Exercise and Doxorubicin effects on testes function

Abstract

A Doxorubicina (DOX) é um agente antineoplásico de grande eficácia utilizado no tratamento de vários tipos de tumores. No entanto, a sua utilização clínica é limitada devido à sua toxicidade em vários órgãos, com destaque para o coração. Outros órgãos afectados por este fármaco incluem fígado, cérebro, rins e testículos. Algumas estratégias farmacológicas e não farmacológicas têm sido desenvolvidas de forma a contrariar os seus efeitos secundários tóxicos, incluindo suplementação com antioxidantes e, mais recentemente, exercício físico. Assim, o objectivo do presente estudo é avaliar o efeito da actividade física na funcionalidade testicular, bem como no stress oxidativo e apoptose, sugeridos para a acção tóxica da DOX. Trinta e seis ratos macho Sprag-Dawley foram divididos em 6 grupos: salino sedentário (SAL+SED), sedentáros tratados com doses sub-crónicas de DOX – injecções de 2mg.Kg-1 durante sete semanas (DOX+SED), salinos treinados na passadeira durante 12 semanas (SAL+TM), treinados tratados com DOX (DOX+TM), salinos realizando exercício voluntário em roda livre (SAL+FW) e tratados realizando exercício voluntário em roda livre (DOX+FW). Vinte e quatro horas depois da última sessão de exercício, os animais foram sacrificados, os espermatozóides foram obtidos e tratados para estudos de contagem e de motilidade. Os testículos foram recolhidos para posterior análise de marcadores de stress oxidativo (actividade da aconitase, concentrações de substâncias reactivas de ácido tiobarbiturico, malondialdeido (MDA) e de grupos sulfidril (-SH) e sinalização apoptotica (actividades das caspases 3,8 e 9). O tratamento com DOX induziu uma diminuição significativa na contagem e motilidade dos espermatozóides, independentemente da actividade física. Apesar de existir uma tendência para um aumento de MDA e diminuição de –SH com o tratamento com DOX, não foi detectado qualquer efeito significativo nos marcadores de stress oxidativo e apoptose. Não foi observado qualquer efeito do exercício nestes parâmetros. Concluindo, o exercício físico não influenciou o impacto que a DOX teve na funcionalidade testicular. Surpreendentemente, nem a DOX nem o exercício modularam o ambiente redox e a sinalização apoptótica nos testículos, considerando os marcadores analisados.

The anthracycline Doxorubicin (DOX) is a widely used antineoplastic agent against several tumors with high efficacy. However, the clinical use of this drug is limited by its dose-related toxicity in several organs with particular emphasis on the heart. Other organs affected by DOX include liver, brain, kidney and testes. Several pharmacological and non-pharmacological strategies have been designed to antagonize the toxic side effects of DOX, including antioxidant supplementation and, recently, physical exercise. Therefore, the aim of the present study is to analyze the effect of physical exercise in testes function as well as oxidative damage and apoptosis, suggested mechanisms by which DOX exerts its toxic effects. Thirty-six Sprag Dawley male rats were randomly divided into 6 groups as follows: Saline Sedentary (SAL+SED), Sedentary sub-chronically treated with DOX – 2mg.Kg-1 injections for 7 weeks (DOX+SED), Saline endurance treadmill trained for 12 weeks (SAL+TM), trained receiving DOX (DOX+TM), saline voluntary exercised in a free-wheel (SAL+FW) and voluntary exercised receiving DOX (DOX+FW). Twenty-four hours after the last exercise bout, animals were sacrificed; sperm was obtained and treated for counting and motility studies. Testes were harvested for tissues analysis of markers of oxidative stress and damage (aconitase activity, thiobarbituric acid reactive substances, as MDA, and sulfhydryl –SH groups content) and apoptotic signaling (caspases 3,8 and 9 activities). DOX treatment induced significant decrease in sperm count and motility, irrespective of exercise training status. Despite a tendency for MDA increase and –SH decrease with DOX treatment, no significant effect was detected in either markers of oxidative damage or apoptosis. No exercise effect was observed as well. In summary, chronic physical exercise did not influence DOX-induced testes dysfunction. Surprisingly, neither DOX nor exercise modulated testes redox environment and apoptotic signaling, at least seen by the measured markers.