Estresse oxidativo e envelhecimento no encéfalo de ratos machos reprodutores

Abstract

A reprodução é capaz de alterar muitos parâmetros relacionados à fisiologia, ao comportamento e à morfologia em vertebrados machos. Trabalhos apresentam relação entre reprodução ou envelhecimento com estresse oxidativo, não havendo trabalho relacionando estresse oxidativo, reprodução e envelhecimento simultaneamente em mamíferos. Para avaliar o estresse oxidativo no encéfalo de ratos machos decorrente da atividade reprodutiva e ao longo do envelhecimento (3, 6, 12 e 24 meses) comparado a animais sem atividade reprodutiva (n = 10 por grupo e por idade), avaliou-se a atividade de enzimas antioxidantes (catalase, glutationa peroxidase, superóxido dismutase, glutationa Stransferase); os níveis de moléculas antioxidantes (glutationa oxidada e reduzida, vitamina C e E); os marcadores de dano oxidativo (peroxidação lipídica, carbonilação de proteínas, nitritos e nitratos), bem como o status oxidante total e a atividade da enzima metabólica aconitase no encéfalo, e os níveis de testosterona e estradiol no soro. ANOVA, seguido do post hoc de Tukey, foi utilizado para avaliar a diferença estatística entre os grupos. Correlação de Spearman e Regressão Linear (método stepwise) foram utilizadas para avaliar alterações relacionadas entre os parâmetros. Os animais machos com atividade reprodutiva apresentaram elevada concentração de testosterona e atividade da aconitase, sugerindo um metabolismo mais elevado que os sem atividade reprodutiva. A atividade das enzimas antioxidantes e a quantidade de moléculas antioxidantes também foram mais elevadas em diversos grupos de animais reprodutores, mas o dano oxidativo mais elevado também foi observado nesses grupos de animais reprodutores. Alterações relacionadas ao envelhecimento foram observadas em ambos os grupos, não havendo padrão. Observou-se elevada atividade das enzimas antioxidantes, bem como maiores danos, no grupo dos animais reprodutores de 6 meses. Nos animais mais velhos (24 meses), observam-se similares níveis dos marcadores de dano oxidativo, atividade de algumas enzimas antioxidantes e de moléculas antioxidantes entre os grupos. Do complexo emaranhado de correlações e regressões observado nesse sistema, destaca-se a influência do envelhecimento nos níveis de testosterona, nitritos e nitratos e na atividade das enzimas aconitase, catalase e glutationa Stransferase (coeficiente padronizado B = 0,53; 0,31; 0,39; 0,78 e 0,23, respectivamente). Os níveis de testosterona se correlacionaram positivamente com diversos parâmetros: catalase 73%, superóxido dismutase 71%, peroxidação lipídica 43%, nitritos e nitratos 50%, aconitase 46% e aconitase reativada 47%. Sugere-se que a atividade reprodutiva eleva o metabolismo, tanto por estímulo hormonal quanto por outras alterações, e.g. alteração comportamental, levando a elevada produção de espécies reativas, causando dano oxidativo e elevando a atividade e a quantidade das defesas antioxidantes. Esses resultados auxiliam na compreensão das alterações causadas pela reprodução relacionadas ao envelhecimento em nível de estresse oxidativo, e sugere bases para explicar os custos relacionados à reprodução.

Reproduction causes changes in male vertebrates, including morphological, behavioral, and physiological alterations. Reproduction and aging may alter oxidative stress, but there is no research concerning oxidative stress and reproduction during aging in mammals. We performed a comprehensive study to examine oxidative stress in the brains of male rats with (experienced) or without (naïve) reproductive activity during aging (3, 6, 12, and 24 months of age). Oxidative stress was assessed by measuring the antioxidant enzymes activity (catalase, glutathione peroxidase, superoxide dismutase, glutathione S-transferase), the amount of non-enzymatic compounds (reduced and oxidized glutathione, vitamin C and E), the levels of oxidative damage markers (lipid peroxidation, protein carbonylation, nitrite and nitrate) as well as total oxidant status, and the aconitase metabolic enzyme activity in brain, and the levels of testosterone and estradiol in serum. ANOVA, followed by Tukey post hoc, was used to analyze statistical differences among groups. Spearman Correlation and Linear Regression (stepwise method) were used to analyze relation among parameters. Reproductively active animals exhibited increased testosterone levels and aconitase activity, suggesting an increased metabolism. Despite the Increased antioxidant enzyme activities and increased levels of antioxidant compounds were observed, damage to biomolecules was also observed in experienced rats. During aging changes in oxidative stress were observed in all groups, but no pattern was observed. We found higher activities of antioxidant enzymes, higher amounts of antioxidants, contrasting with higher damage at six months of age between experienced than naïve animals. Some similarities were found in antioxidant activities and levels, and damage between the groups at twenty-four months of age. Correlations and regressions show a very complex web of interactions among the parameters. Aging exerted influence in testosterone, nitrites and nitrates levels, in the aconitase, catalase, and glutathione Stransferase activities (adjusted B value of = -0.53; -0.31; - 0.39; -0.78; and 0.23, respectively). Testosterone levels positively correlated with: catalase 73%, superoxide dismutase 71%, lipid peroxidation 43%, nitrites and nitrates 50%, aconitase 46%, and reactivated aconitase 47%. We suggest that reproductive activity increases metabolism, by hormonal stimuli as by others factors, e.g. behavioral change, and this changes lead to increased production of reactive species, which lead to oxidative damage and increases the antioxidant enzymes activity and non-enzymatic amount. These results add comprehensive data regarding changes in oxidative stress during aging, and suggest an explanation for the costs of reproduction.