Bisphenol S Reduces Pig Spermatozoa Motility through Different Intracellular Pathways and Mechanisms than Its Analog Bisphenol A.

Abstract

Bisphenol A (BPA: 2,3-bis (4-hydroxyphenyl) propane) is an environmental chemical widely used in the manufacturing of epoxy polymers and many thermoplastic consumer products. Serious concerns about its safety led to development of analogues, as BPS (4-hydroxyphenyl sulfone). Very limited studies about BPS impact in reproduction, specifically in spermatozoa, exist in comparison with BPA. Therefore, this work aims to study the in vitro impact of BPS in pig spermatozoa in comparison with BPA, focusing on sperm motility, intracellular signaling pathways and functional sperm parameters. We have used porcine spermatozoa as an optimal and validated in vitro cell model to investigate sperm toxicity. Pig spermatozoa were exposed to 1 and 100 μM BPS or BPA for 3 and 20 h. Both bisphenol S and A (100 μM) significantly reduce pig sperm motility in a time dependent manner, although BPS exerts lower and slower effect than BPA. Moreover, BPS (100 μM, 20 h) causes a significant increase in the mitochondrial reactive species, whereas does not affect sperm viability, mitochondrial membrane potential, cell reactive oxygen species, GSK3α/β phosphorylation or phosphorylation of PKA substrates. However, BPA (100 μM, 20 h) leads to a decrease in sperm viability, mitochondrial membrane potential, GSK3β phosphorylation or PKA phosphorylation, also causing an increase in cell reactive oxygen species and mitochondrial reactive species. These intracellular effects and signaling pathways inhibited might contribute to explain the BPA-triggered reduction in pig sperm motility. However, the intracellular pathways and mechanisms triggered by BPS are different and the BPS-caused reduction in motility can be only partially attributed to an increase in mitochondrial oxidant species.

El bisfenol A (BPA: 2,3-bis (4-hidroxifenil) propano) es un producto químico ambiental ampliamente utilizado en la fabricación de polímeros epoxídicos y muchos productos de consumo termoplásticos. Las graves preocupaciones sobre su seguridad condujeron al desarrollo de análogos, como el BPS (4-hidroxifenil sulfona). Existen estudios muy limitados sobre el impacto del BPS en la reproducción, específicamente en los espermatozoides, en comparación con el BPA. Por lo tanto, este trabajo tiene como objetivo estudiar el impacto in vitro del BPS en espermatozoides de cerdo en comparación con el BPA, centrándose en la motilidad espermática, las vías de señalización intracelular y los parámetros espermáticos funcionales. Hemos utilizado espermatozoides porcinos como un modelo celular in vitro óptimo y validado para investigar la toxicidad espermática. Los espermatozoides de cerdo se expusieron a 1 y 100 μΜ BPS o BPA durante 3 y 20 h. Tanto el bisfenol S como el A (100 μΜ) reducen significativamente la motilidad de los espermatozoides de cerdo de manera dependiente del tiempo, aunque el BPS ejerce un efecto menor y más lento que el BPA. Además, la BPS (100 μΜ, 20 h) provoca un aumento significativo de las especies reactivas mitocondriales, mientras que no afecta la viabilidad espermática, el potencial de la membrana mitocondrial, las especies de oxígeno reactivo celular, la fosforilación de GSK3α/β ni la fosforilación de los sustratos de PKA. Sin embargo, el BPA (100 μΜ, 20 h) reduce la viabilidad espermática, el potencial de membrana mitocondrial, la fosforilación de GSK3β o la fosforilación de PKA, lo que también provoca un aumento de especies de oxígeno reactivo celular y especies reactivas mitocondriales. Estos efectos intracelulares y las vías de señalización inhibidas podrían contribuir a explicar la reducción de la motilidad de los espermatozoides de cerdo provocada por el BPA. Sin embargo, las vías intracelulares y los mecanismos desencadenados por la BPS son diferentes y la reducción de la motilidad causada por la BPS solo puede atribuirse parcialmente a un aumento de las especies oxidantes mitocondriales.