Background: Ferroptosis is an iron-dependent cell death that is distinct from apoptosis. Based on excessive amounts of iron and reactive oxygen species in varicocele (VCL) rats, we hypothesize that ferroptosis might be involved in VCL. In addition, since alpha-lipoic acid (ALA) was shown to have both antioxidant and anti-ferroptotic activity we assessed in the present work the status of ferroptosis in our varicocele model and the protective effect of ALA. To this end, 70 male Wistar rats were divided into 7 groups: control, sham and varicocele groups which were initially sacrificed 2 months after the operation to verify the induction of varicocele. A second batch of the same 3 groups were sacrificed 4 months after varicocele induction to evaluate the effect of ALA supplementation. The parameters measured were chromatin integrity (aniline blue and acridine orange staining), lipid peroxidation (BODIPY staining), testicular morphometry and iron content. In addition, redox (GSH and NADPH) and ferroptosis (Nrf2, Slc7a11, P53 and p-Jnk) markers were evaluated at 2 and 4 months post-operation.
Result: The alteration of the spermatic parameters made it possible to verify the induction of the varicocele. Iron accumulated well in the testicles during varicocele and decreased significantly following ALA treatment. Ferroptotic molecular markers at the mRNA and protein levels were not significantly altered. ALA supplementation did not alter NADPH values, but increased GSH levels.
Conclusion: Despite the increased accumulation of iron in the testes 2 and 4 months after surgical induction of varicocele, molecular evidence did not demonstrate the involvement of ferroptosis. This could be explained by the mosaic nature of the varicocele affecting some seminiferous tubules and not others which could mask variations in molecular markers. In parallel, our study confirms that ALA stimulates the NRF2 pathway.
RéSUMé: CONTEXTE: La ferroptose est une mort cellulaire dépendante du fer qui est distincte de l’apoptose. Sur la base de quantités excessives de fer et d’espèces réactives de l’oxygène chez les rats varicocèles (VCL), nous avons fait l’hypothèse que la ferroptose pourrait être impliquée dans la VCL. Comme l’acide alpha-lipoïque (ALA) s’est avéré avoir des activités antioxydante et anti-ferroptotique nous avons dans ce travail testé le statut ferroptose dans notre modèle de rats VCL et évalué l’effet protecteur de ALA. Dans ce but, 70 rats mâles Wistar ont été divisés en plusieurs groupes: témoin, fictif et groupes varicocèle qui ont été initialement sacrifiés deux mois après l’opération pour vérifier l’induction de la varicocèle. Un deuxième lot des 3 mêmes groupes a été sacrifié 4 mois après l’induction de la varicocèle pour évaluer l’effet de la supplémentation en ALA. Les paramètres mesurés étaient l’intégrité de la chromatine (via les tests au bleu d’aniline et à l’orange acridine), la peroxydation lipidique (via le test BODIPY), la morphométrie testiculaire et la teneur en fer. De plus, les marqueurs redox (GSH et NADPH) et ferroptotique (Nrf2, Slc7a11, P53 et p-Jnk) ont été évalués 2 et 4 mois après l’opération. RéSULTATS: L’altération des paramètres spermatiques a permis de vérifier l’induction de la VCL. Le fer s’est bien accumulé dans les testicules pendant la VCL et a diminué de manière significative après le traitement ALA. Les marqueurs moléculaires ferroptotiques n’ont pas été modifiés de manière significative que ce soit en quantité d’ARNm et de protéines. La supplémentation en ALA n’a pas modifié la teneur en NADPH, mais a augmenté les niveaux de GSH. CONCLUSIONS: Malgré l’accumulation accrue de fer dans les testicules 2 et 4 mois après l’induction chirurgicale de la VCL, les investigations au niveau moléculaire n’ont pas clairement démontré l’implication de la ferroptose. Cela pourrait s’expliquer par la nature mosaïque de la VCL qui affecte certains tubules séminifères et pas d’autres, ce qui pourrait atténuer les évaluations réalisées sur organe entier. En parallèle, notre étude confirme que l’ALA stimule la voie NRF2 stimulant la réponse anti-oxydante.
Keywords: Alpha-lipoic acid; Ferroptosis; Reactive oxygen species; Varicocele.