ABSTRACT

Il bisfenolo S (BPS) è una sostanza chimica che distrugge il sistema endocrino con molteplici potenziali meccanismi di azione, incluso l’essere un agonista del recettore degli estrogeni. Il BPS viene sempre più utilizzato nelle materie plastiche e nelle ricevute termiche come sostituto del bisfenolo A, che è stato gradualmente eliminato a causa delle preoccupazioni relative alle implicazioni sulla salute umana. La capacità del BPS di alterare la funzione riproduttiva femminile nei mammiferi non è stata ampiamente studiata, nonostante l’importanza della segnalazione ormonale normale per la riproduzione femminile.

Lo scopo di questo studio era di indagare come il BPS (in una vasta gamma di dosi, comprese dosi molto basse) influisca sulla produzione di ormoni steroidei delle cellule granulosa e delle cellule della teca e sulla vitalità cellulare nei bovini.

La produzione di estradiolo delle cellule di granulosa è stata stimolata quando le cellule sono state esposte a 100 μM di BPS in condizioni basali, ma non vi è stato alcun effetto del BPS quando le cellule sono state stimolate con l’ormone follicolo-stimolante (FSH). Inoltre, non vi è stato alcun effetto del BPS sulla produzione di progesterone delle cellule di granulosa o sulla vitalità cellulare in condizioni basali o stimolate con FSH. Il BPS non ha influenzato la produzione di androstenedione o progesterone delle cellule della teca o la vitalità cellulare delle cellule in condizioni basali o stimolate dall’ormone luteinizzante. Questo studio suggerisce per la prima volta che i BPS possano alterare la produzione di estradiolo da parte delle cellule di granulosa bovina, anche se a una concentrazione che è improbabile sia fisiologicamente rilevante. Sono necessari ulteriori studi per determinare gli effetti del BPS sull’ovocita bovino e su altre funzioni delle cellule follicolari.

INTRODUZIONE

I prodotti chimici che alterano il sistema endocrino (EDCs) sono composti che hanno la capacità di alterare la segnalazione degli ormoni steroidei (Kavlock et al., 1996), quindi interrompere la normale funzione endocrina, spesso con conseguenze deleterie sulla salute. Anche se l’obiettivo primario della ricerca su EDC è stato sugli gli effetti negli esseri umani e le specie acquatiche, anche le specie zootecniche hanno il potenziale per essere influenzate negativamente. La fertilità nel bovino da latte è in diminuzione negli ultimi decenni (Lucy, 2001), e anche se la causa esatta è sconosciuta, alcuni hanno suggerito che l’esposizione a EDCs possa essere almeno parzialmente responsabile (Sweeney, 2002).

Ci sono più potenziali vie di esposizione agli EDCs per gli animali d’allevamento (Rhind, 2005). La contaminazione delle fonti d’acqua, tra cui l’acqua potabile e l’acqua stagnante, sembra la via più probabile (Fromme et al., 2002), anche se la contaminazione del suolo e l’inquinamento dei sedimenti sono note per contribuire ai livelli di esposizione complessiva agli EDCs (Ingelido et al., 2009).

L’EDC meglio studiato è indiscutibilmente il bisfenolo A (BPA) che viene utilizzato per materie plastiche in policarbonato, barattoli di latta rivestiti con resina epossidica e nelle ricevute termiche (Vandenberg, Hauser, Marcus, Olea & Welshons, 2007). A causa della crescente regolamentazione che sta interessando l’uso del BPA a causa delle preoccupazioni per le implicazioni sulla salute umana, i produttori hanno iniziato ad utilizzare prodotti chimici sostitutivi, come il bisfenolo S (BPS), che sono presenti in prodotti alimentari e per la cura personale (Liao & Kannan, 2013, 2014; Ye et al., 2015).

Liao et al (2012) ha riferito che, almeno negli esseri umani, i livelli di esposizione giornaliera al BPS sono simili o superiori ai livelli di esposizione al BPA. Come il BPA, il BPS è stato segnalato per interagire con il recettore estrogenico (Kuruto-Niwa, Nozawa, Miyakoshi, Shiozawa & Terao, 2005; Molina-Molina et al., 2013), seppur con una potenza da 3 a 10 volte più bassa del BPA (Chen, Ike & Fujita, 2002; Teng et altri, 2013). Inoltre, il BPS è stato segnalato per avere meccanismi d’azione supplementari non segnalati per il BPA, fra cui l’alterazione della produzione di progestinico in cellule surrenali umane di cortico-carcinoma (Rosenmai et al., 2014). Di conseguenza, gli effetti biologici del BPS dovrebbero essere studiati indipendentemente dalla sua relazione strutturale con il BPA. Anche se un recente studio ha rilevato che il BPS non era misurabile nel liquido follicolare di suini provenienti dal macello (Žalmanová et al., 2017), è possibile che la quantità di BPS negli animali d’allevamento sia aumentata nel corso del tempo, riflettendo il crescente carico umano (Ye et al., 2015).

A causa della dieta erbivora del bestiame, è probabile che esso sia esposto a livelli relativamente bassi di interferenti endocrini, poiché questi tendono a bioaccumularsi negli animali a livelli trofici superiori (Magnusson & Persson, 2015). Poco è conosciuto circa i livelli di BPS ai quali i bovini possono essere esposti, anche se questi sono probabilmente simili alle concentrazioni di BPA, che erano 229 – 305 ng/L (1 – 1,3 nM) nell’ urina di vacche a fine cariera (Zhang, Shi, Liu, Zhan & Chen, 2014). Anche se i livelli di EDC possono essere bassi nei bovini, effetti a basse dosi sono ben documentati anche in assenza di effetti a dosi più elevate (Vandenberg & Prins, 2016), e quindi l’effetto sul sistema endocrino di BPS nei bovini può ancora essere preoccupante.
Gli effetti di BPS sull’ovaia sono in gran parte sconosciuti. Nel pesce zebra, il BPS ha alterato i livelli di estradiolo del plasma e ridotto il numero di uova prodotte (Ji, Hong, Kho & Choi, 2013; Nelli, Wong & Gholami, 2014). Nel maiale, il BPS ha interrotto la progressione meiotica dell’ovocita e la formazione del fuso ed ha alterato l’espressione del gene delle cellule del cumulo e la produzione di acido ialuronico (Žalmanová et al., 2017). Tuttavia non ci sono informazioni sulla possibilità che il BPS colpisca la funzione delle cellule follicolari nei mammiferi. E’ chiaramente stabilito che il BPA agisce sulla fertilità femminile (Ziv-Gal & difetti, 2016), includendo l’alterazione della funzione delle cellule della granulosa (Mansur et al., 2016; Mlynarčíková, Kolena, Ficková & Scsuková, 2005; Xu et al., 2002) e cellule della teca (Zhou, Liu, Liao, Han & Liu, 2008), in una varietà di specie.

Anche se il BPS e il BPA sono strutturalmente simili, i due composti esibiscono diverse potenze per i recettori dell’ormoni steroidei (Rochester & Bolden, 2015) che dimostrano che gli effetti di BPS sulla riproduzione femminile non possono essere dedotti da che cosa è conosciuto circa il BPA.

Lo scopo di questo studio era di determinare come il BPS influenzi la steroidogenesi e la vitalità cellulare delle cellule della granulosa e della teca bovina. Per rispondere a questo scopo, sono stati testati gli effetti di una vasta gamma di dosi di BPS su cellule della granulosa e della teca, in presenza o in assenza di ormoni gonadotropina. L’inclusione di condizioni di coltura basale e gonadotropina-stimolata ha permesso la determinazione di potenziali interazioni con l’ ormone follicolostimolante (FSH) e luteinizzante (LH).

 

THE IMPACT OF BISPHENOL S ON BOVINE GRANULOSA AND THECA CELLS

KA Campen | M Lavallee | CMH Combelles – Biology Department, Middlebury College, Middlebury, VT, USA

Correspondence
Catherine M. H. Combelles, Biology Department, Middlebury College, Middlebury, VT, USA.

Email: ccombell@middlebury.edu

Present address
KA Campen, Department of Animal Science, Institute of Agriculture, University of Tennessee, Knoxville, TN, USA

Funding information
National Institute of Environmental Health Sciences, Grant/Award Number: 1R15ES024520-01

DOI: 10.1111/rda.13130