pmid: "37627567"
title: "Uma Revisão Abrangente do Impacto do Picolinato de Cromo na Esteroidogênese Testicular e no Equilíbrio Antioxidante."
authors: "Moreira R, Martins AD, Alves MG, de Lourdes Pereira M, Oliveira PF"
journal: "Antioxidants (Basel, Switzerland)"
pubdate: "2023 Aug 06"
doi: "10.3390/antiox12081572"
source: "PMC Full Text"

Uma Revisão Abrangente do Impacto do Picolinato de Cromo na Esteroidogênese Testicular e no Equilíbrio Antioxidante.

Autores

Moreira R, Martins AD, Alves MG, de Lourdes Pereira M, Oliveira PF

Periodico

Antioxidants (Basel, Switzerland) (2023 Aug 06)

Conteudo

Uma Revisão Abrangente do Impacto do Picolinato de Cromo na Esteroidogênese Testicular e no Balanço Antioxidante
Níveis baixos de testosterona (T) são uma das principais causas de infertilidade masculina, pois esse hormônio é crucial para diversos processos ao longo de todo o trato reprodutivo masculino. As células de Leydig (LC) produzem T por meio da esteroidogênese testicular. A função prejudicada das LC pode dificultar a produção de esteroides e a fertilidade. Entre os fatores que afetam a esteroidogênese, os desreguladores endócrinos (EDCs) geram preocupação, pois perturbam a sinalização hormonal. O cromo é classificado como um EDC, e suas principais formas são o cromo hexavalente (Cr(VI)) e o cromo trivalente (Cr(III)). Embora o Cr(III) seja controversamente considerado um metal essencial, seu composto Cr(III) picolinato (CrPic3) é usado como suplemento nutricional devido às suas propriedades antidiabéticas e antioxidantes. Esta revisão tem como objetivo identificar os possíveis efeitos do CrPic3 na esteroidogênese testicular e, consequentemente, na fertilidade masculina. Os prejuízos causados pelo CrPic3 nas LC incluem a inibição de enzimas envolvidas na esteroidogênese e, como em outras células, a indução de mutagênese e apoptose. Notavelmente, o CrPic3 impacta a fertilidade masculina por meio da alteração das espécies reativas de oxigênio (ROS), dos níveis de T e dos parâmetros espermáticos (motilidade espermática e contagem anormal de espermatozoides). No entanto, existem lacunas e inconsistências na literatura quanto aos seus efeitos na fertilidade masculina. Assim, mais pesquisas são imperativas para compreender os mecanismos subjacentes do CrPic3 nos processos fisiológicos relevantes para a fertilidade masculina, garantindo a segurança do uso do suplemento por homens.

1. Introdução
   Infertilidade é a incapacidade de alcançar a gravidez após 12 meses ou mais de relações sexuais regulares e desprotegidas. Essa condição pode ter origens masculinas e/ou femininas, sendo o fator masculino responsável sozinho por um terço de todos os casos de infertilidade, bem como por metade de todos os casos combinados de causa masculina e feminina. Em 2015, estimou-se que 30 milhões de homens em todo o mundo eram inférteis. Um dos principais contribuintes para o aumento da infertilidade é a exposição constante a compostos químicos. Os efeitos de muitos desses produtos químicos, com os quais temos contato diário, sobre o sistema reprodutor masculino e a espermatogênese permanecem desconhecidos. Os desreguladores endócrinos (EDCs) são um grupo de compostos considerados tóxicos para humanos e para o meio ambiente. Uma das principais características desses produtos químicos é que eles interferem na sinalização endócrina do corpo. Metais pesados são considerados EDCs com risco toxicológico conhecido para a saúde humana, inclusive para a saúde sexual e a fertilidade masculina, pois afetam vários fatores, incluindo parâmetros de qualidade do sêmen e a função secretora das glândulas sexuais acessórias. Isso não é surpreendente, uma vez que 2% dos homens que sofrem de infertilidade apresentam desregulação endócrina como causa principal, e os EDCs podem perturbar o eixo hipotálamo-hipófise-testículo. Entre as disfunções hormonais que podem ocorrer, a produção de testosterona (T), essencial para o funcionamento normal do sistema reprodutor masculino e o desencadeamento da espermatogênese, é sensível à exposição a vários compostos. Um grupo de vários metais pesados está incluído sob a designação de EDCs, sendo o cromo (Cr) um exemplo amplamente utilizado em várias indústrias. Entre os vários compostos de Cr, o picolinato de cromo [tris(picolinato)cromo(III)] (CrPic3) tornou-se um suplemento muito popular para reduzir o peso ou controlar os níveis de glicose no sangue. Embora o uso de CrPic3 tenha apresentado alguns efeitos positivos promissores para a saúde humana, sua segurança é questionável. Além disso, a classificação do Cr como mineral essencial tem sido contestada. Nesta revisão, discutimos criticamente o conhecimento atual sobre os efeitos do CrPic3 nos níveis de T e como a exposição e o consumo desse metal pesado podem impactar a fertilidade masculina por meio da alteração das espécies reativas de oxigênio (ROS).
2. Células de Leydig e Esteroidogênese Testicular
   As principais células somáticas nos testículos são as células de Sertoli e de Leydig (CL). Estas últimas são encontradas no tecido conjuntivo, entre os túbulos seminíferos, e produzem esteroides em um processo conhecido como esteroidogênese testicular, resumido na Figura 1. Ao final desse processo, a T é o principal esteroide produzido e será essencial na regulação da espermatogênese, no desenvolvimento e na manutenção das características sexuais primárias, que incluem a descida testicular e o crescimento do pênis e dos testículos, e das características sexuais secundárias, como o desenvolvimento de padrões de pelos masculinos e o engrossamento da voz, além de efeitos androgênicos e anabólicos gerais, como o crescimento durante a puberdade. A testosterona exerce suas funções ao se ligar ao receptor de andrógeno (RA) no citoplasma, permitindo que ele se ligue a motivos específicos de DNA no núcleo, regulando a transcrição de genes específicos. Nesta revisão, focaremos na fisiologia e nas funções das CL adultas maduras.

A esteroidogênese testicular que ocorre nas CL produz 95% dos níveis circulantes de T observados em indivíduos adultos do sexo masculino. Ela começa quando o hormônio luteinizante (LH) se liga ao seu receptor (RHL) na membrana celular. Isso funciona como um sinal para uma cascata que causa a conversão de ATP em cAMP (adenosina monofosfato cíclico), a ativação da proteína quinase A (PKA) e a liberação de colesterol. O colesterol é então transportado para a mitocôndria por meio de uma ação coordenada da proteína reguladora aguda esteroidogênica (StAR) e do receptor de benzodiazepina do tipo periférico (PBR). Em seguida, o colesterol é clivado pela CYP11A1, formando pregnenolona (Preg). Posteriormente, a Preg é transferida para o retículo endoplasmático liso (REL). No REL, a Preg é convertida em T por meio da via clássica ou da via alternativa. Aqui, focamos na via clássica, que é conhecida como a principal via para a síntese de T em humanos. Nessa via, a CYP17A1 desempenha um papel fundamental, e há duas atividades enzimáticas: 17α-hidroxilase e 17,20-liase. A atividade 17α-hidroxilase causa a conversão de Preg em 17α-hidroxipregnenolona (17OHPreg) e de progesterona (Prog) em 17OH-progesterona (17OHProg). Por outro lado, a atividade 17,20-liase promove a conversão de 17OHPreg em desidroepiandrosterona (DHEA) e de 17OHProg em androstenediona. As hidroxiesteroide desidrogenases (HSDs) também são essenciais para essa biossíntese. A 3β-hidroxiesteroide desidrogenase (3β-HSD) catalisa a conversão de esteroides Δ5 (Preg, 17OHPreg, DHEA e androstenediol) em esteroides Δ4 (Prog, 17-OHProg, androstenediona e T), enquanto a 17β-hidroxiesteroide desidrogenase (17β-HSD) catalisa reações redox reversíveis, ou seja, a conversão de DHEA em androstenediol e de androstenediona em T.
Em resumo, a via clássica da esteroidogênese é um processo multifacetado que envolve uma série de enzimas e intermediários. Essa via intricada desempenha um papel crucial no sistema reprodutor masculino humano, e distúrbios na síntese de T podem resultar em subfertilidade ou infertilidade masculina.
3. Cromo: O Bom, o Mau e o Controversial
O Cr é o 24º elemento da tabela periódica, e este elemento pode ser encontrado na natureza em duas formas: Cr hexavalente (Cr(VI)) e Cr trivalente (Cr(III)). O Cr(VI) existe como íons cromato (CrO4-2) ou dicromato (Cr2O7-2) em solução aquosa. Os sais de Cr(III) incluem cloreto de Cr (CrCl3) e picolinato de Cr (Cr(C6H4NO2)3). Ambas as formas exibem modos de ação e efeitos biológicos muito distintos. Assim, é imperativo compreender seus efeitos fisiológicos e como são metabolizados e excretados do corpo.
3.1. Cr(VI): Uma Forma Tóxica de Cr
O Cr(VI) é utilizado em inúmeras indústrias, como curtimento de couro, processamento de metais e produção de cromato. O manejo inadequado do Cr(VI) pode causar ingestão, contato dérmico e/ou inalação pela população, o que se sabe levar a diversos problemas de saúde. O Cr(VI) pode entrar na célula através de transportadores aniônicos inespecíficos da membrana. No citoplasma, antioxidantes como ascorbato, cisteína e glutationa reduzida (GSH) reduzem o Cr(VI), gerando espécies reativas de oxigênio (ROS) e Cr(III). Como discutiremos, parte do efeito mutagênico do Cr(VI) é causada pelo Cr(III), já que este é um subproduto de sua redução. Os riscos à saúde do Cr(VI) incluem nefrotoxicidade; hepatotoxicidade; e câncer de pulmão, nariz e cavidade nasal. Há também efeitos tóxicos bem documentados sobre o sistema reprodutor masculino e a fertilidade que incluem efeitos testiculares, como perda de peso dos testículos; efeitos estruturais, nomeadamente necrose tubular moderada, degeneração das LC e perturbação do epitélio germinativo; e efeitos moleculares, em particular a parada da espermatogênese, a diminuição da androgenese e a diminuição das defesas antioxidantes, como os níveis de superóxido dismutase (SOD). O Cr(VI) é considerado a forma mais perigosa de Cr e, portanto, tem sido o foco da comunidade científica por um período mais longo do que o Cr(III). No entanto, alguns estudos sobre o Cr(III) estão levantando preocupações quanto à sua segurança e até mesmo desafiando sua classificação como um elemento essencial.
3.2. Cr(III): Um Elemento Essencial Controversial
Em 1959, Schwarz e Mertz propuseram que o Cr(III) deveria ser um elemento essencial devido ao seu papel na tolerância à glicose. No entanto, o debate sobre essa classificação continua a dividir as comunidades científica e clínica. Um argumento a favor da classificação do Cr(III) como elemento essencial é que ele faz parte do fator de tolerância à glicose (GTF), que é sintetizado in vivo após a absorção de Cr da dieta. Sabe-se que o GTF se liga à insulina, aumentando sua atividade em três vezes. Contudo, um estudo descobriu que não havia correlação entre os níveis sanguíneos de Cr e o controle glicêmico. Em vez disso, evidências mostraram que não há sintomas de deficiência de Cr(III) quando há disfunção glicêmica, desafiando assim o critério usado para que o Cr seja considerado essencial. De fato, isso sugere que o Cr(III) não atende aos requisitos para ser considerado um elemento essencial, embora possa ter propriedades medicinais. Um tópico central de discussão sobre esse assunto é: por que o Cr(III) deveria ser considerado essencial, quando ele faz parte da genotoxicidade do Cr(VI)? Maret explicou que isso poderia ser devido à incapacidade do Cr(III) de entrar na célula por si só, uma vez que necessita da transferrina para entrar, bem como de uma substância de ligação ao cromo de baixo peso molecular (LMWCr) para exercer seus efeitos, enquanto o Cr(VI) pode entrar diretamente nas células e depois ser convertido em maior extensão a Cr(III). Assim, o Cr(III) é mais abundante na célula quando resulta da redução do Cr(VI), tornando-o mais propenso a induzir efeitos adversos.

Em 2009, Vincent, que anteriormente considerava o Cr como essencial, publicou uma revisão para celebrar o 50º aniversário dessa classificação, afirmando que é crucial identificar as biomoléculas que formam complexos com o Cr para entender seus (efeitos colaterais) biológicos e se ele deve realmente ser considerado essencial. Mesmo assim, como o Cr(III) ainda é considerado essencial, é necessário estabelecer doses diárias recomendadas. Em 2014, a Autoridade Europeia de Segurança Alimentar (EFSA) determinou que a ingestão dietética de cromo deveria ser a seguinte: 30,1–42,9 μg/dia para bebês (12 < 36 meses), 54,3–71,2 μg/dia para crianças (36 meses < 10 anos), 63,5–83,4 μg/dia para adolescentes (10 < 18 anos) e 57,3–83,8 μg/dia para adultos (≥18 anos). No entanto, em 2018, Filippin et al. argumentaram que as doses diárias de cromo para adultos deveriam ser ligeiramente mais altas, 59,55 μg/dia para homens e 56,08 μg/dia para mulheres, para otimizar os efeitos nutricionais e evitar toxicidade. No entanto, ainda não há consenso sobre as doses de Cr ou de CrPic3, ou, mais notavelmente, sobre a segurança do Cr(III). Isso implica que compostos como o CrPic3 podem não ser tão seguros quanto se pensava anteriormente, o que significa que mais estudos apoiando sua segurança ou destacando seus mecanismos toxicológicos devem ser disponibilizados. Estudos futuros serão necessários nos próximos anos para se chegar a um consenso.
4. Efeitos Positivos e Adversos da Suplementação com CrPic3
CrPic3 é composto por Cr(III) quelado com ácido picolínico (Pic), com a fórmula molecular Cr(C6H4NO2)3. Apesar da controvérsia em torno do Cr(III), o CrPic3 já é abundantemente comercializado como suplemento nutricional, direcionado particularmente a pacientes diabéticos e obesos. Também é vendido como suplemento para tratar depressão, proteger contra estresse térmico, estimular a ovulação em mulheres com síndrome dos ovários policísticos e melhorar o perfil lipídico, entre outros benefícios anunciados.
Esta seção abordará os efeitos positivos do CrPic3, particularmente suas propriedades antidiabéticas e antioxidantes, bem como seus efeitos adversos, com foco especial na reprodução masculina e nas LC.
4.1. Efeitos Antidiabéticos do CrPic3 e Suas Implicações na Fertilidade Masculina
Conforme mencionado anteriormente, o CrPic3 é abundantemente utilizado como suplemento nutricional devido às suas propriedades antidiabéticas. O diabetes mellitus é um grupo heterogêneo de distúrbios metabólicos que inclui o diabetes mellitus tipo 2 (DMT2). O DMT2 é caracterizado por disfunção das células beta pancreáticas produtoras de insulina, atividade aumentada das células alfa pancreáticas produtoras de glucagon e resistência à insulina nos tecidos periféricos. Quando não tratado, leva à hiperglicemia, dislipidemia, captação insuficiente de aminoácidos e produção de ATP.
Em relação aos seus efeitos antidiabéticos, o CrPic3 é capaz de: (1) aumentar a sensibilidade à insulina, (2) aumentar a tolerância e captação de glicose (tanto basal quanto estimulada por insulina) e (3) prevenir danos causados pela hiperglicemia. Esses efeitos ocorrem porque o CrPic3: (a) diminui a fosforilação do IRS-1, da via JNK, bem como de citocinas pró-inflamatórias, principalmente TNFα, o que causa a inibição do IRS-1 através da fosforilação da Ser307; (2) aumenta a presença do transportador de glicose GLUT4 na membrana celular e estimula a via p38/MAPK; e (3) normaliza os níveis de enzimas antioxidantes no fígado. O CrPic3 também assume um papel protetor contra a dislipidemia, pois melhora o perfil lipídico alterado, regula triglicerídeos e HDL-c, e diminui o colesterol sérico através do aumento do SREBP, um fator de transcrição responsável pela homeostase do colesterol celular. No entanto, não altera os níveis das apolipoproteínas ApoA e ApoB, marcadores de risco cardiovascular e síndrome metabólica. Martin et al. (2006) mostraram evidências de que, em pacientes com DMT2, entre 25–75 anos de idade, o CrPic3 atenuou o aumento do peso corporal, favoreceu a distribuição de gordura corporal e permitiu a diminuição da glicose e o aumento da sensibilidade à insulina. Com isso, o CrPic3 mostra efeitos positivos promissores em relação ao diabetes e doenças cardiovasculares. No entanto, deve-se perguntar a que custo e se seus benefícios superam as possíveis desvantagens.
Visto que o diabetes mellitus tem um forte impacto na fertilidade masculina, nomeadamente um efeito negativo nos parâmetros espermáticos (volume de sêmen reduzido, contagem, concentração e motilidade progressiva) e nos níveis de testosterona, tentar amenizar esses efeitos pode ser de interesse para melhorar a fertilidade de homens que sofrem de infertilidade ligada ao diabetes. De fato, Alves et al. encontraram evidências na literatura que os levaram a acreditar que, embora a ligação entre diabetes e infertilidade masculina não seja absoluta, pode haver mecanismos “da doença que podem afetar as células testiculares, a espermatogênese, a produção de espermatozoides e a maturação dos espermatozoides”. Interessantemente, quando Meneses et al. revisaram os efeitos da metformina, um medicamento antidiabético amplamente utilizado, na fertilidade masculina, perceberam que o consenso na comunidade científica é que ela melhora aspectos da fertilidade masculina, como níveis de FSH, LH e testosterona; juntamente com concentração, motilidade e morfologia dos espermatozoides, entre outros. Isso destaca, por um lado, os efeitos prejudiciais do diabetes mellitus na fertilidade masculina e, por outro, os potenciais benefícios das substâncias farmacológicas antidiabéticas para afastar esses efeitos deletérios.
4.2. Efeitos Antioxidantes do CrPic3 em Sistemas Celulares
Um possível efeito positivo que tem sido atribuído ao CrPic3 é o aumento das defesas antioxidantes, o que será explorado nesta subseção. Esta é uma característica importante, uma vez que o estresse oxidativo, que resulta de um desequilíbrio entre a produção de ROS e a defesa antioxidante, contribui para o desenvolvimento de inúmeras patologias. As ROS podem, entre outros efeitos, interromper a comunicação hormonal no corpo, causando, por exemplo, uma diminuição da testosterona. Ainda assim, é importante notar que o equilíbrio entre a produção e a eliminação de ROS é crucial para o funcionamento do sistema reprodutor masculino, uma vez que níveis baixos de ROS são necessários para a função espermática, mas em excesso, as ROS causam lesões que incluem peroxidação lipídica e dano ao DNA.
Como discutiremos, várias enzimas antioxidantes são mais expressas após diversos tratamentos com CrPic3, nomeadamente GSH, catalase (CAT), SOD, glutationa peroxidase (GPX) e glutationa redutase (GR). Doddigarla et al. descobriram que tratar ratos diabéticos tipo 2 (induzidos por dieta rica em carboidratos) por via oral com 1,4 μg/dia de CrPic3 durante 8 semanas causou um aumento significativo de GSH e CAT e uma diminuição significativa de MDA. Da mesma forma, Al-Bishri et al. trataram ratos diabéticos tipo 2 (induzidos por estreptozotocina) com 100 μg/kg de peso corporal de CrPic3. Ao fazer isso, constataram que o suplemento de Cr aumentou significativamente GSH, CAT, GPX e SOD. Usando o mesmo modelo, Kolahian et al. trataram ratos por via oral durante 4 semanas com 5 mg/kg de CrPic3. Esse tratamento revelou que o CrPic3 aumentou significativamente CAT, SOD e GPX e diminuiu as substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS). De forma semelhante, Sundaram et al. também estudaram os efeitos antioxidantes de um tratamento oral de 4 semanas com CrPic3 (1 mg/kg) em ratos diabéticos induzidos por estreptozotocina, constatando que ele aumentou significativamente GR, CAT, SOD e GSH e diminuiu o MDA. Além disso, Jain et al. e Saiyed e Lugo estudaram os efeitos do CrPic3 administrado por via oral em pacientes humanos dos EUA, com idades entre 30 e 55 anos, com diabetes tipo 2. Para esse fim, utilizaram 25 (2 homens e 23 mulheres) e 43 (sexo demográfico não divulgado) indivíduos. Em ambos os estudos clínicos, os indivíduos foram tratados por via oral com 400 μg/dia durante 3 meses. Enquanto Jain et al. descobriram que o CrPic3 diminuiu a carbonilação de proteínas de forma não significativa, Saiyed e Lugo, que realizaram um estudo semelhante, mas com um grupo maior de indivíduos, mostraram que essa diminuição é, na verdade, significativa.
A SOD é uma enzima responsável por remover o radical superóxido (O2−) através de sua redução a peróxido de hidrogênio (H2O2). Por sua vez, a CAT é a enzima responsável por catalisar a decomposição do H2O2 em água e oxigênio. Além disso, a GPx também está envolvida na eliminação do H2O2 ao converter GSH em glutationa oxidada (GSSG). Em seguida, a GSSG é reciclada por uma redução catalisada pela GR, permitindo que esse ciclo se repita. Diante desses pontos, é fácil entender que o aumento significativo dessas enzimas aumentará a capacidade antioxidante da célula para protegê-la do estresse oxidativo.
A peroxidação lipídica é uma consequência do estresse oxidativo descontrolado, que pode causar danos às células e tecidos, uma vez que os oxidantes atacam lipídios que apresentam ligações duplas carbono–carbono. Essas reações levam à formação de muitos produtos, em particular o malondialdeído (MDA). Dado que o MDA é produzido como consequência do estresse oxidativo, sua redução pode indicar uma diminuição desse estresse. Além disso, o ensaio TBARS é utilizado como um teste genérico para avaliar a peroxidação lipídica, pois mede a produção de MDA por meio de sua reação com o ácido tiobarbitúrico (TBA), que resulta na formação do conjugado MDA-TBA. Embora esse ensaio tenha especificidade analítica limitada, ele pode demonstrar que o MDA é reduzido, mostrando, portanto, que a peroxidação lipídica está diminuída. Os estudos mencionados anteriormente mostraram que esse é o caso em grupos tratados com CrPic3, levando-nos ainda mais a acreditar que ele reduz o estresse oxidativo.

Finalmente, a carbonilação é uma modificação irreversível causada por ERO e uma marca característica do estresse oxidativo. A carbonilação de proteínas leva ao acúmulo de espécies carboniladas reativas—estresse carbonílico—que causa morte celular. A diminuição desse estresse observada nos estudos clínicos indica um efeito positivo do CrPic3, prevenindo a formação dessa molécula carbonilada prejudicial e, consequentemente, evitando a ruptura da fisiologia normal da célula.

Em conjunto, esses dados mostram que o CrPic3 parece exibir efeitos antioxidantes em sistemas celulares, aumentando a atividade das enzimas antioxidantes GSH, CAT, SOD, GPX e GR, e diminuindo a peroxidação lipídica e a carbonilação de proteínas, mitigando assim os danos causados pelo estresse oxidativo.
4.3. Possíveis Mecanismos para a Toxicidade do CrPic3
Até onde sabemos, nenhum mecanismo específico de toxicidade foi descrito para Cr(III) isoladamente ou para CrPic3, mas existem alguns relatos focados nos efeitos desses compostos (Figura 2). CrPic3 circula no sangue ligado à transferrina. Quando se liga ao seu receptor na membrana celular, induz a endocitose do CrPic3. Devido ao baixo pH do endossomo, o CrPic3 é separado da transferrina e reduzido por um agente desconhecido que causa a separação em Pic e quatro átomos de Cr(III) e liberação de ROS. Os átomos de Cr(III) se ligam ao ApoLMWCr, que se torna HoloLMWCr e exerce seus efeitos. Não está claro se o Pic está envolvido em algum mecanismo de toxicidade. Nas células de Leydig (LC), relata-se que o Cr(III) está envolvido na supressão do LHR, na diminuição da atividade do StAR e na redução do nível e/ou atividade de enzimas como CYP11A1, CYP17A1, 3βHSD e 17βHSD. Esses efeitos têm um possível impacto na esteroidogênese ao diminuir a sinalização do LH, a entrada de colesterol na mitocôndria, sua conversão em Preg e as reações que ocorrem no SER. Esses efeitos afetariam, em última análise, a produção de T e todos os processos que dependem desse hormônio. Isso também sugere que a mitocôndria pode ser um alvo do CrPic3, uma vez que afeta enzimas mitocondriais e, como veremos mais adiante, está envolvida no estresse nessa organela.
Curiosamente, o CrPic3 afeta a produção de citocinas de uma forma que foi descrita como causando uma diminuição na IL-6 e no TNF-α. Contrariamente, outros relatam que ele aumenta as citocinas TNF-α e IL-2. Esta é uma questão importante, pois se as citocinas pró-inflamatórias forem de fato aumentadas, o CrPic3 poderia afetar a produção de esteroides, uma vez que essas citocinas impactam negativamente a esteroidogênese. De fato, dois autores relataram que o TNF-α atua como um inibidor da transcrição de genes envolvidos na esteroidogênese, como o StAR, com Suescun e colaboradores sugerindo a possibilidade do envolvimento da via do TNFR1. Hales et al. e Wang et al. também destacaram esse comportamento supressor da IL-1β e da IL-6, respectivamente, mas nenhuma via foi proposta.
Como mencionado anteriormente, sugere-se que parte da toxicidade do Cr(VI) seja causada pelo Cr(III). Após o Cr(VI) ser reduzido a Cr(III) na célula, ele entra no núcleo, onde desenrola o DNA e se liga a ele, formando adutos de Cr-DNA. O Cr(III) se liga a um átomo N7 de uma guanina, formando dois tipos de complexos no sulco maior: complexos binários, compostos por Cr(III) e DNA, ou complexos terciários, com uma terceira molécula. Essa molécula pode ser histidina ou ascorbato. O complexo de histidina não prejudica a célula, enquanto o complexo de ascorbato faz ligações cruzadas com o DNA, causando quebras na fita. Além disso, a taxa de substituição dos adutos Cr(III)-DNA é baixa, o que significa que eles podem ter consequências permanentes.
CrPic3 causa sinais de apoptose na linhagem celular ovariana CHO AA8 quando administrado a 80 μg/cm² por 48 h. Um desses indicadores de apoptose foi o inchaço mitocondrial e a degradação das cristas de maneira dose-dependente. Um estudo recente demonstrou que este composto de cromo aumentou os níveis de caspase-8 e caspase-3 no sangue de ratos Wistar tratados por via oral com 0,3 mg/kg de peso corporal por 8 semanas. A caspase-8 está envolvida na via extrínseca da apoptose, enquanto a caspase-3 está envolvida nas vias intrínseca e extrínseca. Em linfócitos do sangue periférico humano, um tratamento com 50 μM de CrPic3 aumentou a expressão da caspase-3 em 1,8 e 2,2 vezes em comparação ao controle após 24 h e 48 h, respectivamente. Nessas células, 24 h de exposição a 100 μM de CrPic3 também aumenta a razão BAX/Blc-2, causa o colapso do potencial de membrana mitocondrial e desencadeia o deslocamento do citocromo c para o citoplasma, que foi 3,2 vezes maior do que o observado na condição controle. Além disso, os autores concluíram que a citotoxicidade do CrPic3 nos linfócitos está centrada nas mitocôndrias e no estresse oxidativo causado pelas ROS intracelulares. CrPic3 também causa apoptose ao aumentar BAX em células epiteliais mamárias humanas HBL-100 após tratamento com 10 μg/L por 6 h. Além disso, outro estudo utilizou 25 ppm de dicromato de potássio como fonte de Cr(III), em vez de CrPic3, para estudar a apoptose nas células germinativas da prole de ratos após exposição gestacional à água potável contendo este composto de cromo, do dia 9,5 ao dia 14,5 da gestação. Os efeitos observados incluíram a regulação positiva das cascatas pró-apoptóticas p53/p27-BAX-Caspase-3 e p53-SOD2 e uma diminuição na expressão das proteínas anti-apoptóticas pAKT, pERK e XIAP. O supressor tumoral p53 é um gene pró-apoptótico, bem como uma proteína que está envolvida em vias que causam morte celular. Em relação à p27, ela tem um efeito ambíguo na apoptose, portanto é necessário esclarecer se esse aumento induzido pelo CrPic3 é pró ou anti-apoptótico. BAX então causa a liberação do citocromo c das mitocôndrias, o que acaba ativando a caspase-3. A proteína anti-apoptótica pAKT está envolvida na via da fosfoinositídeo 3-quinase (PI3K)/Akt, que interrompe a progressão do ciclo celular. pERK e XIAP bloqueiam a apoptose a jusante das mitocôndrias, com a ERK sendo ativada na fosforilação pela MEK e, assim, ativando a XIAP, que inibe as caspases efetoras.
Portanto, o Cr(III) parece ter um papel pró-apoptótico nas células descritas. No entanto, 200 ppb de CrPic3 foi descrito como não tendo efeito negativo na proliferação da linhagem celular de mioblastos C2C12 após 5 dias de exposição, indicando que não é um indutor de apoptose em todos os tipos celulares. Todos esses resultados sugerem que, dependendo das condições de exposição, o CrPic3 pode ter efeitos pró-apoptóticos em células como células ovarianas, linfócitos, células epiteliais e células germinativas, provavelmente através de BAX, assim como caspase-3 e -8. No entanto, esses efeitos são aparentemente dependentes do tipo celular. Até onde sabemos, nenhum trabalho foi conduzido para investigar os possíveis efeitos apoptóticos do CrPic3 em LC.
4.4. Impacto do CrPic3 na Fertilidade Masculina
O CrPic3 já mostrou potencial como suplemento, com os efeitos positivos mencionados nesta revisão. No entanto, sua influência na fertilidade masculina ainda não é totalmente compreendida. Não obstante, na Tabela 1, resumimos os principais efeitos encontrados na literatura.
Dois estudos identificaram danos nas células de Leydig (LC) após tratamento com CrPic3 (8 e 15 mg/kg de peso corporal por 90 dias em ratos albinos e 0,250, 0,375 e 0,500 mg/animal/dia por 84 dias em cordeiros Santa Inês). No entanto, um desses estudos sugeriu que se tratava de um artefato, sendo necessárias mais pesquisas para esclarecer esses resultados. Resultados contraditórios foram encontrados em relação aos efeitos do CrPic3 na função das LC. De quatro artigos que exploraram este tópico, dois relataram que o suplemento diminui a produção de T, os níveis de LH e a expressão de enzimas envolvidas na esteroidogênese, especialmente as HSDs. Contrariamente, outros afirmam que o CrPic3 aumenta a produção de T. Esses dados contrastantes podem ser resultado de diferentes delineamentos de estudo, o que enfatiza a importância de mais pesquisas para determinar os efeitos em humanos.
Principais efeitos do picolinato de cromo (CrPic3) na fertilidade masculina.
Efeitos Dose Duração Modelo Referência ↑ROS, FSH↓T, HSD, LHDano nas células de LeydigDegeneração de espermátides 8 e 15 mg/kg de peso corporal 90 dias Ratos albinos machos ↑T 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1 ou 1,2 mg/kg de peso corporal 84 dias Machos de tilápia do Nilo ↑motilidade (total e progressiva)↓espermatozoides anormais 0,009 mg/kg de peso corporal 63 dias Coelhos machos reprodutores Retração das células de Leydig (artefato?) 0,250; 0,375; e 0,500 mg/animal/dia 84 dias Carneiros machos Santa Inês ↑T 0,8 ou 1,2 mg/kg de peso corporal 84 dias Galos Matrouh ↓espermatozoides anormais 0,08181 mg/kg de ração 95 dias Varrão reprodutor ↓T ↓ peso dos órgãos reprodutivos↑níveis de Cr testicular 0,020 mg/0,1 kg de peso corporal 60 dias Ratos machos Wistar
Abreviaturas: FSH—hormônio folículo-estimulante; LH—hormônio luteinizante; HSD—hidroxiesteroide desidrogenases; ROS—espécies reativas de oxigênio; T—testosterona.
As células espermáticas podem ser prejudicadas pelo CrPic3, particularmente devido à degeneração de espermátides que ele causa. Foi levantada a hipótese de que isso pode ser devido ao acúmulo de ROS; no entanto, hipotetizamos que, se os níveis de T forem de fato reduzidos (também descrito no artigo), isso pode causar o desprendimento das espermátides das células de Sertoli, o que diminuiria o número de células que progridem para espermatozoides. Apesar disso, alguns parâmetros espermáticos são melhorados após a suplementação da dieta com CrPic3, especificamente a motilidade espermática e a contagem de espermatozoides anormais. De fato, a motilidade total e progressiva dos espermatozoides foi aumentada em coelhos machos reprodutores tratados com CrPic3 (0,009 mg/kg de peso corporal por 63 dias). Além disso, a contagem de espermatozoides anormais diminuiu em coelhos machos reprodutores (0,009 mg/kg de peso corporal por 63 dias) e em varrões reprodutores (0,08181 mg/kg de ração).
Em conjunto, esses relatos indicam que o CrPic3 pode atingir tanto as LC quanto as células espermáticas, mas sua ação ainda está longe de ser totalmente compreendida.
5. Conclusões
Em conclusão, como um metal pesado, o Cr é classificado como um DDE, e pode interferir na sinalização endócrina. O Cr(III) provoca um debate considerável sobre se deve ser considerado essencial ou perigoso. No entanto, o Cr(III) é usado como suplemento nutricional, especialmente como CrPic3, pois exerce efeitos antioxidantes e antidiabéticos, entre outros. Em relação aos seus efeitos na fertilidade masculina, parece que o CrPic3 reduz a expressão de um receptor e enzimas envolvidas na esteroidogênese nas CL, possivelmente diminuindo os níveis de T. Em outros tipos de células, o Cr(III) causa alterações na produção de citocinas inflamatórias, particularmente TNF-α, mutagenicidade e genotoxicidade, e aumenta a apoptose. Se esses efeitos fossem encontrados nas CL, isso afetaria a produção de esteroides e, consequentemente, a fertilidade masculina. Mais pesquisas devem incluir estudos de citotoxicidade in vitro das CL para determinar as consequências celulares do CrPic3, juntamente com estudos clínicos para determinar as consequências deste suplemento em humanos e avaliar se as vantagens clínicas previamente estabelecidas valem os riscos associados a este composto de Cr(III).
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Contribuições dos Autores
Conceitualização, R.M., A.D.M., M.G.A., M.d.L.P. e P.F.O.; metodologia, R.M., M.G.A. e P.F.O.; análise formal, R.M., M.G.A. e P.F.O.; investigação, R.M.; redação—preparação do rascunho original, R.M.; redação—revisão e edição, R.M., A.D.M., M.G.A., M.d.L.P. e P.F.O.; supervisão, M.G.A., M.d.L.P. e P.F.O.; administração do projeto, M.G.A. e P.F.O. Todos os autores leram e concordaram com a versão publicada do manuscrito.
Conflitos de Interesse
Os autores declaram não haver conflito de interesses.
Referências
Comitê Internacional para Monitoramento da Tecnologia de Reprodução Assistida (ICMART) e a Organização Mundial da Saúde (OMS) glossário revisado da terminologia de TRA, 2009
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Antioxidantes
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A interleucina 6 inibe a diferenciação de células-tronco de Leydig de ratos
Caracterização das Interações não Mutagênicas de Cr(III)-DNA
Estrutura Molecular de Adutos Binários de Cromo(III)-DNA
Examinando a Potencial Formação de Complexos Ternários de Cromo-Histidina-DNA e Implicações para sua Carcinogenicidade
Vias de sinalização da apoptose e homeostase de linfócitos
Apoptose induzida por picolinato de cromo em linfócitos e seus mecanismos de sinalização
Influência do picolinato de Cr(III) e do nicotinato de Cr(III) na indução de apoptose em células epiteliais mamárias humanas HBL-100
A exposição pré-natal ao cromo induz senescência reprodutiva precoce ao aumentar a apoptose de células germinativas e antecipar a quebra dos cistos de células germinativas na prole F1
Vias de Apoptose Dependentes de p53
Múltiplas funções de p27 no ciclo celular, apoptose, modificação epigenética e regulação transcricional para o controle do crescimento celular: Uma proteína de dois gumes
Bax, Bak e além – desempenho mitocondrial na apoptose
A formação dependente de citocromo c e dATP do complexo Apaf-1/Caspase-9 inicia uma cascata de proteases apoptóticas
Akt fosforila e regula negativamente a quinase 1 reguladora de sinal de apoptose
Envolvimento da via PI3K/Akt na progressão do ciclo celular, apoptose e transformação neoplásica: Um alvo para quimioterapia do câncer
PI3K/Akt e apoptose: O tamanho importa
Oxidantes inibem ERK/MAPK e impedem sua capacidade de retardar a apoptose de neutrófilos a jusante de alterações mitocondriais e no nível de XIAP
O Picolinato de Cromo não teve efeito na proliferação e diferenciação de mioblastos
O efeito protetor do Panax ginseng contra alterações testiculares induzidas por picolinato de cromo
Parâmetros Sanguíneos e Toxicidade da Suplementação Oral de Picolinato de Cromo em Cordeiros
Efeito do picolinato de cromo em alguns aspectos reprodutivos em ratos machos
Efeito da suplementação da dieta com bentonita de sódio e/ou cromo orgânico no desempenho produtivo, fisiológico e resposta imune da linhagem de galinhas Matrouh. 1- durante o período de crescimento
Características físicas do sêmen de coelhos californianos administrados com diferentes níveis de picolinato de cromo
Influência do acetato de chumbo e picolinato de cromo no sistema reprodutor masculino em ratos
O efeito de um suplemento de cromo (picolinato) no nível de glicose no sangue, atividade da insulina e alterações na avaliação laboratorial do ejaculado de varrões reprodutores
Ações não clássicas da testosterona e espermatogênese
Representação esquemática da esteroidogênese testicular que ocorre na célula de Leydig. O hormônio luteinizante (LH) se liga ao seu receptor (LHR), iniciando a via cAMP-PKA (adenosina monofosfato cíclico—proteína quinase A) que leva à liberação de colesterol de seus reservatórios celulares. Em seguida, o colesterol entra na mitocôndria, via proteína reguladora aguda esteroidogênica (StAR) e receptor de benzodiazepina do tipo periférico (PBR), onde é convertido em pregnenolona (Preg). Depois, a pregnenolona é transportada para o retículo endoplasmático liso, onde ocorrem as reações esteroidogênicas restantes. A via clássica produz a testosterona como produto final, que se difunde para o meio extracelular.
Possíveis mecanismos moleculares de dano à célula de Leydig (LC) e comprometimento da esteroidogênese pelo cromo picolinato (CrPic3). O CrPic3 entra na célula ligado à transferrina (TF) por endocitose. Na célula, ele é separado da TF devido ao baixo pH do endossomo maduro (não mostrado) e é reduzido a cromo trivalente (Cr(III)) e ácido picolínico (PIC), com a produção de radical hidroxila (HO•). Quatro átomos de Cr(III) se ligam à cromodulina (não representada) e exercem efeitos como inibição da esteroidogênese, danos ao DNA (também causados pelo HO•) e morte celular.