Modulating Effect of the Leptin Fragment 116–122 on Testicular Steroidogenesis in Male Rats

A. A. Bakhtyukov; Бахтюков А. А.; I. A. Lebedev; Лебедев И. А.; Кузнецова В. С.; K. V. Derkach; Деркач К. В.; A. O. Shpakov; Шпаков А. О.

doi:10.31857/S0869813923050023

Модулирующий эффект фрагмента лептина 116–122 на тестикулярный стероидогенез у самцов крыс

Авторы: Бахтюков А.А.¹, Лебедев И.А.¹, Кузнецова В.С.¹, Деркач К.В.¹, Шпаков А.О.¹
Учреждения:
1. Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН
Выпуск: Том 109, № 5 (2023)
Страницы: 689-700
Раздел: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
URL: https://ogarev-online.ru/0869-8139/article/view/137941
DOI: https://doi.org/10.31857/S0869813923050023
EDN: https://elibrary.ru/XQFQGU
ID: 137941

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Адипокин лептин играет важную роль в регуляции репродуктивной системы. Он стимулирует активность гипоталамо-гипофизарно-гонадной оси, опосредованно действуя на нейроны, секретирующие гонадолиберин (GnRH), и модулирует стероидогенную функцию семенников посредством связывания с лептиновыми рецепторами в клетках Лейдига. Фрагмент лептина 116–122 (ФЛ), включающий основные рецептор-связывающие детерминанты этого адипокина, нормализует метаболические показатели у животных с диета-индуцированным ожирением. Однако его способность влиять на стероидогенную функцию семенников, в том числе посредством взаимодействия с GnRH-нейронами гипоталамуса, не изучена. Целью работы было изучить эффекты однократного и трехдневного интраназального введения ФЛ (200 мкг/крысу) на уровень тестостерона в крови и экспрессию стероидогенных генов в семенниках у половозрелых самцов крыс Вистар, а также оценить стероидогенную активность ФЛ в условиях стимуляции синтеза тестостерона хорионическим гонадотропином человека (ХГЧ, 15 МЕ/крысу, п/к) и при обработке животных ингибитором гонадной оси – антагонистом GnRH-рецептора цетрореликсом (75 мкг/кг, п/к). Показано, что ФЛ повышает уровень тестостерона в крови при однократном введении, а при трехдневном введении усиливает стероидогенный эффект ХГЧ. ФЛ и ХГЧ повышали экспрессию гена Star, кодирующего ключевой регуляторный белок стероидогенеза StAR. Введение цетрореликса снижало уровень тестостерона и экспрессию Star, а также компенсаторно усиливало экспрессию гена рецептора лютеинизирующего гормона. В условиях обработки GnRH-антагонистом потенцирующее влияние ФЛ на ХГЧ-индуцированную стимуляцию уровня тестостерона и экспрессии Star не было выявлено. Таким образом, ФЛ способен стимулировать стероидогенез в семенниках крыс и потенцировать стероидогенные эффекты ХГЧ. Поскольку его эффекты подавляются в присутствии GnRH-антагониста, то имеются основания считать, что действие ФЛ реализуется за счет стимуляции гипоталамических GnRH-нейронов.

Ключевые слова

фрагмент лептина, стероидогенез, тестостерон, антагонист GnRH-рецептора, рецептор лютеинизирующего гормона, хорионический гонадотропин

Список литературы

Kawwass JF, Summer R, Kallen CB (2015) Direct effects of leptin and adiponectin on peripheral reproductive tissues: a critical review. Mol Hum Reprod 21(8): 617–632. https://doi.org/10.1093/molehr/gav025
Nieuwenhuis D, Pujol-Gualdo N, Arnoldussen IAC, Kiliaan AJ (2020) Adipokines: A gear shift in puberty. Obes Rev (6): e13005. https://doi.org/10.1111/obr.13005
Childs GV, Odle AK, MacNicol MC, MacNicol AM (2021) The importance of leptin to reproduction. Endocrinology 162(2): bqaa204. https://doi.org/10.1210/endocr/bqaa204
Leisegang K, Sengupta P, Agarwal A, Henkel R (2021) Obesity and male infertility: Mechanisms and management. Andrologia 53(1): e13617. https://doi.org/10.1111/and.13617
Huang A, Roth CL (2021) The link between obesity and puberty: what is new? Curr Opin Pediatr 33(4): 449–457. https://doi.org/10.1097/MOP.0000000000001035
Obradovic M, Sudar-Milovanovic E, Soskic S, Essack M, Arya S, Stewart AJ, Gojobori T, Isenovic ER (2021) Leptin and obesity: role and clinical implication. Front Endocrinol (Lausanne) 12: 585887. https://doi.org/10.3389/fendo.2021.585887
Novakovic ZM, Leinung MC, Lee DW, Grasso P (2009) Intranasal administration of mouse [D-Leu-4]OB3, a synthetic peptide amide with leptin-like activity, enhances total uptake and bioavailability in Swiss Webster mice when compared to intraperitoneal, subcutaneous, and intramuscular delivery systems. Regul Pept 154(1–3): 107–111. https://doi.org/10.1016/j.regpep.2009.01.002
Novakovic ZM, Leinung MC, Grasso P (2013) [D-Leu-4]-OB3, an orally bioavailable leptin-related synthetic peptide insulin sensitizer: a study comparing the efficacies of [D-Leu-4]-OB3 and metformin on energy balance and glycemic regulation in insulin-deficient male Swiss Webster mice. Peptides 43: 167–173. https://doi.org/10.1016/j.peptides.2013.02.023
Leinung MC, Grasso P (2012) [D-Leu-4]-OB3, a synthetic peptide amide with leptin-like activity, augments the effects of orally delivered exenatide and pramlintide acetate on energy balance and glycemic control in insulin-resistant male C57BLK/6-m db/db mice. Regul Pept 179(1–3): 33–38. https://doi.org/10.1016/j.regpep.2012.08.006
Wang A, Anderson BM, Novakovic ZM, Grasso P (2018) [D-Leu-4]-OB3 and MA-[D-Leu-4]-OB3, small molecule synthetic peptide leptin mimetics, improve glycemic control in diet-induced obese (DIO) mice. Peptides 101: 51–59. https://doi.org/10.1016/j.peptides.2017.12.012
Bakhtyukov AA, Derkach KV, Sorokoumov VN, Stepochkina AM, Romanova IV, Morina IY, Zakharova IO, Bayunova LV, Shpakov AO (2022) The effects of separate and combined treatment of male rats with type 2 diabetes with metformin and orthosteric and allosteric agonists of luteinizing hormone receptor on steroidogenesis and spermatogenesis. Int J Mol Sci 23(1): 198. https://doi.org/10.3390/ijms23010198
Anderson BM, Jacobson L, Novakovic ZM, Grasso P (2017) Oral delivery of [D-Leu-4]-OB3 and MA-[D-Leu-4]-OB3, synthetic peptide leptin mimetics: Immunofluorescent localization in the mouse hypothalamus. Brain Res 1664: 1–8. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2017.03.020
Derkach KV, Bakhtyukov AA, Morina IY, Romanova IV, Bayunova LV, Shpakov AO (2022) Comparative study of the restoring effect of metformin, gonadotropin, and allosteric agonist of luteinizing hormone receptor on spermatogenesis in male rats with streptozotocin-induced type 2 diabetes mellitus. Bull Exp Biol Med 172(4): 435–440. https://doi.org/10.1007/s10517-022-05409-2
Derkach KV, Bakhtyukov AA, Bayunova LV, Zorina II, Shpakov AO (2020) Normalization of testicular steroidogenesis and spermatogenesis in male rats with type 2 diabetes mellitus under the conditions of metformin therapy. Dokl Biol Sci 493(1): 110–113. https://doi.org/10.1134/S0012496620040031
Zirkin BR, Papadopoulos V (2018) Leydig cells: formation, function, and regulation. Biol Reprod 99(1): 101–111. https://doi.org/10.1093/biolre/ioy059
Reissmann T, Schally AV, Bouchard P, Riethmiiller H, Engel J (2000) The LHRH antagonist cetrorelix: a review. Hum Reprod Update 6(4): 322–331. https://doi.org/10.1093/humupd/6.4.322