Effects of Nicotine, Anandamide and Sildenafil Citrate in Sperm Function: The Role of the Mitochondria

Abstract

A infertilidade é diagnosticada como a incapacidade de um casal conceber após pelo menos um ano de relações desprotegidas e é um dos mais sérios problemas sociais com que as nações mais desenvolvidas se estão a deparar. Estima-se que aproximadamente metade dos casos de infertilidade de um casal está associada a problemas na fertilidade masculina e que estes poderão estar relacionados com a sua exposição a diversos tóxicos ambientais aliados às escolhas e estilos de vida de um individuo, como o ato de fumar drogas recreativas ou de tomar certos fármacos que poderão conter substâncias que afetam negativamente a fertilidade masculina. A nicotina, a anandamide e o sildenafil citrato são três substâncias relacionadas com os hábitos mencionados anteriormente para além de já terem sido confirmadas como sendo três substâncias que afetam negativamente a fertilidade masculina e que alteram a funcionalidade mitocondrial de outros tipos celulares. Uma vez que a atividade mitocondrial dos espermatozóides está intimamente relacionada com a fertilidade masculina e estas substâncias têm efeitos adversos na mitocôndria de outras células será interessante estudar o efeito da nicotina, da anandamida e do sildenafil na função espermática, tal como na bioenergética celular do espermatozoide e na sua função mitocondrial. Tendo isso em consideração, o objetivo deste trabalho é estudar o efeito da nicotina, da anandamide e do sildenafil nos parâmetros seminais, mobilidade e viabilidade, tal como na bioenergética celular por determinação do conteúdo celular de nucleótidos de adenosina, e na função mitocondrial através do estudo de possíveis alterações no potencial membranar mitocondrial ou na produção de espécies reativas de oxigénio. Para isso, amostras de sémen foram individualmente incubadas com as substâncias em estudo por 12 e 24 horas. Os resultados demonstraram que todas as três substâncias diminuem a mobilidade espermática sem alterarem a viabilidade dos espermatozoides. Da mesma forma foi verificada uma diminuição na quantidade de ATP presente nas amostras expostas às três substâncias individualmente, que muitas das vezes s traduziu numa diminuição da carga energética das amostras. Estas alterações na bioenergética espermática podem ser a causa para as alterações verificadas na mobilidade. No entanto, as alterações no conteúdo celular de nucleótidos nas amostras incubadas com nicotina e anandamide não poderão ser justificadas por vi alterações na actividade mitocondrial uma vez que não se verificaram alterações no potencial membranar mitocondrial nem na produção de espécies reactivas de oxigénio. Relativamente ao efeito do sildenafil na função mitocondrial dos espermatozóides não foram conduzidos ensaios. Para complementar este trabalho e aprofundar o conhecimento sobre o efeito das substâncias na função mitocondrial, deveriam ser conduzidos mais ensaios tanto para o sildenafil como para as outras duas substâncias em análise no potencial mitocondrial, na produção de espécies reativas de oxigénio e também na atividade dos complexos enzimáticos da cadeia de transporte de eletrões na mitocôndria.

Infertility is one of the most serious social problems facing advanced nations and it is estimated that approximately half of all cases of infertility are caused by factors related to the male partner. Male infertility can be due to exposure to environmental toxicants as several lifestyle-related and environmental factors appear to negatively affect male fertility. Smoking recreational drugs and taking therapeutic drugs are some of the lifestyle-related activities commonly associated with male infertility. Nicotine, anandamide and sildenafil citrate are three substances linked to the practice of these ordinary personal habits that are already proven to have negative effects on sperm function and to alter mitochondrial function in several cell types. Furthermore, knowing that sperm mitochondrial dysfunction is intimately related with male infertility it would be interesting to study the effects of these three substances on sperm function and more precisely on sperm mitochondrial function. Having this in consideration, the aim of this work is to study the effect of nicotine, anandamide and sildenafil citrate in the sperm function focusing on sperm bioenergetics and mitochondrial function. In order to do this, human sperm samples were incubated with nicotine, anandamide and sildenafil citrate separately for 12 and 24 hours, then basic sperm parameters, namely motility and viability were evaluated. Sperm bioenergetics was assessed by adenosine nucleotides content and energy charge calculation and mitochondrial function was evaluated by mitochondrial membrane potential and mitochondrial reactive oxygen species determination. Results show that each of the three substances decreases sperm cell motility without altering cell viability. They also show that all the three substances decrease cellular content of ATP and eventually cellular energy charge. These bioenergetical alterations can be responsible for the reduction observed in sperm motility and could be due to induced mitochondrial dysfunction. However, results showed that neither nicotine nor anandamide provoked any changes in both mitochondrial membrane potential and mitochondrial ROS production. Regarding to sildenafil citrate, no assays on mitochondrial function were performed and it would be interesting in the future to assess this topic. Nevertheless, more studies should be conducted to further investigate the role of nicotine, anandamide and sildenafil citrate on mitochondrial function and more precisely on mitochondrial oxidative phosphorylation.