Insights into the reproductive dysfunction in diabetes : an in vitro approach

Dissertação de mestrado em Biologia Celular e Molecular, apresentada ao Departamento de Ciências da Vida da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.Diabetes mellitus (DM) is a degenerative disease representing one of the greatest concerns to modern global health, and worryingly with its incidence increasing worldwide at epidemic rates. DM is associated with the emergence of a variety of clinical complications, including reproductive dysfunction. Given the extension and multifactorial nature of diabetes-induced physiological changes, it remains unclear what are the mechanisms that may contribute for the reproductive dysfunction described in male diabetic patients. Considering that hyperglycemia has been described as a major effector of the disease pathophysiology, two different in vitro approaches were used to address the isolated effect of high glucose conditions on sperm function and spermatogenesis, thus avoiding other in vivo confounding players. A complete and integrated analysis, through a diversity of important indicators of spermatozoa functionality (motility, viability, capacitation status, acrosomal integrity, mitochondrial superoxide production and mitochondrial membrane potential) suggests that high glucose concentrations does not seem to directly affect spermatozoa, at least in vitro. Organ culture experiments, mimicking the spermatogenic process, determined that high glucose levels increase Sertoli cell number while decreasing tubular luminal area, therefore suggesting an impairment of this somatic cell type with hub importance in spermatogenic control. Taken together, this study suggests that high glucose levels per se seems to influence the male reproductive system only at the spermatogenesis level, stressing the importance of other factors involved in the disease.A Diabetes mellitus (DM) é uma doença degenerativa cuja incidência está a aumentar de forma galopante, sendo actualmente considerada um grave problema de saúde pública. A DM está ainda associada ao surgimento de uma grande variedade de complicações clínicas afectando todos os sistemas de órgãos, não sendo o sistema reprodutor masculino uma excepção. Dada a extensão e natureza multifatorial das alterações fisiológicas induzidas pela DM, permanecem ainda por esclarecer quais os mecanismos responsáveis pela disfunção reprodutora frequentemente reportada em pacientes diabéticos do sexo masculino, incluindo alterações na espermatogénese ou em vários parâmetros seminais. Considerando que a hiperglicémia tem sido descrita como um dos principais efectores das alterações associadas à DM, no presente projecto, foi estudado, através de duas abordagens in vitro distintas, o efeito isolado da hiperglicémia na função espermática e na progressão do processo espermatogénico. Estes sistemas permitiram assim excluir outros factores envolvidos na doença. Uma análise completa e integrada, realizada através da avaliação de uma grande diversidade de importantes indicadores da funcionalidade espermática (mobilidade, viabilidade, estado de capacitação, integridade acrossomal, produção de superóxido mitocondrial e potencial membranar mitocondrial) sugere que, pelo menos in vitro, elevadas concentrações de glucose não afectam directamente o espermatozóide. Os resultados obtidos com um sistema de cultura de órgãos permitiram verificar que elevados níveis de glucose levaram a um aumento do número de células de Sertoli e a uma diminuição da área luminal tubular. Estes resultados sugerem, portanto, uma disfunção neste tipo de células somáticas essenciais para o controlo da espermatogénese. Através deste estudo foi possível verificar e sugerir que a disfunção reprodutora de pacientes do sexo masculino parece não resultar apenas da influência da glucose, apesar de terem sido detectadas alterações ao nível da espermatogénese, sublinhando a importância da natureza multifactorial da doença