارزیابی شاخص‌های زیر مورد بررسی قرار گرفتند.

ضریب تمایز لوله‌ای (TDI):جهت مشخص نمودن این شاخص در بافت بیضه هر رت، درصد لوله‌های منی‌سازی که دارای سه و یا بیشتر از سه رده سلول‌های اسپرماتوژنز تمایز یافته از سلول اسپرماتوگونی A بودند، محاسبه شد (25).

ضریب اسپرمیوژنز (SPI): این شاخص بیانگر درصد لوله‌های منی‌ساز دارای اسپرمیوژنز طبیعی (حاوی اسپرم) می‌باشد (25).

ضریب سلول سرتولی (SCI): ضریب سلول سرتولی از طریق نسبت تعداد سلول‌های زایا به تعداد سلول‌های سرتولی، یعنی جمع تعداد سلول‌های اسپرماتوگونی و اسپرماتوسیت و تقسیم بر تعداد سلول‌های سرتولی هر لوله منی‌ساز، محاسبه شد (26).

ضریب میوزی (MI): به‌منظور محاسبه ضریب میوزی نسبت تعداد سلول‌های اسپرماتید گرد به اسپرماتوسیت‌های اولیه مشخص شد (27).

آنالیز آماری

داده­های حاصل توسط نرم افزار spss  مدل 16 و روش One way ANOVA و به‏دنبال آزمون آماری Tukey مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت و تفاوت میانگین­ها در سطح                (05/0 (p< معنی­دار در نظر گرفته شد.

نتایج

وزن بدن و بیضه

میانگین داده‌های مربوط به وزن بدن رت­ها، 56 روز بعد از تیمار با  Bisphenol Aبین هیچ یک از گروه‌های چهارگانه اختلاف معنی­داری نداشت (05/0p>) اما میانگین وزن بیضه در گروه Bisphenol A نسبت به گروه کنترل به‌طور معنی‌داری کاهش یافته بود (01/0P<) درحالی‏که وزن بیضه در گروه تیماری هم‏زمان ویتامین E به‌علاوه Bisphenol A تغییر معنی‌داری با گروه کنترل نداشت (05/0p>) (جدول1).

 

 

جدول ١: مقایسه میانگین وزن بدن و بیضه رت (گرم) در گروه­های مختلف، 56 روز پس از تیمار با Bisphenol A (mg/kg/day250) و ویتامین E (mg/kg/day١5٠). مقادیر به‏صورت mean±SD می­باشند.

گروه­ها

میانگین وزن رت قبل از تیمار (گرم)

میانگین وزن رت در پایان دوره تیمار(گرم)

میانگین وزن بیضه رت (گرم)

کنترل

Bisphenol A

Bisphenol A + ویتامین E

ویتامین E

57/10±17/231

31/11±00/232

69/13±67/229

91/8±33/231

11/27±93/292

29/14±00/280

42/13±38/283

35/15±63/301

08/0 ±52/1

a09/0±37/1

07/0 ±49/1

06/0±51/1

a: مقایسه آماری گروه Bisphenol A نسبت به گروه کنترل (01/0p<).

 

 

یافته‌های مورفولوژیک در بافت بیضه

مطالعات بافت‌شناسی آتروفی لوله‌های منی‌ساز، از هم گسیختگی و بی‌نظمی اپی‌تلیوم زایشی و اکوئله شدن آن و نیز کاهش تراکم اسپرم‌ها را در بافت بیضه رت‌های تیماری با Bisphenol A نشان داد (شکلB1). در گروهی که Bisphenol A را به‏همراه ویتامین E دریافت کرده بودند ساختار بافتی تقریبا طبیعی در بیضه رت‌ها دیده‌ ‌شد (شکل C-1). در گروه کنترل و گروه ویتامین E نیز ساختار بیضه طبیعی بود (شکلA ,D1).

 

 

B

A

D

C

 

 

 

شکل 1: تصاویر میکروسکوپی از بافت بیضه رت‌های بالغ در گرو‏‏ه‏های مختلف، تیمار شده با  Bisphenol A(mg/kg/day250) و ویتامین E (mg/kg/day150)، (برش‌های 5 میکرونی، رنگ آمیزی هایدن‑هاین آزان، بزرگ‌نمایی ×400) نشان دهنده، (a): ساختمان طبیعی لوله‌های منی‌ساز در بافت بیضه رت‌های گروه کنترل با آرایش طبیعی اپی‌تلیوم زایشی (ستاره) (b): د‍‍ژنره وواکوئله شدن (نوک پیکان سیاه رنگ) لوله‌های منی‌ساز، تخریب اسپرماتوژنز و ریزش سلول‌های نابالغ به فضای لومن (پیکان زرد رنگ)، در گروه تیمار شده با Bisphenol A :(c) آرایش تقریبا طبیعی اپی‌تلیوم زایشی و اسپرماتوژنز نرمال (ستاره) درگروه تیمار شده با ویتامین E+:(d) Bisphenol A نمای لوله‌های منی‌ساز شبیه به گروه کنترل بههمراه افزایش ضخامت اپی‌‌تلیوم زایشی (ستاره) در گروه تیمار شده با ویتامین E..

 

 

 

یافته‌های هیستومورفومتریک در بافت بیضه

بررسی نتایج حاصل از ارزیابی‌های هیستومورفومتریک بیضه نشان داد که در بافت بیضه رت‌های تیمار شده با Bisphenol A میانگین قطر لوله‌های منی‌ساز (µm) و ضخامت اپی‌تلیوم زایشی (µm) در مقایسه با گروه کنترل کاهش معنی‌داری  یافته است (001/0p<). به‏علاوه، میانگین ضخامت اپی‌تلیوم زایشی در گروه ویتامین E نسبت به گروه کنترل به‌طور معنی‌داری افزایش داشت (01/0p<). در گروه Bisphenol A+ ویتامین E، ویتامین E توانست تغییرات بافتی ناشی از Bisphenol A را به طور معنی­داری بهبود بخشد و به حد گروه کنترل برساند (001/0p<)(جدول 2).

نتایج حاصل از ارزیابی اسپرماتوژنز در بافت بیضه

بررسی‌های آماری جهت مقایسه مقادیر شاخص‌های اسپرماتوژنز، کاهش معنی‌داری را در ضریب تمایز لوله‌ای، ضریب اسپرمیوژنز (001/0p<) و ضریب میوزی  (002/0p<) در مقایسه با گروه کنترل در پی داشت. درحالی‏که این پارامترها در رت‌های تیمارشده با ویتامین E و Bisphenol A تغییر معنی‌داری نسبت به گروه کنترل نشان نداد (05/0p>)(جدول 3).

 

 

 

جدول 2: مقایسه میانگین قطر لوله‌های منی‌ساز، قطر لومن و ضخامت اپی‌تلیوم زایشی (µm) لوله‌های منی‌ساز در گروه­های مختلف رت، 56 روز پس از تیمار با Bisphenol A ( mg/kg/day250) و ویتامین E  (mg/kg/day١5٠) . مقادیر به‏صورت mean±SD می‏باشد.

گروه ها

قطر لوله منی ساز

(µm)

قطر لومن

(µm)

ضخامت اپی‌تلیوم زایشی(µm)

کنترل

Bisphenol A

Bisphenol A + ویتامین E

ویتامین E

72/257±98/4

03/224±18/15a

52/254±19/7

12/269±73/11

27/103±61/4

02/89±33/10

36/95±38/9

43/102±1/10

37/76±96/1

08/66±49/5a

52/77±71/4

40/84±86/2b

a : مقایسه آماری گروه Bisphenol A نسبت به گروه کنترل (001/0P<).

 b: مقایسه آماری گروه ویتامین E نسبت به گروه کنترل (01/0P<).

 

 

جدول 3: مقایسه شاخص‌های اسپرماتوژنز شامل: ضریب تمایز لوله‌ای، ضریب اسپرمیوژنز (%)، ضریب سلول سرتولی و ضریب میوزی  در بافت بیضه گروه­های مختلف ، 56 روز پس از تیمار با  Bisphenol A( mg/kg/day250) و ویتامین E  (mg/kg/day١5٠) . مقادیر به‏صورت mean±SD می‏باشد.

گروه ها

ضریب تمایز لوله‌ای(%)

ضریب اسپرمیوژنز(%)

ضریب سلول سرتولی

ضریب میوزی

کنترل

Bisphenol A

Bisphenol A + ویتامین E

ویتامین E

9/91±89/1

63/80±88/5 a1

59/90±28/2

01/92±7/2

45/86±86/6

82/60±59/10a1

40/83±87/2

91/90±27/4

36/19±27/2

92/18±42/3

59/18±45/1

00/18±49/2

61/2±2/0

87/1±27/0 a2

8/2±33/0

54/2±34/0

a مقایسه آماری گروه Bisphenol A نسبت به گروه کنترل
(002/0P<)a2:–(001/0P<)a1:.

 

 

 

 

 

 

بحث

 

نتایج این مطالعه بیانگر کاهش معنی‌دار میانگین وزن بیضه، قطر لوله‌های منی‌ساز (µm)، ضخامت اپی‌تلیوم زایشی (µm)، ضریب تمایز لوله‌ای (TDI)، ضریب اسپرمیوژنز  (SI)و ضریب میوزی(MI)  در مقایسه با گروه کنترل بود. با این‏حال تیمار رت‌های بالغ با دوزmg/kg/day  250 از Bisphenol A به‏مدت 56 روز (3 بار در هفته) تاثیر قابل توجهی در فعالیت متابولیکی رت‌ها و در نتیجه تغییر وزن آن‌ها نداشت. این نتیجه با نتایج به‏دست آمده از مطالعات گذشته مطابقت دارد (20،21، 28، 29، 30، 31). براساس نتایج برخی از این محققان تیمار با دوز بالای  Bisphenol A mg/kg) 400( می‌تواند موجب کاهش معنی‌دار وزن بدن حیوانات آزمایشگاهی شود (30 و 31).

کاهش وزن بیضه در رت‌های تیماری با Bisphenol A در این مطالعه مطابق با تغییرات هیستوپاتولوژیکی چون آتروفی لوله‌های منی‌ساز، کاهش تعداد اسپرماتیدها و اختلال در اسپرماتوژنز می‌باشد که هم‌راستا با نتایج مطالعات پیشین است (11، 30، 31، 32). طوری‏که در پژوهش Tamilselvan و همکارانش (11) که بر روی رت‌های نر بالغ نژاد SD انجام گرفت، تیمار دهانی رت‌ها با دوزmg/kg  200 از Bisphenol A به‏مدت 30 روز منجر به کاهش معنی‌دار وزن بیضه شد که آتروفی شدید لوله‌های منی‌ساز یکی از علل کاهش وزن بیضه معرفی شد. ثابت شده که کاهش وزن بیضه در اثر Bisphenol A ممکن است به‌علت مهار اسپرماتوژنز، کاهش اسپرماتیدها و کاهش فعالیت آنزیم‌های استروئیدوژنیک بیضه باشد (9).

در این مطالعه از TDI، SI و MI به‏عنوان شاخصی برای ارزیابی اسپرماتوژنز استفاده شد. بنابراین نتایج ما نشان می‌دهد که Bisphenol A منجر به اختلال در اسپرماتوژنز و حذف سلول‌های زایا در روند اسپرماتوژنز می‏شود. سیکل اسپرماتوژنیک به‌خاطر فعالیت میتوزی بالایی که دارد توسط عوامل سایتوتوکسیک مورد هدف واقع می‌شود (33). چنان‏که مطالعات دیگران نیز این مطلب را تائید می‌کند: Tan و همکارانش (29) نشان دادند که  Bisphenol A بر اسپرماتوژنز رت‌ها تاثیر می‌گذارد. آن‏ها به رت‌های نر از روز 23 تا روز 53 بعد از تولد، دوز mg/kg/bw100 از Bisphenol A را به‏صورت گاواژ دادند و مشاهده کردند که Bisphenol A باعث دژنره شدن اپی‏تلیوم زایشی می‌شود. محققان دیگر نیز با تیمار رت‌های نر بالغ با دوزهای مختلف از Bisphenol A کاهش معنی‌داری را در تعداد اسپرماتیدهای گرد، کاهش ضخامت و دژنره شدن اپی‌تلیوم زایشی، ریزش سلول‌های جنسی به‏داخل لومن لوله‌های منی‌ساز، کاهش قطر لوله‌های منی‌ساز و کاهش تولید روزانه اسپرم (DSP) را مشاهده کردند که همگی بیانگر تخریب اسپرماتوژنز در لوله‌های منی‌ساز می‌باشد (10، 28، 31، 32). کاهش قطر لوله‌های منی‌ساز ممکن است نشان دهنده کاهش تعداد سلول‌های سرتولی و جنسی در اثر آپوپتوزیس     و یا اختلال در فرآیند اسپرماتوژنز باشد (34).

Bisphenol A با تخریب اتصالات بین سلول‌های سرتولی و جنسی در مناطق ES (Ectoplasmic Specialization) باعث بی‌ثبات سازی سد خونی-بیضه‌ای (Blood-Testis Barrier) و در نهایت از بین رفتن اسپرماتوسیت‌ها، اسپرماتیدها و آزادسازی زود هنگام اسپرماتوزوآ به درون لومن می‏شود (35 و 36). بنابراین این احتمال وجود دارد که  Bisphenol Aاز این طریق موجب تخریب اسپرماتوژنز و کاهش ضخامت اپی‌تلیوم زایشی شده باشد. همچنین Bisphenol A به‌طور مستقیم و نیز از طریق اثر بر سلول سرتولی موجب مرگ سلول‌های جنسی در بیضه می‏شود. Bisphenol A از طریق مسیر سیگنال‏دهی Fas/FasL و نیز فعال‌سازی مسیر میتوکندریایی آپوپتوزیس باعث القا مرگ سلولی آپوپتوزیس در سلول‌های جنسی و سرتولی می‌شود (38 و 37). براساس نقش حیاتی سلول سرتولی در اسپرماتوژنز می‌توان احتمال داد که Bisphenol A ممکن است از این طریق موجب اختلال در اسپرماتوژنز شده باشد.

Bisphenol A یک تخریب کننده اندوکرین است و گزارش شده که می‌تواند موجب کاهش تستوسترون سرم و تستوسترون داخل

 بیضه‌ای در موش‌ها و رت‌های تیمار شده با Bisphenol Aشود (8، 10 و 28).  از جهت دیگر، با توجه به این‌که هورمون تستوسترون برای حفظ فرآیند اسپرماتوژنز و مهار آپوپتوزیس سلول‌های جنسی ضروری است (39). کاهش سطح این هورمون در رت‌های تحت تیمار با Bisphenol A، می‌تواند سبب آتروفی لوله‌های منی‌ساز، دژنره شدن سلول‌های جنسی و اختلال در فرآیند اسپرماتوژنز ‌شود (10)، بنابراین Bisphenol A از طریق کاهش غلظت هورمون تستوسترون هم می‌تواند سبب اختلال در روند اسپرماتوژنز شود.

مطالعات زیادی کاهش فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانتی از قبیل SOD، CAT، GPx و  GRو افزایش سطح پراکسید هیدروژن (H2O2) و میزان لیپید پراکسیداسیون را در موش‌ها و رت‌های تیمار شده با  Bisphenol A نشان‌داده‌اند (9، 10 و 11). بنابراین اثرات نامطلوب Bisphenol A ممکن است تا حد زیادی به‏علت القا استرس اکسیداتیو در بافت بیضه باشد.

از سوی دیگر در گروه Bisphenol A به‌علاوه ویتامین E، ویتامین E توانست کاهش وزن بیضه و تغییرات بافتی ناشی از Bisphenol A را به‏طور معنی­داری بهبود بخشد و به حد گروه کنترل برساند. همچنین، میانگین ضخامت اپی‌تلیوم زایشی در گروه ویتامین E نسبت به گروه کنترل افزایش قابل توجهی داشت. مشخص شده است که درمان با آنتی‌اکسیدانت ها موجب  بهبود و ترمیم اسپرماتوژنز در برابر آسیب سایتوتوکسیک می‌شود و می‌تواند در کاهش سمیت ناشی از Bisphenol A موثر واقع شود (11). چنان‏که در پژوهش‌هایی که به‏منظور بررسی اثر حفاظتی ویتامین E در برابر آسیب اکسیداتیو ناشی از فرمالدئید (18)، سدیم والپورات (17)، کروم (16) و سدیم آزاید (13) بر روی بیضه رت‌های بالغ انجام شده است نیز ویتامین E توانست از کاهش وزن بیضه که توسط این سموم ایجاد شده بود، به‏صورت قابل توجهی جلوگیری کند و وزن بیضه را به محدوده گروه کنترل برگرداند. همچنین توانست با افزایش فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانتی و کاهش پراکسیداسیون لیپیدی در بیضه، تغییراتی را که در اثر این سموم بر بافت بیضه ایجاد شده بود از جمله کاهش قطر و آتروفی لوله‌های منی‌ساز را جبران و به حد طبیعی بازگرداند و روند اسپرماتوژنز را بهبود بخشد. در مطالعه‌Ayinde  و همکارانش (19) ویتامین E توانست علاوه بر کاهش پراکسیداسیون لیپیدی و بهبود تغییرات هیستوپاتولوژی ناشی از سرب موجب افزایش سطح تستوسترون سرم در رت‌های تحت تیمار با سرب نیز شود.

عملکرد اصلی الفا-توکوفرول مهار پراکسیداسیون فسفولیپیدهای غشا و جلوگیری از آسیب به غشا سلول به‏واسطه عمل آنتی‌اکسیدانتی آن است. ویژگی لیپوفیلیک توکوفرول، آن را قادر

 

می‌سازد که در بخش داخلی غشا دو لایه‌ای سلول قرار بگیرد. توکوفرول-OH می‌تواند اتم هیدروژن خود را به یک الکترون یگانه از یک رادیکال آزاد منتقل کند و بدین‏وسیله قبل از این‌که رادیکال آزاد با غشا سلول برهم‏کنش کند، آن را حذف نماید (40). بنابراین ویتامین  E می‌تواند باعث پایداری غشاها شود. ویتامین E به‏عنوان یک سیستم دفاعی غیرآنزیمی در میتوکندری بیضه رت قادر به مهار آسیب اکسیداتیو در بیضه است و بنابراین در حفظ حیات اسپرماتیدها نقش مهمی ایفا می‌کند (16).

همچنین، ویتامین E می‌تواند سطح گلوتاتیون را به حد طبیعی خودش برگرداند که بر روی سیستم تظنیف رادیکال‌های آزاد داخل سلولی اثرگذار بوده و سطح استرس اکسیداتیو را کاهش می‌دهد (40). بنابراین احتمالا ویتامین E با کاهش لیپید پراکسیداسیون، پایدارسازی غشاهای سلولی و تعدیل سطح هورمون تستوسترون موجب بهبود روند اسپرماتوژنز در رت‌های تیمار شده با Bisphenol A می‌شود.

نتیجه گیری

در این مطالعه Bisphenol A توانست در وزن بیضه،شاخص اسپرماتوژنز و پارامترهای مورفومتریک بیضه اثرات نامطلوبی ایجاد کند. در حالی‌که ویتامین E به‏عنوان یک آنتی اکسیدانت قوی، اثرات مخرب این آلاینده را بر بافت بیضه بهبود بخشید. بنابراین استفاده از ویتامین E می­تواند استراتژی مناسبی برای کاهش استرس اکسیداتیو و سمیت Bisphenol A بر سیستم تولید‌مثلی نر باشد.

تشکر و قدردانی

این مقاله مستخرج از داده‌های حاصل از طرح تحقیقاتی شماره 13479/93 و مورخ 20/12/93 بود که با حمایت حوزه معاونت محترم پژوهشی و فناوری دانشگاه اراک به اجرا در آمده است. بدین‏وسیله نویسندگان از معاونت محترم و کلیه همکاران حوزه معاونت پژوهشی و فناوری دانشگاه اراک تقدیر و تشکر می‌نمایند.

1. Colborn T, Clement C. "Wingspread consensus statement in Chemically Induced Alterations in Sexual and Functional Development: Нe Wildlife/Human Connection", Princeton scientific Publishing, Princeton. 1992; 1-8.

2. Vandenberg LN, Hunt PA, Myers JP, Vom Saal FS. "Human exposures to bisphenol A: mismatches between data and assumptions". Rev Environ Health. 2013; 28(1): 37-58.

3. Yang O, Kim H.K, Weon J-Il, Seo YR. "Endocrine-disrupting Chemicals: Review of Toxicological Mechanisms Using Molecular Pathway Analysis". J Cancer Prev. 2015; 20(1): 12-24.

4. EFSA - European Food Safety Authority. "Opinion of the  6cientiic Panel on Food Additives, Flavourings, Processing Aids and Materials in Contact with Food on a request from the Commission related to 2,2-bis(4-hydroxyphenyl) propane (Bisphenol A)

". Question number EFSA-Q-2005-100. Нe    EFSA Journal. 2006; 428: 1-75.

5. Geens T, Aerts D, Berthot C, Bourguignon JP, et al. "A review of dietary and non-dietary exposure to bisphenol-A". Food Chem Toxicol. 2012; 50(10): 3725-3740.

6. Rochester JR "Bisphenol A and human health: a review of the literature". Reprod Toxicol. 2013; 42: 132-155.

 

 

7. Keri RA, Ho SM, Hunt PA, Knudsen KE, et al. "An evaluation of evidence for the carcinogenic activity of bisphenol A". Reprod Toxicol. 2007; 24(2): 240-252.

8. Wisniewski P, Romano RM,  Kizys MML,  Oliveira KC, et al. "Adult  exposure  to  bisphenol  A  (BPA)  in  Wistar  rats  reduces  sperm quality  with  disruption  of  the  hypothalamic–pituitary–testicular axis". Toxicology. 2015; 51490 : 1–9.

9. Chitra KC, Latchoumycandane C, Mathur PP. "Induction of oxidative stress by bisphenol A in the epididymal sperm of rats". Toxicology. 2003; 185(1-2): 119–27.

10. Mohamed DA, Arafa MH. "Testicular toxic changes induced by bisphenol A in adult albino rats: a histological, biochemical, and immunohistochemical study". The Egyptian Journal of Histology. 2013; 36(1): 233-245.

11. Tamilselvan P, Bharathiraja K, Vijayaprakash S, Balasubramanian MP.        "Protective role of lycopene on sperm characteristics, testicular damage and oxidative stress in rats". International Journal of Pharma and Bio Sciences.2013;  4(4): 131 – 143.

12. Ghojaie M , Barzegar A, Asadzadeh R. "Evaluating the function of IRFI005 on  removing intra and extracellular free radicals". Scientific Journal of Ilam University of Medical Scienc. 2014; 22(2): 158-166.

13. EI-Shenawy NS, AL-Harbi MS, Hamza RZ, "Effect of vitamin E and selenium separately and in combination onbiochemical, immunological and histological changes induced bysodium azide in male mice". Experimental and Toxicologic Pathology. 2014; 67: 65–76.

14. Yoganathan T, Eskild W, Hansson V. "Investigation  of detoxification capacity of rat testicular germ cells and Sertoli cells". Free Radic Biol Med. 1989; 7(4): 355-9.

15. Aziz N, Saleh RA, Sharma RK, Lewis-Jones I, et al. "Novel association between sperm reactive oxygen species production, sperm morphological defects, and the sperm deformity index".  Fertil Steril. 2004; 81: 349-354.

16. Chandra AK, Chatterjee A, Ghosh R, Sarkar M. "Vitamin E-supplementation protect chromium (VI)-induced spermatogenic and steroidogenic disorders in testicular tissues of rats". Food and Chemical Toxicology. 2010; 48(3): 972–979.

17. Shalaby MA, El Zorba HY. "Protective Effect of celery oil, vitamin E and their combination against testicular toxicity in male rats". Global veterinaria. 2010; 5(2): 122-128.

18. Zhou DX, Qiu SD, Zhang J, Tian H. "The protective effect of vitamin E against oxidative damage caused by formaldehyde in the testes of adult rats". Asian J Androl. 2006; 8(5): 584–588.

19. Ayinde OC, Ogunnowo S, Ogedegbe RA. " Influence of Vitamin C and Vitamin E on testicular zinc content and testicular toxicity in lead exposed albino rats". BMC Pharmacology and Toxicology. 2012; 13(2): 1-8.

20. Hassan A.A, Ismail A.A, Khudir A.N. "Effects of Pre-and Postnatal Exposure to Bisphenol- A on the Reproductive Efficacy in Male Albino Rats". Journal of Kerbala University. 2013; 11 (3): 15-20.

21. Wu HJ, Liu C, Duan WX, Xu SC, et al. Melatonin ameliorates bisphenol A-induced DNA damage in the germ cells of adult male rats. Mutat Res. 2013; 752(1-2): 57–67.

22. Latendresse JR, Warbrittion AR, Jonassen H, Creasy DM. "Fixation of testes and eyes using  a  modified  Davidson's  fluid:  comparison  with  Bouin's  fluid  and  conventiona Davidson's fluid". Toxicol Pathol. 2002;  30(4): 524–33.

23. Mandarim-de-Lacerda CA. Stereological tools in biomedical research. An Acad Bras Cienc. 2003; 75(4): 469–486.

24. Soleimani Mehranjani Malek, Taefi Rezvan."The protective role of    vitamin E on the testicular tissue in rats exposed to sodium arsenite during the prenatal stage till sex maturity: A stereological analysis". Iran J Reprod Med. 2012; 10(6): 571-580.

25. Rezvanfar MA, Sadrkhanlou RA, Ahmadi A, Shojaei-Sadee H, et al. "Protection of cyclophosphamide-induced toxicity in reproductive tract histology, sperm characteristics, and DNA damage by an herbal source; evidence for role of free-radical toxic stress". Hum. Exp. Toxicol. 2008;  27(12), 901-910.

 

26. Russell LD, Ettlin RA, Sinha Hikim AP, Clegg ED. "Histological and histopathological evaluation of the testis", Cache River Press, Clearwater, Florida. 1990;  62-193.

27. Kheradmand A, Dezfoulin O, Tarrahi MJ. "Ghrelin attenuates heat-induced degenerative effects in the rat testis". Regulatory Peptides. 2011; 167(1): 97-104.

28. Gurmeet KSS, Rosnah I, Normadiah MK, Das S. "Detrimental effects of bisphenpl a on development and functions of the male reproductive system in experimental". EXCLI Journal. 2014; 13: 151-160.

29. Tan B, Kassim NM, Mohd MA. "Assessment of pubertal development in juvenile male rats after sub-acute exposure to bisphenol A and nonylphenol". Toxicology Letters. 2003; Vol. 143(3): 261-270.

30. Li YJ, Song TB, Cai YY, Zhou JS, et al. "Bisphenol A Exposure Induces Apoptosis and Upregulation of Fas/FasL and Caspase-3 Expression in the Testes of Mice". Toxicological Sciences. 2009; 108(2): 427–436.

31. Takahashi O, Oishi S. "Testicular toxicity of dietary 2,2-bis(4- hydroxyphenyl) propane (bisphenol A) in F344 rats". Arch. Toxicol. 2001; 75(1): 42–51.

32. Takahashi O, Oishi S. "Testicular toxicity of dietarily or parenterally administered bisphenol A in rats and mice". Food and Chemical Toxicology. 2003; 41(7): 1035–1044.

33. Endo F, Manabe F, Takeshima H, Akaza H. "Protecting spermatogonia from apoptosis induced by doxorubicine using the luteinizing hormone-releasing hormone analog leuprorelin", Int J Urol. 2003; 10(2): 72-7.

34. Kovačevič K, Budefeld T, Majdič G. "Reduced seminiferous tubule diameter in Mice neonatally exposed to perfume". Slov Vet Res. 2006; 43(4): 177-183.

35. Toyama Y, Yuassa S. "Effects of bneonatal administration of 17 beta estradiol , beta estradiol 3 benzoate or BPAon mouse and rat spermatogenesis". Reprod .Toxicol. 2004; 19: 181-188.

36. Anahara R, Yoshida M, Toyama Y, Maekawa M, et al. "Estrogen agonists, 71 beta-estradiol, Bisphenol A, and diethylstilbestrol decrease cortactin expression in the mouse testis". Arch. Histol. Cytol. 2006; 69(2): 101–107.

37. Wang Q, Zhao XF, Ji YL, Wang H, et al. "Mitochondrial signaling pathway is also involved in bisphenol A induced germ cell apoptosis in testes". Toxicology Letters. 2010; 199: 129–135.

38. Qi S,  Fu W,  Wang C,  Liu C, et al. "BPA-induced apoptosis of rat Sertoli cells through Fas/FasL and JNKs/p38 MAPK pathways". Reproductive Toxicology. 2014; 50: 108–116.

39. Singh J, Handelsman DJ, "The Effects of Recombinant FSH on Testosterone-Induced Spermatogenesis in Gonadotrophin-Deficient (hpg) Mice". Journal of Andrology. 1996; 17(4): 382-93.

40. Krishnamoorthy G, Venkataraman P, Arunkumar A, Vignesh RC, et al. "Ameliorative effect of vitamins (alpha-tocopherol and ascorbic acid) onPCB (Aroclor 1254) induced oxidative stressin rat epididymal sperm". Reprod Toxicol. 2007;  23(2): 239-45.