Effects of eugenol on digestive glands, kidneys, and male reproductive organs: a biochemical, oxidative, and morphological study

Abstract

Eugenol is a phenolic compound found in clove oil and is extensively used in traditional medicine. Although there is extensive research on the toxicity of natural products, studies related to the toxic effects of eugenol are still relatively scarce. Thus, we aimed to evaluate the effects of eugenol on biochemical, oxidative, and morphological parameters in healthy Wistar rats' digestive glands, kidneys, and male reproductive organs. Forty adult rats were divided into four groups (n=10/group). Control rats received 2% Tween-20 (eugenol vehicle), whereas the other animals received 10, 20, and 40 mg Kg -1 eugenol through gavage daily for 60 days. The liver, pancreas, submandibular and sublingual glands, kidneys, testes, epididymides, and sperm were analyzed under microscopic, biochemical, and functional approaches. Our results showed that eugenol treatment, regardless of dose, did not alter body and organ weights. However, eugenol at 20 and 40 mg Kg -1 altered serum levels of albumin, urea, creatinine, uric acid, testosterone, and alkaline phosphatase and aspartate transaminase activities. Lipase activity and sodium, potassium, and chloride serum levels were affected only in rats treated with 40 mg Kg - eugenol. In the liver, 20 and 40 mg Kg -1 eugenol caused structural and functional damage, reducing Na + /K + ATPase activity, increasing glycogen content, and oxidative and nitrosative metabolites. In the pancreas, submandibular and sublingual glands, 40 mg Kg -1 eugenol altered most of the biochemical and oxidative parameters, whereas only submandibular glands presented histological changes. In the kidney, 40 mg Kg -1 , eugenol reduced Na + /K + ATPase activity and apical bush-border of renal tubules and modulated oxidative parameters. Still, at 10 mg Kg -1 , eugenol decreased the total antioxidant capacity and increased the volumetric proportion of blood vessels and nitric oxide content in the kidneys. All doses of eugenol negatively impacted epididymal sperm parameters and modified the oxidative pattern in male organs with no influence on their histology. In summary, eugenol treatment, particularly at higher doses, can modulate biochemical and oxidative parameters leading to structural and functional alterations to digestive glands, kidneys, and male reproductive organs. These findings highlight the importance of research focused on an accurate understanding of the molecular mechanisms involved in eugenol effects on these organs. Keywords: Clove oil. Syzygium aromaticum. Toxicology. Antioxidant. Histology.Eugenol é um composto fenólico encontrado no óleo de cravo amplamente utilizado na medicina tradicional. Embora existam extensas pesquisas sobre a toxicidade de produtos naturais, estudos relacionados aos efeitos tóxicos do eugenol ainda são muito limitados. Assim, objetivamos avaliar os efeitos do eugenol em parâmetros bioquímicos, oxidativos e morfológicos nas glândulas digestivas, rins e órgãos reprodutivos masculinos de ratos Wistar saudáveis. Quarenta ratos adultos foram divididos em quatro grupos (n=10/grupo). Ratos controles receberam Tween-20 a 2% (veículo eugenol), enquanto os demais receberam 10, 20 e 40 mg Kg -1 de eugenol por gavagem, diariamente, durante 60 dias. O fígado, pâncreas, glândulas submandibular e sublingual, rins, testículos, epidídimos e espermatozoides foram analisados sob abordagens microscópicas, bioquímicas e funcionais. Nossos resultados mostraram que o tratamento com eugenol, independentemente da dose, não alterou o peso corporal e dos órgãos. Entretanto, eugenol nas doses de 20 e 40 mg Kg -1 alterou as concentrações séricas de albumina, ureia, creatinina, ácido úrico, testosterona, fosfatase alcalina e aspartato transaminase. A atividade da lipase e as concentrações séricas de sódio, potássio e cloreto foram afetadas pelo eugenol em animais tratados com a maior concentração (40 mg Kg - ). No fígado, 20 e 40 mg Kg -1 de eugenol causaram danos estruturais e funcionais, reduzindo a atividade da Na + /K + ATPase, aumentando o conteúdo de glicogênio e metabólitos oxidativos. A dose de 40 mg Kg -1 de eugenol alterou a maioria dos parâmetros bioquímicos e oxidativos no pâncreas e nas glândulas submandibular e sublingual. Porém, apenas as glândulas submandibulares apresentaram alterações estruturais após a exposição. No rim, 40 mg Kg -1 de eugenol reduziu a atividade da Na + /K + ATPase e a borda em escova dos túbulos e modulou parâmetros oxidativos. Ainda, na dose de 10 mg Kg -1 , o tratamento com eugenol diminuiu a capacidade antioxidante total e aumentou a proporção volumétrica dos vasos sanguíneos e o conteúdo de óxido nítrico. Todas as doses de eugenol impactaram negativamente os parâmetros espermáticos, modificando também parâmetros oxidativos nos órgãos masculinos sem influenciar sua arquitetura tecidual. Por fim, o tratamento com eugenol, principalmente em doses mais altas, pode modular parâmetros bioquímicos e oxidativos levando a alterações estruturais e funcionais nas glândulas digestivas, rins e órgãos reprodutivos masculinos. Esses achados destacam a importância de pesquisas focadas em uma compreensão precisa dos mecanismos moleculares envolvidos nos efeitos do eugenol nestes órgãos. Palavras-chave: Óleo de cravo. Syzygium aromaticum. Toxicologia. Antioxidante. Histologia.