Could metal exposure affect sperm parameters of domestic ruminants? A meta-analysis review

Durante a última década, os tóxicos ambientais foram sugeridos serem potenciais fatores de risco para a infertilidade masculina. Ao contrário dos poluentes orgânicos, os metais não são facilmente degradados e se acumulam ao longo da cadeia alimentar, tornando-se uma das principais causas da redução da qualidade seminal em animais. No entanto, ainda não está claro se os efeitos desses contaminantes são negativos, neutros ou positivos para as células espermáticas. Portanto, uma revisão meta-analítica foi conduzida para determinar se a exposição a doze metais afeta os parâmetros espermáticos de ruminantes domésticos. O modelo de efeitos aleatórios revelou que os metais provocaram um efeito forte e negativo na viabilidade espermática, um efeito moderado e negativo em parâmetros andrológicos e na motilidade espermática, e um efeito forte positivo na produção de metabólitos oxidativos. Por outro lado, a exposição aos metais não afetou a defesa antioxidante, níveis hormonais, concentração espermática e a fertilidade dos espermatozoides. Em geral, os mecanismos toxicológicos dos metais estão relacionados à sua capacidade de gerar estresse oxidativo, ligar-se a grupos tiol de proteínas e mimetizar minerais essenciais. O modelo de efeitos mistos mostrou que todos os moderadores metodológicos, como o tipo de metal, concentração de metal administrada, via de exposição, frequência de dosagem e modelo animal influenciaram de forma diferente os parâmetros espermáticos, considerando a variabilidade dos modelos. Em conclusão, nossos achados indicam que a exposição aos metais causa efeitos nocivos ao sistema reprodutor masculino ao inibir os parâmetros funcionais dos espermatozoides, importantes para uma fertilização bem-sucedida. Além disso, devido à característica ubíqua dos metais e sua alta toxicidade, esta revisão sugere que tais elementos podem contribuir para causas subjacentes de infertilidade. Além disso, este estudo pode direcionar pesquisas futuras sobre as consequências da contaminação por metais na fertilização e no desenvolvimento do embrião pré-implantação. Palavras-chave: Espermatozoides. Metais pesados. Microminerais. Sêmen. Toxicologia.During the last decade, environmental toxicants have been suggested to be potential risk factors for male infertility. Unlike organic pollutants, metals are not easily degraded and accumulate along the food chain, making it a major cause of declined semen quality in animals. However, it is still unclear whether the effects of these contaminants are negative, neutral, or positive for sperm cells. Therefore, a meta-analytical review was conducted to determine whether the exposure to 12 metals affect the spermatozoa parameters and overall reproductive health of domestic ruminants. The random-effects model revealed that metals elicited a strong and negative effect on sperm viability, a moderate and negative effect on andrological parameters and sperm motility, and a strong positive effect on oxidative metabolites production. By contrast, metal exposure did not affect antioxidant defense, hormone levels, sperm concentration, and sperm fertility. Overall, the toxicological mechanisms of metals are related to their ability to generate oxidative stress, bind with thiol groups of proteins, and mimicry essential minerals. The mixed-effects model showed that all methodological moderators such as type of metal, metal concentration, exposure route, dosing frequency, and animal model differently influenced the spermatozoa parameters, accounting for variability in the models. In conclusion, our findings indicate that exposure to metals cause noxious effects to male reproductive system by inhibiting functional sperm parameters, important for a successful fertilization. Also, due to the ubiquitous characteristic of metals and its high toxicity, this review suggests that such elements may contribute to underlying causes of infertility. Furthermore, this study can direct future researches on the consequences of metal contamination on fertilization and pre implantation embryo development. Keywords: Spermatozoa. Heavy metals. Microminerals. Semen. Toxicology.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio