СТЕРОИДОГЕНЕЗ И СПЕРМАТОГЕНЕЗ У САМЦОВ МЫШЕЙ СО СТРЕПТОЗОТОЦИНОВЫМ САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ
PDF

Ключевые слова

сахарный диабет
стероидогенез
сперматогенез
семенники
прогестерон
лептин

Как цитировать

Деркач, К. В., Бахтюков, А. А., Баюнова, Л. В., Зорина, И. И., Рой, В. К., Грязнов, А. Ю., & Шпаков , А. О. (2019). СТЕРОИДОГЕНЕЗ И СПЕРМАТОГЕНЕЗ У САМЦОВ МЫШЕЙ СО СТРЕПТОЗОТОЦИНОВЫМ САХАРНЫМ ДИАБЕТОМ . Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 105(9), 1179–1188. https://doi.org/10.1134/S0869813919090115

Аннотация

Сахарный диабет 1-го типа (СД1) приводит к нарушениям функций мужской репродуктивной системы, включая андрогенный дефицит и нарушенный сперматогенез. Однако в условиях СД1 активность системы стероидогенеза в семенниках и взаимосвязи между нарушениями стероидогенеза и сперматогенеза и выраженностью метаболических и гормональных изменений остаются малоизученными. Целью работы было изучить стероидогенез и сперматогенез у самцов мышей с сильно выраженной (свД) и умеренно выраженной (увД) формами СД1, индуцированными последовательными инъекциями стрептозотоцина. Уровни тощаковой глюкозы и инсулина в крови мышей групп свД и увД составили 11.6±1.5 и 8.5±1.0 мМ и 0.13±0.04 и 0.21±0.06 нг/мл, и статистически значимо отличались от таковых в контроле (5.1±0.4 мМ и 0.43±0.08 нг/мл, P<0.05). В группе свД в сравнении с контролем достоверно снижались уровни лептина и тестостерона в крови, в семенниках в среднем на 30–40% снижалась экспрессия генов, кодирующих транспортный белок StAR и ферменты стероидогенеза цитохромы Р450scc и Р450-17α и дегидрогеназы 3β-HSD и 17β-HSD. Анализ спермограмм показал снижение количества сперматозоидов с поступательным прямолинейным движением и повышение морфологически дефектных форм в группе свД. У мышей группы увД эти изменения были выражены в меньшей степени. Парадоксально, что в группе увД интратестикулярные уровни прогестерона и тестостерона были снижены, в то время как в группе свД, несмотря на андрогенный дефицит, они не отличались от таковых в контроле, что может быть связано с нарушением транспорта тестостерона в кровоток при более тяжелой форме СД1. Таким образом, выявлены специфичные изменения стероидогенеза и сперматогенеза у самцов мышей с СД1 различной степени тяжести, что необходимо учитывать при лечении репродуктивных дисфункций, ассоциированных с диабетической патологией.

https://doi.org/10.1134/S0869813919090115
PDF

Литература

Шпаков А.О. Функциональное состояние гипоталамо-гипофизарно-гонадной системы при сахарном диабете. Проблемы эндокринологии. 56(5): 23–29. 2010. [Shpakov A.O. Functional state of the hypothalamic-pituitary-gonadal axis in diabetes mellitus. Probl. Endokrinol. (Mosk.) 56(5): 23–29. 2010. (In Russ.)]

Jangir R.N., Jain G.C. Diabetes mellitus induced impairment of male reproductive functions: a review. Curr. Diabetes Rev. 10(3): 147–157. 2014.

Shi G.J., Li Z.M., Zheng J., Chen J., Han X.X., Wu J., Li G.Y., Chang Q., Li Y.X., Yu J.Q. Diabetes associated with male reproductive system damages: Onset of presentation, pathophysiological mechanisms and drug intervention. Biomed. Pharmacother. 90: 562–574. 2017. doi: 10.1016/j.biopha.2017.03.074.

Ahangarpour A., Oroojan A.A., Heidari H., Ehsan G., Rashidi Nooshabadi M.R. Effects of Hydro-Alcoholic Extract of Rhus coriaria (Sumac) Seeds on Reproductive Complications of Nicotinamide-Streptozotocin Induced Type-2 Diabetes in Male Mice. World J. Mens Health. 32(3): 151–158. 2014. doi: 10.5534/wjmh.2014.32.3.151.

Feyli S.A., Ghanbari A., Keshtmand Z. Therapeutic effect of pentoxifylline on reproductive parameters in diabetic male mice. Andrologia. 49(1): 12604. 2017. doi: 10.1111/and.12604.

Korejo N.A., Wei Q.W., Shah A.H., Shi F.X. Effects of concomitant diabetes mellitus and hyperthyroidism on testicular and epididymal histoarchitecture and steroidogenesis in male animals. J. Zhejiang Univ. Sci. B. 17(11): 850–863. 2016.

Sampannang A., Arun S., Burawat J., Sukhorum W., Iamsaard S. Testicular histopathology and phosphorylated protein changes in mice with diabetes induced by multiple-low doses of streptozotocin: An experimental study. Int. J. Reprod. Biomed. (Yazd). 16(4): 235–246. 2018.

Ahn S.W., Gang G.T., Kim Y.D., Ahn R.S., Harris R.A., Lee C.H., Choi H.S. Insulin directly regulates steroidogenesis via induction of the orphan nuclear receptor DAX-1 in testicular Leydig cells. J. Biol. Chem. 288(22): 15937–15946. 2013. doi: 10.1074/jbc.M113.451773.

Chou S.H., Mantzoros C. 20 years of leptin: role of leptin in human reproductive disorders. J. Endocrinol. 223(1): T49–T62. 2014. doi: 10.1530/JOE-14-0245.

Leisegang K., Henkel R. The in vitro modulation of steroidogenesis by inflammatory cytokines and insulin in TM3 Leydig cells. Reprod. Biol. Endocrinol. 16(1): 26. 2018. doi: 10.1186/s12958-018-0341-2.

Shpakov A.O., Ryzhov Ju.R., Bakhtyukov A.A., Derkach K.V. The regulation of the male hypothalamic-pituitary-gonadal axis and testosterone production by adipokines (Chapter 2). Advances in Testosterone Action. Rijeka. Croatia. Intech Open Access Publisher: 25–57. 2018. ISBN 978-953-51-6241-4. http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.76321.

Бахтюков А.А., Деркач К.В., Шпаков А.О. Взаимосвязь между андрогенным дефицитом и ослаблением чувствительности аденилатциклазы к гонадотропинам в семенниках крыс со стрептозотоциновым диабетом различной степени тяжести. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 105(1): 100–110. 2019. [Bakhtyukov A.A., Derkach K.V., Shpakov A.O. The relationship between an androgen deficiency and a decrease of the sensitivity of testicular adenylyl cyclase to gonadotropines in rats with streptozotocin diabetes of varying severity. Russ. J. Physiol. 105(1): 100–110. 2019. (in Russ.)] [DOI: 10.1134/S0869813919010011.

Premalatha R., Jubendradass R., Rani S.J., Srikumar K., Mathur P.P. A phytooxysterol, 28-homobrassinolide modulates rat testicular steroidogenesis in normal and diabetic rats. Reprod. Sci. 20(5): 589–596. 2013. doi: 10.1177/1933719112459241.

Danzo B.J., Pavlou S.N., Anthony H.L. Hormonal regulation of androgen binding protein in the rat/ Endocrinology. 127(6): 2829–2838. 1990.

Dimitriadis F., Tsampalas S., Tsounapi P., Giannakis D., Chaliasos N., Baltogiannis D., Miyagawa I., Saito M., Takenaka A., Sofikitis N. Effects of phosphodiesterase-5 inhibitor vardenafil on testicular androgen-binding protein secretion, the maintenance of foci of advanced spermatogenesis and the sperm fertilising capacity in azoospermic men. Andrologia. 44. Suppl. 1: 144–153. 2012. doi: 10.1111/j.1439-0272.2010.01153.x.

Ma Y., Yang H.Z., Xu L.M., Huang Y.R., Dai H.L., Kang X.N. Testosterone regulates the autophagic clearance of androgen binding protein in rat Sertoli cells. Sci. Rep. 5: 8894. 2015. doi: 10.1038/srep08894.

Selva D.M., Hammond G.L. Human sex hormone-binding globulin is expressed in testicular germ cells and not in Sertoli cells. Horm. Metab. Res. 38(4): 230–235. 2006. doi: 10.1055/s-2006-925336.

Деркач К.В., Мойсеюк И.В., Чистякова О.В., Бондарева В.М. Шпаков А.О. Активность аденилатциклазной системы в миокарде и семенниках крыс с острой и пролонгированной стрептозотоциновыми моделями сахарного диабета. Технологии живых систем. 10(9): 3–12. 2013. [Derkach K.V., Moyseyuk I.V., Chistyakova O.V., Bondareva V.M., Shpakov A.O. Activity of adenylyl cyclase system in the myocardium and testes of rats with acute and long-term streptozotocin models of diabetes mellitus. Tekhnologii Zhivykx Syst. 10(9): 3–12. 2013. (in Russ.)]

Shpakov A.O., Derkach K.V., Chistyakova O.V., Bondareva V.M. Functional state of adenylyl cyclase signaling system in rat testis and ovary under conditions of fasting. J. Evol. Biochem. Physiol. 47(1): 43–52. 2011. DOI: 10.1134/S0022093011010063]

Hermo L., Barin K., Oko R. Androgen binding protein secretion and endocytosis by principal cells in the adult rat epididymis and during postnatal development. J. Androl. 19(5): 527–541. 1998.

Elfassy Y., Bastard J.P., McAvoy C., Fellahi S., Dupont J., Levy R. Adipokines in Semen: Physiopathology and Effects on Spermatozoas. Int. J. Endocrinol. 2018: 3906490. 2018. doi: 10.1155/2018/3906490.

Zhang J., Jin P.P., Gong M., Yi Q.T., Zhu R.J. Role of leptin and the leptin receptor in the pathogenesis of varicocele-induced testicular dysfunction. Mol. Med. Rep. 17(5): 7065–7072. 2018. doi: 10.3892/mmr.2018.8753.