Deficitul de testosteron cauzat de castrare crește adipozitatea la șobolanii masculi într-un țesut specific
Abstract
fundal
Deficitul de testosteron la bărbați este asociat clinic cu dezvoltarea sindromului metabolic, care se manifestă ca obezitate, steatoză hepatică și diabet de tip 2. Am investigat efectele deficitului de testosteron indus de castrare asupra adipozității corpului și a expresiei genelor legate de metabolismul lipidic și de absorbția glucozei și de semnalizare a androgenilor la șobolanii masculi hrăniți cu o dietă normală (ND) sau cu o dietă bogată în grăsimi (HFD).
Metode
Modificările metabolismului lipidelor și glucozei și ale semnalizării androgenilor au fost investigate la niveluri fiziologice și moleculare la nivelul mușchilor, ficatului și țesuturilor adipoase ale șobolanilor necastrați și castrați sub hrănire ND sau HFD.
Rezultate
Deficitul de testosteron indus de castrare a predispus animalele pe ND la dezvoltarea timpurie a ficatului gras prin activarea sintezei acizilor grași (FA), în timp ce HFD a activat absorbția FA hepatică CD36 expresie, ducând la dezvoltarea steatozei hepatice. La șobolanii hrăniți cu ND, castrarea a indus acumularea de grăsime musculară prin activare CD36 expresie. În grăsimea subcutanată a șobolanilor hrăniți cu ND, castrarea a crescut adipozitatea și expresia genelor legate de sinteza FA, dar a scăzut expresia genei transportoare de glucoză. În grăsimea abdominală a șobolanilor hrăniți cu ND, castrarea a crescut adipozitatea prin reglarea în sus a genelor legate de sinteza FA, iar HFD a promovat adipozitatea prin inducerea captării FA, a transportorului de glucoză și a expresiei genei legate de sinteza FA. La șobolanii hrăniți cu ND, castrarea a scăzut creșterea corporală și greutatea musculară și a reglementat în jos expresia semnalizării genelor androgeni în mușchiul longissimus dorsi.
Concluzii
Deficitul de testosteron crește adipozitatea într-un mod specific țesutului și dependent de dietă. Deficitul de testosteron scade greutățile corporale și musculare și reglează în jos semnalizarea androgenului.
Introducere
Testosteronul joacă un rol important în metabolismul lipidelor și glucozei [1]. Kelly și colab. [2] a sugerat că testosteronul reduce depunerea grăsimii corporale prin reglarea expresiei genelor legate de metabolismul lipidelor și glucozei. Un nivel scăzut de testosteron sau deficit de testosteron dereglează metabolismul lipidelor și glucozei, rezultând o adipozitate crescută în ficat și țesuturile periferice [2,3,4,5]. Deficitul de testosteron este asociat cu creșterea adipozității viscerale [6]. Un nivel scăzut de testosteron este predictiv pentru dezvoltarea sindromului metabolic, care se manifestă ca obezitate, boli hepatice grase nealcoolice și diabet de tip 2 la bărbați [1, 7] și la animale de laborator [2, 5]. Efectele deficitului de testosteron asupra adipozității și metabolismului lipidelor/glucozei sunt controversate. De exemplu, deficitul de androgeni în combinație cu o dietă bogată în grăsimi (HFD) a exacerbat adipozitatea și rezistența la insulină la șoarecii masculi [5]. În schimb, nivelurile serice de glucoză și insulină la șobolanii masculi nu au fost afectate de deficitul de testosteron și de HFD [8]. Prin urmare, efectele deficitului de testosteron asupra metabolismului lipidelor și glucozei necesită investigații suplimentare.
Depunerea grăsimii corporale este modulată de căile metabolice lipidice care mediază absorbția, sinteza și degradarea acidului gras (FA) [9,10,11]. Transportorul FA CD36 mediază absorbția FA și joacă un rol important în steatoza hepatică [12]. Sunt disponibile informații limitate cu privire la rolul CD36 în depunerea grăsimilor la șobolanii cu deficit de testosteron. Kelly și colab. [2] au raportat diferențe în efectul testosteronului asupra funcției țesutului adipos subcutanat (sc) față de țesutul adipos visceral: șoarecii testicular-feminizați (cu un receptor de androgen nefuncțional [AR] și un nivel scăzut de testosteron) au prezentat reduceri GLUT4 expresie în sc, dar nu țesut adipos visceral. Sunt necesare studii suplimentare privind efectele deficitului de testosteron asupra expresiei genelor legate de metabolismul lipidelor și glucozei în țesuturile periferice (inclusiv ficatul și mușchiul scheletic) și depozitele de grăsime (sc și țesuturile abdominale [ab] adipoase) pentru a înțelege mecanismele prin care adipozitate este reglementată.
Deficitul de testosteron scade creșterea și masa musculară la șoareci orhidectomici și knockout [5] și reduce masa musculară la omul masculin [13]. Aceste descoperiri sugerează importanța testosteronului pentru creșterea corpului și a mușchilor. Semnalizarea testosteronului este mediată de calea de semnalizare AR [14, 15] și, prin urmare, este necesară investigarea efectului deficitului de testosteron asupra semnalizării AR.
Alimentarea cu HFD a rozătoarelor le modifică metabolismul lipidelor și glucozei [16, 17] și este adesea folosit pentru a studia sindromul metabolic, cum ar fi adipozitatea viscerală, hiperlipidemia și rezistența la insulină [18]. Efectul combinației de deficit de testosteron și un HFD trebuie astfel clarificat. Am emis ipoteza că deficitul de testosteron dereglează diferențiat expresia genelor legate de metabolismul lipidelor și de absorbția glucozei într-o manieră specifică țesutului, predispunând la sindromul metabolic. De asemenea, am emis ipoteza că un HFD exacerbează modificările induse de deficitul de testosteron în metabolismul lipidelor și glucozei. Pentru a testa aceste ipoteze, am examinat efectul castrării asupra creșterii, adipozității, masei musculare scheletice, parametrilor sanguini și nivelurile de expresie ale genelor legate de metabolismul lipidelor și absorbția glucozei în ficat, mușchi și depozitele de grăsimi sc și ab la șobolanii masculi. a hrănit o dietă normală (ND) sau un HFD timp de 9 săptămâni.
Materiale și metode
Animale, castrare și diete
Toate procedurile experimentale care implică animale au fost aprobate de Comitetul instituțional de utilizare și îngrijire a animalelor de la Universitatea Națională Chonnam (CNU) (numărul permisului CNU IACUC-YB-R-2010-13). Toate procedurile de gestionare a animalelor au urmat protocoalele standard de operare ale CNU. Șobolanii masculi Sprague - Dawley au fost cumpărați de la Orient Bio (Gyeonggi-Do, Republica Coreea) și au fost menținuți la o temperatură (22 ± 1 ° C) - și umiditate (45-65%) - cameră controlată sub 12/12 h ciclu lumină/întuneric cu acces ad libitum la alimente și apă.
Șobolanii au fost castrați la vârsta de 6 săptămâni, moment în care greutatea lor corporală medie a fost de 213 g. Toate instrumentele chirurgicale au fost pre-sterilizate prin metode acceptabile, inclusiv sterilizarea cu abur. Șobolanii masculi au fost anesteziați prin injecție intramusculară de Zoletil ™ 50 (5 mg/kg greutate corporală, Virbac, Franța) și așezați pe un tampon de încălzire. Scrotul șobolanilor a fost ras și curățat folosind etanol 70%. O mică incizie a liniei medii (1 cm) a fost făcută prin pielea scrotului, iar testiculele au fost localizate, stoarse ușor și îndepărtate. Apoi, vasele deferente, grăsimile și vasele de sânge au fost readuse la poziția inițială în sacul scrotal, iar vasele deferente și vasele de sânge au fost ligate folosind suturi de mătase (Ailee, Seoul, Coreea). Stratul muscular și pielea au fost închise cu suturi, după care șobolanii au fost readuși în cuști și recuperarea lor a fost monitorizată. Șobolanii de control al intervenției chirurgicale simulate au fost supuși unei proceduri identice cu șobolanii castrați, cu excepția lipsei eliminării testiculelor.
După aclimatizare timp de 1 săptămână după castrarea cu hrănire cu ND, șobolanii au fost împărțiți în următoarele patru grupuri (8 pe grup): șobolani martor acționați cu hrană ND sau HFD și șobolani castrați hrăniți cu ND sau HFD. Dieta normală AIN93-G (D10012G) și HFD (D12451) au fost achiziționate de la Research Diets, Inc. (New Brunswick, NJ, SUA); compozițiile lor sunt prezentate în tabelele suport S1-S3. Pe scurt, în HFD versus ND, 45% față de 16% din energie provenea din grăsimi, 35% față de 64% din carbohidrați și, respectiv, 20% față de 20% din proteine. Aportul alimentar al șobolanilor a fost înregistrat zilnic la aceeași oră a zilei, iar greutatea corporală a acestora a fost măsurată săptămânal.