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. 2021 Aug 2;19:eAO5657. doi: 10.31744/einstein_journal/2021AO5657
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Study of muscle fibers of the extensor digitorium longus and soleus muscles of C57BL/6 females exposed to glyphosate during pregnancy and lactation

Ariadne Barbosa 1, Mylena Campos Oliveira 1, Camila Kuhn-Fraga 1, Lucinéia de Fátima Chasko Ribeiro 1, Sandra Lucinei Balbo 1, Márcia Miranda Torrejais 1
PMCID: PMC8328150  PMID: 34406313

ABSTRACT

Objective

To evaluate the morphology and morphometry of the muscles extensor digitorium longus and soleus of C57BL/6 females, who were exposed to glyphosate during pregnancy and lactation.

Methods

Twelve female mice from the C57BL/6 lineage were used. After detection of pregnancy, they were divided into a Control Group, which received only water, and a Glyphosate Group, which received water with 0.5% glyphosate during pregnancy and lactation. Both groups received ad libitum standard diet. After weaning, the females were euthanized and weighed; naso-anal length was measured, and fats were collected and weighed. The muscles extensor digitorium longus and soleus were collected, and their length and weight were measured. Then, the muscles were fixed in Methacarn to perform the histological study of muscle fibers.

Results

Glyphosate Group presented lower weight gain during pregnancy and also lower final body weight and naso-anal length; however, the other body parameters evaluated did not present a significant difference in relation to the Control Group. Significant differences were also not observed in the analysis of muscle fibers and connective tissue.

Conclusion

Exposure to 0.5% glyphosate during pregnancy and lactation resulted in lower weight gain during pregnancy, final weight, and naso-anal length. Despite not directly altering the morphology of muscle tissue, these results may indicate enough exposure to interfere with animal metabolism.

Keywords: Glyphosate; Pesticides; Toxicity; Maternal exposure; Muscle fibers, skeletal; Mice, inbred C57BL

INTRODUCTION

Glyphosate (N-(phosphonomethyl)glycine) is an organophosphorus compound that ranked first in the list of the ten best-selling active ingredients in Brazil, in 2018.( 1 ) It is present in the formulation of Roundup®Original DI (Monsanto do Brasil LTDA., São Paulo, SP, Brazil), one of the most widely used herbicides in the world,( 2 )which accounted for almost 72% of global pesticide use in 2016.( 3 ) Its mechanism of action consists in inhibiting the enzyme 5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase of the shikimate pathway, responsible for the production of the intermediate chorismate, a compound required in the synthesis of aromatic amino acids essential for plant development.( 4 )

Although this pathway is not present in mammals, studies have shown that the herbicide is toxic in rats( 5 ) and mice,( 6 ) as well as in humans,( 7 ) associated with the genesis of several diseases.( 8 )

In Brazil, there are still no limits set on glyphosate or any other herbicide in water or soil by regulatory agencies. According to the Environmental Protection Agency (EPA), an agency from the United States, the glyphosate limit in drinking water is 700µg/L, with an acceptable daily dose of 0.05mg/kg per body weight.( 9 )

However, it is common for the stipulated dose to be exceeded, which in turn, reflects in the increased concentration of this compound in the environment,( 10 )promoting contamination of rivers and surface waters,( 11 ) and becoming a potential source of exposure to humans.( 12 ) With regard to human health, studies have shown exposure to glyphosate has been recurrently associated with some health problems, such as cancer, endocrine disruption,( 12 ) depression, Parkinson’s disease, Alzheimer’s disease,( 13 ) among others.

In rodents, experimental studies have shown that pesticide exposure increases the incidence of tumors,( 6 ) and promotes abnormalities in liver, heart, and brain function,( 14 ) as well as damage to cell junctions of intestinal cells, leading to increased membrane permeability.( 15 ) Furthermore, organophosphate pesticides have been found to promote inhibition of acetylcholinesterase (AChE),( 16 ) and lead to degeneration( 17 ) and necrosis of muscle fibers.( 18 )

It is known that pregnancy is a period of numerous physiological changes, which promote the vulnerability of both mother and fetus. Therefore, it is strictly important to reduce exposure to any toxins during this period. However, maternal exposure to pesticides is becoming increasingly common, since it can occur through contact with air, water, contaminated food, in the work environment, during the mixing of chemical compounds, in the application of pesticides, in the cleaning of equipment, or even indirectly, during the handling of contaminated crops or food.( 19 )

Although some experimental studies report that exposure to glyphosate promotes changes in some tissues, and in the metabolism of the offspring of rats and mice,( 2 , 20 )the effects of exposure to this herbicide on the skeletal muscles of females exposed during pregnancy and lactation are not known yet. Thus, this study is of great importance for understanding of possible musculoskeletal changes promoted by exposure to glyphosate.

OBJECTIVE

To evaluate the morphology and morphometry of the muscles extensor digitorum longus and soleus of C57BL/6 females exposed to glyphosate during pregnancy and lactation.

METHODS

Obtaining the animals

Initially, 30 C57BL/6 mice of reproductive age were used, 20 females and 10 males, aged between 60 and 90 days, with a mean body weight of 20g to 25g. The animals were kept under controlled temperature (28±2oC) and light conditions (12 hours light/dark), and received standard rodent chow (Supralab, São Leopoldo, RS, Brazil) and filtered water ad libitum throughout the experiment.

All experiments reported in this study were conducted in accordance with national and international legislation, as per the guidelines of the National Council for the Control of Animal Experimentation (CONCEA - Conselho Nacional de Controle de Experimentação Animal ) and the Public Health Service Policy on Humane Care and Use of Laboratory Animals (PHS Policy), under approval of the Ethics Committee on Animal Use of the Universidade Estadual do Oeste do Paraná (Unioeste), ordinance 3.730, of September 16, 2016, in the city of Cascavel (PR).

Crossbreeding

After 7 days of acclimatization, vaginal smears were taken to follow the estrous cycle of females, which were allocated for mating when they were in proestrus, with the proportion of two females to one male, during the night. In the morning of the following day, the vaginal smear was taken again to identify spermatozoa and the estrous cycle was determined to confirm pregnancy. Females considered pregnant showed the presence of spermatozoa or a 4-day stay in the diestrous phase after mating. The females that were not pregnant were again submitted to the mating process until pregnancy was confirmed.

Glyphosate administration

Once pregnancy was confirmed, the females were placed in individual boxes, separated into Control Group (CTL, n=6), which received filtered water during the entire period of pregnancy (21 days) and lactation (30 days), and Glyphosate Group (GF, n=6), which received the herbicide 0.5% glyphosate Roundup® Original DI in drinking water, from the fourth day of pregnancy until the end of lactation. This dosage had been used in a previous study,( 20 ) and was chosen because it mimics direct groundwater contamination, because it is similar to the amount of pesticide found in water after agricultural practices.( 21 )The commercial formulation of Roundup® Original DI glyphosate used contained 445g/L of N-(phosphonomethyl)glycine diammonium salt, equivalent to 370g/L (37.0%m/v) of the active component glyphosate [N-(phosphomethyl)glycine].

Euthanasia of females

After 30 days of lactation, weaning occurred and the females were euthanized after completing two estrous cycles. The animals were anesthetized with xylazine hydrochloride (Anasedan®, Vetbrands, Axxon Group, Rio de Janeiro, RJ, Brazil) and ketamine hydrochloride (Dopalen®, Vetbrands, Axxon Group, Rio de Janeiro, RJ, Brazil) at concentrations of 9mg/kg and 90mg/kg, respectively, and were finally euthanized.

Females were weighed after euthanasia. Naso-anal length (NAL) was measured, and retroperitoneal and perigonadal fat was collected and weighed.

Collection of the muscles extensor digitorum longus and soleus

To collect the extensor digitorum longus (EDL) muscle, the skin was detached and the tibialis anterior muscle was removed for dissection and removal of the EDL muscle. The gastrocnemius muscle was removed for dissection and removal of the soleus (SOL) muscle. The EDL and SOL muscles were weighed (g) on analytical scales (Shimadzu UX620H, São Paulo, SP, Brazil) and their length (mm) was measured with the aid of a digital pachymeter (Digimess®, São Paulo, SP, Brazil).

Histological study

For the study of muscle fibers, the EDL and SOL muscles of the right antimere of the pelvic limbs were removed and stored in a glass container with Methacarn fixative. After 24 hours, they were transferred to 70% alcohol and embedded in paraffin, with an n-butyl alcohol embedding protocol.

From the analysis of ten microscopic fields (40x lens) for each animal, the EDL and SOL muscles were transversely cut and submitted to hematoxylin-eosin( 22 )staining, for morphological analysis of the muscle fibers, quantification of the numbers of nuclei and fibers, nucleus-fiber ratio, area, and major and minor diameter of each muscle fiber. The same cutting procedure was performed for Masson’s trichrome staining,( 23 ) which allows quantifying connective tissue, by analysis of ten microscopic fields for each animal (20x lens).

The images of the muscle fibers were obtained using an Olympus BX60® microscope, coupled to an Olympus DP71 camera (Tokyo, Japan), with the aid of the DP Controler 3.2.1 276 software. The Image-Pro Plus 6.0® software (Media Cybernetics, Maryland, USA) was used for morphological and morphometric analysis of the materials.

Statistical analysis

The data obtained were submitted to statistical analysis using the GraphPad Prism® (La Jolla, CA, USA) software, taking into consideration the results of the normality tests. For the data found to be normal, the statistical test used was the Student’s t test, whereas for the data that were not normal, the Mann-Whitney test was used. Values of p<0.05 were considered significant.

RESULTS

Pregnancy and lactation data

The GF Group had lower gestational weight gain (p=0.0327) when compared to the CTL Group ( Table 1 ). However, the data for weight loss during lactation, gestation time, and litter size showed no statistical differences when compared to the CTL Group ( Table 1 ). Body data

Table 1. Pregnancy and lactation data from mice in the Control and Glyphosate Groups.

  Groups
CTL GF
Weight gain during pregnancy, g 12±1.4 9.5±1.9*
Weight loss during lactation, g 1.8±1.9 1.3±2.4
Time of pregnancy, days 19±1.4 20±0.82
Litter size 6.7±1.6 5.0±1.5

Values expressed as mean±standard deviation.

* p<0.05. Student’s t test.

CTL: Control Group; GF: Glyphosate Group.

Animals from the GF Group showed lower body weight (p=0.0103) and NAL (p=0.0002) when compared to the CTL Group ( Table 2 ). In contrast, the parameters of retroperitoneal and perigonadal fat weights were similar between the Groups ( Table 2 ). The weight and length data of the EDL and SOL muscles also showed no statistical differences when comparing the Groups ( Table 2 ).

Table 2. Body parameters of mice in Control and Glyphosate Groups.

Body parameters Groups
CTL GF
Final body weight, g 23±1.3 22±0.79*
NAL, cm 9.7±0.5 9.2±0.38*
Weight of fats, mg 469±42 602±173
EDL muscle weight, mg 7.2±1.8 10±4.9
EDL muscle length, mm 7.3±0.98 7.9±1.0
Soleus muscle weight, mg 6.1±0.81 6.2±2.2
Soleus muscle length, mm 6.1±1.3 6.3±1.2
 

Values expressed as mean±standard deviation.

* p<0.05. Student’s t test. Mann Whitney test.

CTL: Control Group; GF: Glyphosate Group; NAL: nasal-anal length; EDL: extensor digitorium longus.

Morphological and morphometric analysis of muscle fibers

The evaluation of the muscle fibers of the EDL and SOL muscles showed fibers with preserved morphology, maintaining the polygonal aspect, the presence of peripheral nuclei, and the eventual presence of central nuclei in the two groups studied ( Figure 1 ).

Figure 1. Photomicrographs of the extensor digitorum longus and soleus muscles of C57BL/6 mice from the Control and Glyphosate Groups. Cross-section, hematoxylin-eosin. Polygonal fibers (stars) and peripheral nuclei (arrows). (A) Extensor digitorum longus muscle from Control Group (A) and Glyphosate Group (B). Soleus muscle from Control Group (C) and Glyphosate Group (D).

Figure 1

As to the morphometric analysis of the muscle fibers of the EDL and SOL muscles, none of the parameters evaluated showed significant differences between Groups CTL and GF ( Table 3 ).

Table 3. Morphometric analysis of the muscle fibers and connective tissue of the extensor digitorium longus muscle of mice in the Control and Glyphosate Groups.

  EDL muscle SOL muscle
  CTL Group GF Group CTL Group GF Group
Area, µm2 115±34 152±86 157±24 187±69
Major diameter, µm 15±1.8 17±4.8 18±1.4 19±3.1
Minor diameter, µm 9.6±1.4 11±3.2 11±0.83 12±2.7
Fiber density 536±131 578±243 414±123 430±175
Number of peripheral nuclei 617±109 707±195 927±237 827±265
Number of central nuclei 1.0±0.71 0.80±1.3 2.2±2.4 1.8±2.5
Nucleus/fiber ratio 1.2±0.16 1.3±0.22 2.3±0.34 1.9±0.15
 

Values expressed as mean±standard deviation. Student’s t test. Mann Whitney test.

EDL: extensor digitorum longus; SOL: soleus;

CTL: Control Group; GF: Glyphosate Group.

Analysis of the amount of connective tissue

Masson trichrome staining showed the presence of connective tissue between muscle fibers, especially in the perimysium involving the fascicles ( Figure 2 ). Regarding the estimated amount of connective tissue in the two muscles studied, no statistical differences were observed between the CTL and GF Groups ( Figure 3 ).

Figure 2. Photomicrographs of the extensor digitorum longus and soleus muscles from C57BL/6 mice of the Control and Glyphosate Groups. Cross-section stained with Masson’s trichrome. Connective tissue (arrows). Extensor digitorium longus muscle from Control (A) and Glyphosate (B) Groups. Soleus muscle from the Control (C) and Glyphosate (D) Groups.

Figure 2

Figure 3. Graph of the estimated connective tissue found in the muscle fibers of the extensor digitorum longus and soleus muscles of C57BL/6 mice from the Control Group and Glyphosate Group, plotted in pixels.

Figure 3

EDL: extensor digitorum longus muscle; SOL: soleus; CTL: Control Group; GF: Glyphosate Group.

DISCUSSION

The study showed the exposure of females to glyphosate during pregnancy and lactation promoted lower weight gain during gestation, which was also observed in other studies that exposed pregnant rats to 1%( 14 , 24 ) and 0.5%( 2 ) glyphosate concentrations. Furthermore, glyphosate exposure also resulted in lower final body weight and NAL of exposed animals, which corroborates the findings of Teleken et al.,( 20 ) who also exposed mice to 0.5% glyphosate during these phases of their life cycle.

Although the present study did not verify assess the animals’ water and food consumption, Beuret et al.,( 24 )and McKenna et al.,( 25 )showed animals exposed to glyphosate had lower water and food consumption compared to unexposed animals, which justifies the lower weight gain and the lower final body weight and NAL of the GF Group, since glyphosate administration may reflect in reduced palatability of ingested water, or promote changes in the thirst regulatory centers, due to the effects of the herbicide and its metabolites.( 14 )

As to muscle fibers, Bright et al.,( 17 )demonstrated that rats exposed to sublethal doses of sarin presented with degeneration in muscle fibers and mononuclear infiltrates in the diaphragm muscle, when euthanized 24 hours and 3 days after exposure, respectively. De Bleecker et al.,( 18 )noted that exposure to paraoxon compound promoted fiber necrosis in several muscle groups of rats, with predominance in the diaphragm muscle. However, mixed muscles, such as masseter and soleus, were also affected. In view of the results, the authors observed a correlation between the oxidative capacity of muscles and their susceptibility to necrosis, with mixed muscles showing a predominance of oxidative fibers being more prone to necrosis.

Although the literature findings demonstrated exposure to organophosphorus compounds promotes degeneration and necrosis of muscle fibers, as well as the relation between predominance of fiber type and susceptibility to necrosis, the same was not observed in the EDL and SOL muscle fibers upon exposure to glyphosate. This may be justified by recent findings showing the toxic potential of this herbicide during direct exposure is minimal, despite the current association of glyphosate exposure with occurrence of diseases.( 26 ) Thus, the absence of changes in the morphological and morphometric parameters of the EDL and SOL muscles of the females, and of any necrotic processes pointing to possible fiber degeneration, may be associated with the low toxicity of the herbicide in this first exposure.

However, even if the low toxicity of glyphosate in direct exposure is demonstrated, a study showed that, despite not causing effects in the first generation, this herbicide promotes an increase in the occurrence of diseases in the offspring of exposed rats. Hence, its ability to promote epigenetic changes, which will be transmitted to subsequent generations.( 27 )Due to the effects promoted by exposure, glyphosate has been investigated as a potential chemical endocrine disruptor,( 28 ) which consists of a substance capable of altering the maternal environment, and influencing the stages of intrauterine development, as well as increasing the risk of chronic diseases in adulthood.( 29 )

Despite low toxicity during direct exposure, the potential action of glyphosate as an endocrine disruptor can promote changes in exposed offspring, and it is strictly necessary to take this fact into account in the etiology of diseases in future generations.

CONCLUSION

Exposure to 0.5% glyphosate during pregnancy and lactation promoted lower weight gain during gestation and lower body weight and size of females. Although the morphological characteristics of muscle tissue were not altered, the change in body parameters indicates glyphosate may interfere in the metabolism of the animal, promoting changes in its cycle of obtaining and storing energy.

ACKNOWLEDGMENTS

To the grant program of the Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) for financing this research, by the Graduate Support Program (PROAP), number 817693/2015.

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Einstein (Sao Paulo). 2021 Aug 2;19:eAO5657. [Article in Portuguese]

Estudo das fibras musculares dos músculos extensor longo dos dedos e sóleo de fêmeas C57BL/6 expostas ao glifosato durante a prenhez e a lactação

Ariadne Barbosa 1, Mylena Campos Oliveira 1, Camila Kuhn-Fraga 1, Lucinéia de Fátima Chasko Ribeiro 1, Sandra Lucinei Balbo 1, Márcia Miranda Torrejais 1

RESUMO

Objetivo

Avaliar a morfologia e a morfometria dos músculos extensor longo dos dedos e sóleo de fêmeas C57BL/6 expostas ao glifosato durante a prenhez e lactação.

Métodos

Foram utilizados 12 camundongos fêmeas da linhagem C57BL/6. Após detecção da prenhez, foram separadas em Grupo Controle, que recebeu somente água, e Grupo Glifosato, que recebeu água com 0,5% de glifosato durante a prenhez e lactação. Ambos os grupos receberam dieta padrão ad libitum . Após o desmame, as fêmeas foram eutanasiadas e pesadas; o comprimento nasoanal foi mensurado, e as gorduras foram coletadas e pesadas. Os músculos extensor longo dos dedos e sóleo foram coletados, e seu comprimento e peso foram mensurados. Em seguida, os músculos foram fixados em Methacarn para a realização do estudo histológico das fibras musculares.

Resultados

O Grupo Glifosato apresentou menor ganho de peso durante a prenhez e também menor peso corporal final e comprimento nasoanal, entretanto os demais parâmetros corporais avaliados não apresentaram diferença significativa em relação ao Grupo Controle. Na análise das fibras musculares e do tecido conjuntivo, também não foram observadas diferenças significativas.

Conclusão

A exposição a 0,5% de glifosato durante a prenhez e lactação resultou em menor ganho de peso na gestação, peso final e comprimento nasoanal, o que pode indicar que, apesar de não alterar a morfologia do tecido muscular diretamente, a exposição foi suficiente para interferir no metabolismo dos animais.

Keywords: Glifosato, Praguicidas, Toxicidade, Exposição materna, Fibras musculares esqueléticas, Camundongos endogâmicos C57BL

INTRODUÇÃO

O glifosato (N-(fosfonometil)glicina) é um composto organofosforado que ocupou o primeiro lugar na lista dos dez ingredientes ativos mais vendidos no Brasil, em 2018.( 1 )Está presente na formulação do Roundup®Original DI (Monsanto do Brasil LTDA., São Paulo, SP, Brasil), um dos herbicidas mais utilizados no mundo,( 2 )que correspondeu a quase 72% do uso global de pesticidas em 2016.( 3 )Seu mecanismo de ação consiste na inibição da enzima 5-enolpiruvilchiquimato-3-fosfato sintase da via do chiquimato, responsável pela produção do intermediário corismato, composto necessário na síntese dos aminoácidos aromáticos essenciais para o desenvolvimento da planta.( 4 )

Embora essa via não esteja presente nos mamíferos, estudos já demonstraram que o herbicida possui toxicidade em ratos( 5 )e camundongos,( 6 )bem como em humanos,( 7 )estando associado à gênese de diversas doenças.( 8 )

No Brasil, ainda não há limite estabelecido de glifosato ou qualquer outro herbicida na água ou solo pelas agências controladoras. De acordo com a Environmental Protection Agency (EPA), agência norte-americana, o limite de glifosato em água potável compreende 700µg/L, com dose diária aceitável de 0,05mg/kg por massa corpórea.( 9 )

É, porém, comum que a dose estipulada seja ultrapassada, o que, por sua vez, reflete no aumento da concentração desse composto no ambiente,( 10 )promovendo a contaminação de rios e águas superficiais,( 11 )tornando-se, assim, uma potencial fonte de exposição a seres humanos.( 12 )Com relação à saúde humana, estudos demonstram que a exposição ao glifosato tem sido recorrentemente associada a problemas de saúde, como câncer, desregulação endócrina,( 12 )depressão, mal de Parkinson, doença de Alzheimer,( 13 )dentre outros.

Em roedores, estudos experimentais demonstraram que a exposição a pesticidas aumenta a incidência de tumores( 6 )e promove anormalidades no funcionamento do fígado, coração e cérebro,( 14 )assim como danos nas junções celulares de células intestinais, que levaram à maior permeabilidade de membrana.( 15 )Ainda, foi observado que pesticidas organofosforados promovem a inibição da enzima acetilcolinesterase (ACchE)( 16 )e levam à degeneração( 17 )e à necrose das fibras musculares.( 18 )

Sabe-se que a gestação é um período de numerosas alterações fisiológicas, o que promove a vulnerabilidade, tanto da mãe quanto do feto. Dessa forma, é estritamente importante a redução da exposição a quaisquer toxinas nesse período. Entretanto, a exposição materna a pesticidas torna-se cada vez mais comum, uma vez que pode ocorrer por meio do contato com o ar, a água, a comida contaminada, no ambiente de trabalho, durante a mistura de compostos químicos, na aplicação de pesticidas, na limpeza de equipamentos ou até de maneira indireta, durante o manuseio de plantações ou alimentos contaminados.( 19 )

Embora alguns estudos experimentais relatem que a exposição ao glifosato promova alterações em alguns tecidos, e no metabolismo da prole de ratos e camundongos,( 2 , 20 )ainda não são conhecidos os efeitos da exposição a esse herbicida na musculatura esquelética de fêmeas expostas durante a prenhez e lactação. Com isso, a realização deste estudo torna-se de grande importância para o entendimento das possíveis alterações musculoesqueléticas promovidas pela exposição ao glifosato.

OBJETIVO

Avaliar a morfologia e a morfometria dos músculos extensor longo dos dedos e sóleo de fêmeas C57BL/6 expostas ao glifosato durante a prenhez e lactação.

MÉTODOS

Obtenção dos animais

Inicialmente, foram utilizados 30 camundongos C57BL/6 em idade reprodutiva, sendo 20 fêmeas e dez machos, com idade entre 60 e 90 dias de vida, e média de peso corporal de 20g a 25g. Os animais foram mantidos em condições de temperatura (28±2oC) e luminosidade (12 horas claro/escuro) controladas, e receberam ração padrão para roedores (Supralab, São Leopoldo, RS, Brasil) e água filtrada ad libitum durante todo o experimento.

Todas as experiências relatadas neste estudo foram conduzidas de acordo com a legislação nacional e internacional, norteadas pelas diretrizes do Conselho Nacional de Controle de Experimentação Animal (CONCEA) e pela Public Health Service Policy on Humane Care and Use of Laboratory Animals (PHS Policy), sob aprovação do Comitê de Ética em Uso de Animais da Universidade Estadual do Oeste do Paraná (Unioeste), portaria 3.730, de 16 de setembro de 2016, em Cascavel (PR).

Cruzamentos

Passados 7 dias de aclimatação, foi realizado o esfregaço vaginal para acompanhamento do ciclo estral das fêmeas, que foram alocadas para realização dos cruzamentos quando se encontravam em fase de proestro, na proporção de duas fêmeas para um macho, durante o período noturno. Na manhã do dia seguinte, foi realizado novamente o esfregaço vaginal, para identificação de espermatozoides, e foi feita determinação do ciclo estral, para confirmação da prenhez. As fêmeas consideradas prenhas apresentaram presença de espermatozoides ou permanência de 4 dias na fase de diestro após o cruzamento. As fêmeas que não estavam prenhas passavam novamente pelo processo de cruzamento, até a confirmação da prenhez.

Administração do glifosato

Confirmada a prenhez, as fêmeas foram alocadas em caixas individuais, sendo separadas em Grupo Controle (CTL, n=6), que recebeu água filtrada durante todo o período de prenhez (21 dias) e lactação (30 dias), e Grupo Glifosato (GF, n=6), que recebeu a adição de 0,5% do herbicida glifosato Roundup®Original DI na água de beber, a partir do quarto dia de prenhez até o fim da lactação. Essa dosagem já tinha sido utilizada em estudo prévio,( 20 )e foi escolhida por mimetizar a contaminação direta de águas subterrâneas, uma vez que se aproxima da quantidade de pesticida encontrada na água após práticas agrícolas.( 21 )A fórmula comercial do glifosato Roundup®Original DI utilizada continha 445g/L de sal de diamônio de N-(fosfonometil)glicina, equivalentes a 370g/L (37,0%m/v) do componente ativo glifosato N-(fosfometil)glicina.

Eutanásia das fêmeas

Após 30 dias de amamentação, ocorreu o desmame, e a eutanásia das fêmeas foi realizada, depois de completados dois ciclos estrais. Os animais foram anestesiados com cloridrato de xilazina (Anasedan®, Vetbrands, Axxon Group, Rio de Janeiro, RJ, Brasil) e cloridrato de cetamina (Dopalen®, Vetbrands, Axxon Group, Rio de Janeiro, RJ, Brasil) em concentração de 9mg/kg e 90mg/kg, respectivamente, tendo sidos, por fim, eutanasiados.

Após a eutanásia, as fêmeas foram pesadas. O comprimento nasoanal (CNA) foi mensurado, bem como foram coletadas e pesadas as gorduras retroperitoneal e perigonadal.

Coleta dos músculos extensor longo dos dedos e sóleo

Para a coleta do músculo extensor longo dos dedos (ELD), a pele foi rebatida, e o músculo tibial anterior foi removido, para a dissecção e a remoção do músculo ELD. Já o músculo gastrocnêmio foi retirado para a dissecção e a remoção do músculo sóleo (SOL). Os músculos ELD e SOL foram pesados (g) em balança analítica (Shimadzu UX620H, São Paulo, SP, Brasil) e seu comprimento (mm) foi mensurado com o auxílio de paquímetro digital (Digimess®, São Paulo, SP, Brasil).

Estudo histológico

Para o estudo das fibras musculares, os músculos ELD e SOL do antímero direito dos membros pélvicos foram retirados e armazenados em recipiente de vidro com fixador Methacarn. Após 24 horas, foram transferidos para álcool 70% e incluídos em parafina, com protocolo de emblocamento em álcool n-butílico.

Os músculos ELD e SOL foram seccionados transversalmente e submetidos à coloração de hematoxilina-eosina,( 22 )para a análise morfológica das fibras musculares, quantificação dos números de núcleos e fibras, relação núcleo e fibra, área, diâmetro maior e diâmetro menor de cada fibra muscular, a partir da análise de dez campos microscópicos (objetiva de 40x) para cada animal. O mesmo procedimento de corte foi realizado para coloração de tricrômico de Masson,( 23 )que permite a quantificação do tecido conjuntivo, por meio da análise de dez campos microscópicos para cada animal (objetiva de 20x).

As imagens das fibras musculares foram obtidas por meio do microscópio Olympus BX60®acoplado à câmera Olympus DP71 (Tóquio, Japão), com auxílio do programa DP Controler 3.2.1 276. Foi utilizado o programa Image-Pro Plus 6.0®(Media Cybernetics, Maryland, Estados Unidos) para a análise morfológica e morfométrica dos materiais.

Análise estatística

Os dados obtidos foram submetidos à análise estatística utilizando o programa GraphPad Prism®(La Jolla, CA, Estados Unidos), levando-se em consideração os resultados dos testes de normalidade. Para os dados encontrados em normalidade, o teste estatístico empregado foi o teste t de Student, enquanto para os dados que não estavam em normalidade, foi utilizado o teste de Mann-Whitney. Foram considerados significativos valores de p<0,05.

RESULTADOS

Dados do período de prenhez e lactação

O Grupo GF apresentou menor ganho de peso durante a gestação (p=0,0327) quando comparado ao Grupo CTL ( Tabela 1 ). Porém, os dados relativos à perda de peso durante lactação, ao tempo de gestação e ao tamanho da ninhada não apresentaram diferenças estatísticas quando comparados aos do Grupo CTL ( Tabela 1 ).

Tabela 1. Dados do período de prenhez e lactação de camundongos dos Grupos Controle e Glifosato.

  Grupos
CTL GF
Ganho de peso gestação, g 12±1,4 9,5±1,9*
Perda de peso lactação, g 1,8±1,9 1,3±2,4
Tempo de gestação, dias 19±1,4 20±0,82
Tamanho da ninhada 6,7±1,6 5,0±1,5

Valores expressos como média±desvio padrão.

* p<0,05. Teste t de Student.

CTL: Grupo Controle; GF: Grupo Glifosato.

Dados corporais

Os animais do Grupo GF apresentaram menor peso corporal (p=0,0103) e CNA (p=0,0002) quando comparados aos do Grupo CTL ( Tabela 2 ). Em contrapartida, os parâmetros de pesos das gorduras retroperitoneal e perigonadal foram semelhantes entre os grupos ( Tabela 2 ). Os dados de peso e comprimento dos músculos ELD e SOL também não apresentaram diferenças estatísticas quando realizada a comparação entre os grupos ( Tabela 2 ).

Tabela 2. Parâmetros corporais de camundongos dos Grupos Controle e Glifosato.

Parâmetros corporais Grupos
CTL GF
Peso corporal final, g 23±1,3 22±0,79*
CNA, cm 9,7±0,5 9,2±0,38*
Peso das gorduras, mg 469±42 602±173
Peso do músculo ELD, mg 7,2±1,8 10±4,9
Comprimento do músculo ELD, mm 7,3±0,98 7,9±1,0
Peso do músculo sóleo, mg 6,1±0,81 6,2±2,2
Comprimento do músculo sóleo, mm 6,1±1,3 6,3±1,2

Valores expressos como média±desvio padrão.

* p<0,05. Teste t de Student. Teste Mann Whitney.

CTL: Grupo Controle; GF: Grupo Glifosato; CNA: comprimento nasoanal; ELD: extensor longo dos dedos.

Análise morfológica e morfométrica das fibras musculares

A avaliação das fibras musculares dos músculos ELD e SOL demonstrou fibras com morfologia preservada, mantendo o aspecto poligonal, a presença de núcleos periféricos e a eventual presença de núcleos centrais nos dois grupos estudados ( Figura 1 ).

Figura 1. Fotomicrografias dos músculos extensor longo dos dedos e sóleo de camundongos C57BL/6 dos Grupos Controle e Glifosato. Corte transversal, hematoxilina-eosina. Fibras poligonais (estrelas) e núcleos periféricos (setas). (A) Músculo extensor longo dos dedos do Grupo Controle (A) e do Grupo Glifosato (B). Músculo sóleo do Grupo Controle (C) e do Grupo Glifosato (D).

Figura 1

Quanto à análise morfométrica das fibras musculares dos músculos ELD e SOL, nenhum dos parâmetros avaliados apresentou diferenças significativas entre os Grupos CTL e GF ( Tabela 3 ).

Tabela 3. Análise morfométrica das fibras musculares e tecido conjuntivo dos músculos extensor longo dos dedos e sóleo de camundongos dos Grupos Controle e Glifosato.

  Músculo ELD Músculo SOL
  Grupo CTL Grupo GF Grupo CTL Grupo GF
Área, µm2 115±34 152±86 157±24 187±69
Diâmetro maior, µm 15±1,8 17±4,8 18±1,4 19±3,1
Diâmetro menor, µm 9,6±1,4 11±3,2 11±0,83 12±2,7
Densidade de fibras 536±131 578±243 414±123 430±175
Número de núcleos periféricos 617±109 707±195 927±237 827±265
Número de núcleos centrais 1,0±0,71 0,80±1,3 2,2±2,4 1,8±2,5
Relação núcleo/fibra 1,2±0,16 1,3±0,22 2,3±0,34 1,9±0,15

Valores expressos como média±desvio padrão.

Teste t de Student. Teste de Mann-Whitney.

ELD: extensor longo dos dedos; SOL: sóleo; CTL: Grupo Controle; GF: Grupo Glifosato.

Análise da quantidade de tecido conjuntivo

A coloração com tricrômico de Masson evidenciou a presença de tecido conjuntivo entre as fibras musculares, principalmente no perimísio envolvendo os fascículos ( Figura 2 ). Quanto à estimativa da quantidade de tecido conjuntivo nos dois músculos estudados, não foram observadas diferenças estatísticas entre os Grupos CTL e GF ( Figura 3 ).

Figura 2. Fotomicrografias dos músculos extensor longo dos dedos e sóleo de camundongos C57BL/6 dos Grupos Controle e Glifosato. Corte transversal corado com tricrômico de Masson. Tecido conjuntivo (setas). Músculo extensor longo dos dedos do Grupo Controle (A) e do Grupo Glifosato (B). Músculo sóleo do Grupo Controle (C) e do Grupo Glifosato (D).

Figura 2

Figura 3. Gráfico da estimativa de tecido conjuntivo encontrado nas fibras musculares dos músculos extensor longo dos dedos e sóleo de camundongos C57BL/6, dos Grupo Controle e Grupo Glifosato, representado em pixels .

Figura 3

ELD: extensor longo dos dedos; SOL: sóleo; CTL: Grupo Controle; GF: Grupo Glifosato.

DISCUSSÃO

O estudo demonstrou que a exposição das fêmeas ao glifosato durante o período de prenhez e lactação promoveu menor ganho de peso na gestação, o que também foi observado em outros trabalhos que expuseram ratas prenhas às concentrações de 1%( 14 , 24 )e 0,5%( 2 )de glifosato. Além disso, a exposição ao glifosato também resultou em menor peso corporal final e CNA dos animais expostos, o que corrobora os achados de Teleken et al.,( 20 )que também expuseram camundongos à concentração de 0,5% de glifosato durante essas fases de seu ciclo de vida.

Embora o presente estudo não tenha verificado realizado o consumo hídrico e alimentar dos animais, Beuret et al.,( 24 )e McKenna et al.,( 25 )demonstram que animais expostos ao glifosato apresentaram menor consumo hídrico e alimentar comparados aos não expostos, o que justifica o menor ganho de peso e os menores peso corporal final e CNA do Grupo GF, uma vez que a administração do glifosato pode refletir na redução da palatabilidade da água ingerida, ou promover alterações nos centros reguladores da sede, devido aos efeitos do herbicida e seus metabólitos.( 14 )

Quanto às fibras musculares, Bright et al.,( 17 )demonstraram que ratos expostos a doses subletais de sarin apresentaram degeneração nas fibras musculares e infiltrado mononuclear no músculo diafragma, quando eutanasiados 24 horas e 3 dias após a exposição, respectivamente. Já De Bleecker et al.,( 18 )notaram que a exposição ao composto paraoxon promoveu necrose nas fibras de diversos grupos musculares de ratos, com predominância no músculo diafragma. Entretanto, músculos mistos, como o masseter e o SOL, também foram afetados. Diante dos resultados, os autores observaram correlação entre a capacidade oxidativa dos músculos e sua suscetibilidade à necrose, sendo os músculos mistos com predominância de fibras oxidativas mais propensos à necrose.

Embora os achados da literatura demonstrem que a exposição a compostos organofosforados promovam a degeneração e a necrose das fibras musculares, bem como a relação entre predominância do tipo de fibra e suscetibilidade à necrose, o mesmo não foi observado nas fibras dos músculos ELD e SOL na exposição ao glifosato. Isso pode ser justificado por achados recentes, segundo os quais o potencial tóxico desse herbicida durante a exposição direta é mínimo, apesar da corrente associação da exposição ao glifosato com a ocorrência de doenças.( 26 )Assim, as ausências de alterações nos parâmetros morfológicos e morfométricos dos músculos ELD e SOL das fêmeas, e de quaisquer processos necróticos que apontem possíveis degeneração das fibras, podem estar associadas à baixa toxicidade do herbicida nessa primeira exposição.

Entretanto, mesmo que demonstrada a baixa toxicidade do glifosato na exposição direta, estudo demonstra que, apesar de não causar efeitos na primeira geração, esse herbicida promove aumento na ocorrência de doenças nos descendentes dos ratos expostos. Daí sua capacidade de promover alterações epigenéticas, que serão transmitidas para as gerações seguintes.( 27 )Devido aos efeitos promovidos pela exposição, o glifosato tem sido investigado como potencial disruptor endócrino químico,( 28 )que consiste em uma substância capaz de alterar o ambiente materno, e influenciar na trajetória do desenvolvimento intrauterino, bem como aumentar o risco de doenças crônicas na vida adulta.( 29 )

Apesar de apresentar baixa toxicidade durante a exposição direta, a potencial ação do glifosato como disruptor endócrino pode promover alterações nos descendentes expostos, sendo estritamente necessário levar tal fato em consideração na etiologia das doenças nas futuras gerações.

CONCLUSÃO

Exposição a 0,5% de glifosato, durante a prenhez e lactação, promoveu menor ganho de peso durante a gestação e menores peso e tamanho corporal das fêmeas. Embora as características morfológicas do tecido muscular não tenham sido alteradas, a mudança nos parâmetros corporais indica que o glifosato pode interferir no metabolismo do animal, promovendo alterações em seu ciclo de obtenção e reserva de energia.

AGRADECIMENTOS

Ao programa de bolsas Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pelo financiamento da pesquisa, pelo Programa de Apoio à Pós-Graduação (PROAP), número 817693/2015.


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