Comparative Cytotoxicity and Sperm Motility Using a Computer-Aided Sperm Analysis System (CASA) for Isomers of Phthalic Acid, a Common Final Metabolite of Phthalates

Abstract

The general population is exposed to phthalates through consumer products, diet, and medical devices. Phthalic acid (PA) is a common final metabolite of phthalates, and its isomers include isophthalic acid (IPA), terephthalic acid (TPA), and phthalaldehyde (o-phthalic acid, OPA). The purpose of this study was to investigate whether PA and PA isomers exert reproductive toxicity, including altered sperm movement. In vitro cell viability assays were comparatively performed using Sertoli and liver cell lines. In animal experiments, PA or PA isomers (10, 100, or 1000 mg/kg) were administered orally to Sprague-Dawley (SD) rats, and semen samples were analyzed by computer-aided sperm analysis (CASA). PA treatment produced a significant effect on curvilinear velocity (VCL), straight-line velocity (VSL), mean velocity or average path velocity (VAP), amplitude of lateral head displacement (ALH), and frequency of head displacement or beat cross-frequency (BCF), whereas IPA, TPA, and OPA induced no marked effects. In vitro cell viability assays showed that mouse normal testis cells (TM4) and human testis cancer cells (NTERA 2 cl. D1) were more sensitive to PA and OPA than mouse liver normal cells (NCTC clone 1469) and human fetal liver cells (FL 62891). Our study suggests that PA and PA isomers specifically produced significant in vitro and in vivo reproductive toxicity, particularly sperm toxicity and testis cell cytotoxicity. Of the isomers examined, PA appeared to be the most toxic and may serve as a surrogate biomarker for reproductive toxicity following mixed exposure to phthalates.

Effect of diethylhexyl phthalate on sperm motility parameters in bull

“…Daha önce yapılan çalışmalarda, birçok doku ve organı etkileyen bu kimyasalın üreme dokuları üzerine de toksik etkisinin olduğu rapor edilmiştir (16)(17)(18)21). Nitekim in vivo olarak değişik dozlarda uygulanan DEHP'in ratlarda (21), farelerde (17,18) ve boğalarda (26) testis dokusunda hasara neden olduğu ve testis ağırlığını düşürdüğü bildirilmiştir. Ayrıca DEHP maruziyetinin spermatozoon üretim merkezi olan seminifer tubulleri hasara uğrattığı (19), spermatozoon depolama ve taşıma bölümleri olan epididimis ve vas deferens hücreleri üzerine sitotoksik etkiye neden Fertilizasyonun başarıya ulaşmasında spermatozoonun hareketliliği ve sahip olduğu organallerin fonksiyonlarını yeterli düzeyde yerine getiriyor olması oldukça önemlidir.…”

“…Nitekim sığırların süt ve yağ dokusu gibi bazı dokularında DEHP tespit edildiği bildirilmiştir (23,24). Daha önce yapılan çalışmalarda, birçok doku ve organı etkileyen bu kimyasalın üreme dokuları üzerine de toksik etkisinin olduğu rapor edilmiştir (16)(17)(18)21). Nitekim in vivo olarak değişik dozlarda uygulanan DEHP'in ratlarda (21), farelerde (17,18) ve boğalarda (26) testis dokusunda hasara neden olduğu ve testis ağırlığını düşürdüğü bildirilmiştir.…”

“…Bu sistem ile spermatozoonlar, total motilite (% -MOT) ve progresif motilite (% -PMOT) oranları, ortalama rota hızı (μm/ sn -VAP), düz-çizgi hızı (μm/sn -VSL), eğri-çizgi hızı (μm/ sn -VCL), başın lateral yer değiştirme amplitüdü, yalpalama (μm -ALH), çapraz kesişme frekansı (kesişme/sn -BCF) gibi başın yüzme hareketleri, linearite [(VSL/VCL x 100) -LIN)] ve straightness [(VSL/VAP x 100) STR] parametreleri bakımından değerlendirildi. Bu parametrelerden VAP, VSL, STR ve LIN spermatozoonların ileri hareketleri hakkında bilgi verirken, VCL, ALH ve BCF spermatozoonların kuvveti hakkında bilgi vermektedir (21).…”

“…DEHP'in balıklarda spermatozoonun motilite ve hızını (20), insanlarda spermatozoon canlılık ve motilitesini doz ve zamana bağlı olarak düşürdüğü rapor edilmiştir (16). Ayrıca, DEHP'in insan veya fare testis hücre hatlarında sitotoksik etkisi de saptanmıştır (21). Erkek çocuklarda görülen kriptorşidizm ve hipospadiasis ile yetişkin erkeklerde görülen testis kanseri ve spermatozoon kalitesindeki düşüş gibi önemli üreme bozuklukları da DEHP maruziyeti ile ilişkilendirilmektedir (22).…”

Evaluation of the Toxicity on Lung Cells of By-Products Present in Naphthalene Secondary Organic Aerosols

“…Results from the literature are divergent on the toxicity of PA. Ema et al observed that this chemical is not toxic to pregnant rats and their litter, while Kwack & Lee stated that it decreased the viability of testicle cells by 40% at 100 mM, a concentration 10× higher than the one that caused cell death in our experiment [43,44]. The present study is the first to assess the toxic effects of PA on proliferating lung cells, which is of extreme importance, since, as a by-product of naphthalene, it is present in the air in urban areas.…”