Influence of bioactive compounds present in white tea in Sertoli Cells oxidative and metabolic profiles

The tea is the second most popular drink in the world and is prepared by infusing of the leaves and/or the buds of the specie Camellia sinensis (L.). Tea is divided in four types: green, black, oolong and white. From those, the white tea (WTEA) remains as the less studied though previous reports from our team showed that it may have more biological activity when compared to the popular green tea. Based on the processing, WTEA can be classified as: Bai Hao Yin Zhen (BHYZ), Bai Mu Dan (BMD), Gong Mei (GM) and Shou Mei (SM). These WTEA differ in quality, flavor and performance being that BMD and BHYZ are the most consumed types grades on the Asian continent. Energy metabolism is a key for spermatogenesis, the process of spermatozoa production. Anaerobic glycolysis and oxidative phosphorylation, which takes place in the mitochondria, are the main metabolic pathways involved in ATP production. However, during those processes, several cellular sources produce significant amounts of reactive oxygen species (ROS). ROS overproduction results in oxidative stress (OS), which is related with several problems that may end up in male subfertility or infertility. Herein we proposed to study how WTEA aqueous extracts of subtypes BMD and BHYZ may influence the nutritional support of spermatogenesis. Firstly, we exposed the cells responsible for that function, human Sertoli cells (hSC), to increasing concentrations of WTEA extracts subtypes BMD and BHYZ (in mg/mL: 0.05; 0.5 and 5) to evaluate cytotoxicity by measuring metabolic activity (MTT assay) and growth (SRB assay). Only the exposure to 5 mg/mL of WTEA extract subtype BMD induced cytotoxicity to hSC. Therefore, we selected to expose hSC to 0.5 mg/mL of WTEA extracts subtypes BMD and BHYZ during 24h. Media and cells were collected for metabolism study using 1H-NMR, complemented with LDH activity and mRNA and protein quantification of metabolism-related enzymes and transporters. We also determined protein carbonylation and DNA mitochondrial copy number in hSC. Our data shows that both WTEA extract subtypes BMD and BHYZ increase glycolysis-related membrane transporters in hSC, while also decreasing LDH activity and mitochondrial complex V expression, which further indicates an adaptative mechanism. Protein carbonylation was also decreased after exposure to WTEA extract of both subtypes. Overall, these results illustrate that WTEA extract modulates metabolic and oxidative profile of hSC, which appears to have a positive effect to the nutritional support of spermatogenesis. In addition, WTEA extract subtype BMD decreased oxidative stress which was followed by decreased mitochondrial DNA copy number and increased mitochondrial complex II activity. Overall, our data suggests that WTEA BMD may be more effective to counteract deleterious effects induced by metabolic diseases that alter the nutritional support of spermatogenesis. Nevertheless, more studies will be needed to support this hypothesis.O chá é a segunda bebida mais consumida em todo o mundo, sendo preparada a partir de infusão das folhas e /ou dos rebentos da espécie Camellia Sinensis (L.). Existem quatro tipos de chá: verde, preto, oolong e branco. Destes, o chá branco (WTEA) permanece o menos estudado embora estudos anteriores do nosso grupo tenham demonstrado que poderá ter uma maior atividade biológica quando comparado com o popular chá verde. Com base no processamento, o WTEA pode ser classificado como: Bai Hao Yin Zhen (BHYZ), Bai Mu Dan (BMD), Gong Mei (GM) e Shou Mei (SM). Estes subtipos de WTEA diferem em qualidade, sabor e atuação sendo que BMD e BHYZ são os subtipos mais consumidos no continente asiático. O metabolismo energético é a chave para a espermatogénese, o processo de produção de espermatozoides. A glicólise anaeróbia e a fosforilação oxidativa, que ocorre nas mitocôndrias, são as principais vias metabólicas envolvidas na produção de ATP. Contudo, durante esses processos, várias fontes celulares produzem quantidades significativas de espécies reativas de oxigénio (ROS). A superprodução de ROS causa um stress oxidativo (OS), que está relacionado com vários problemas que podem resultar na subfertilidade ou infertilidade masculina. Neste trabalho, propomos estudar como os extratos aquosos de WTEA dos subtipos BMD e BHYZ podem influenciar o suporte nutricional da espermatogénese. Primeiramente, expusemos as células responsáveis por essa função, células de Sertoli humanas (hSC), a concentrações crescentes de extratos WTEA subtipos BMD e BHYZ (em mg/mL: 0.05; 0.5 e 5) para avaliar a citotoxicidade através da medição da atividade metabólica (MTT assay) e de crescimento celular (SRB assay). Apenas a exposição a 5 mg/mL de extrato de WTEA subtipo BMD induziu citotoxicidade nas hSC. Por isso, selecionamos expor as hSC a 0.5 mg/mL de extratos WTEA subtipos BMD e BHYZ durante 24h. Meios e células foram recolhidos para estudo do metabolismo recorrendo à 1HNMR, complementado com estudos da atividade da lactato desidrogenase (LDH), mRNA e quantificação de proteínas e enzimas relacionadas ao metabolismo. Também determinamos a carbonilação proteica e o número de cópias de DNA mitocondrial nas hSC. Os nossos resultados mostram que ambos os subtipos de extrato WTEA, BMD e BHYZ aumentam os transportadores membranares relacionados à glicólise em hSC, enquanto também diminuem a atividade da LDH e expressão do complexo mitocondrial V, o que indica um mecanismo adaptativo. A carbonilação proteica também diminuiu após exposição ao extrato de WTEA de ambos os subtipos. Globalmente, estes resultados ilustram que o extrato de WTEA modula o perfil metabólico e oxidativo das hSC, o que parece ter um efeito positivo no apoio nutricional da espermatogénese. Além disso, o extrato de WTEA subtipo BMD diminuiu o OS que foi seguido pela diminuição do número de cópias de DNA mitocondrial e aumento da atividade do complexo mitocondrial II. Em geral, os nossos dados sugerem que o subtipo BMD do WTEA pode ser mais eficaz para combater os efeitos prejudiciais causados por doenças metabólicas que alteram o suporte nutricional da espermatogênese. No entanto, mais estudos serão necessários para apoiar esta hipótese