Метаболические эффекты гормональной терапии тестостероном у нормальных и орхиэктомированных самцов крыс

Команда ученых из Саудовской Аравии и Египта провела исследование, в котором изучила метаболические эффекты применения тестостерона у крыс в норме и в условиях гипогонадизма. Результаты показали, что введение гормона орхиэктомированным животным приводило к повышению уровней орексигенных медиаторов, таких как грелин и инсулин, гормона роста, продуктов липолиза в крови, увеличению общего расхода энергии и потребления пищи без изменения массы тела. В группе ложнооперированных самцов крыс тестостерон продемонстрировал аналогичные эффекты, за исключением влияния на секрецию гормона роста.

Пациенты с гипогонадизмом имеют характерные метаболические нарушения, которые корректируются при назначении заместительной тестостероновой терапии. Это служит подтверждением того, что тестостерон является метаболическим гормоном, который играет важную роль в метаболизме субстратов и энергетическом обмене. Будучи анаболическим гормоном, он также рекомендуется здоровым пожилым мужчинам для улучшения и сохранения физической формы и мышечной массы.

Механизм стимулирующего влияния тестостерона на потребление пищи остается до конца неясным. В одном из исследований сообщалось, что орексигенный эффект тестостерона не связан с повышением уровня нейропептида Y (NPY) или другими воздействиями на лептин. Другое исследование показало, что повышение аппетита, наоборот, обусловлено увеличением уровней нейропептида Y и грелина. В животных моделях и в клинической практике этот эффект не всегда сопровождается увеличением массы тела, что еще предстоит объяснить.

Важной частью метаболических исследований является оценка расхода энергии. «Золотым стандартом» определения общего расхода энергии (TEE) считается непрямая калориметрия, основанная на использовании уравнения J. B. Weir, которое связывает количество выделенной энергии, потребленного кислорода (VO2) и выделенного диоксида углерода (VCO2). Для сбора газов применяются различные приспособления: респираторные камеры, маски, капюшоны, канопи. Помимо расхода энергии, метод позволяет рассчитать дыхательный коэффициент (отношение скорости выделения диоксида углерода к скорости потребления кислорода, RQ) и оценить вклад каждого макронутриента в общий метаболизм. 

Ключевым процессом метаболизма и энергетического обмена является липолиз. Регуляция липолиза обеспечивается тремя основными ферментами: гормон-чувствительной липазой (HSL), недавно открытой жировой триглицеридлипазой (ATGL) и моноглицеридлипазой (MGL). Механизмы, с помощью которых тестостерон влияет на липолиз, пока мало изучены. В одних исследованиях сообщалось, что тестостерон снижает уровни ATGL и HSL, в других — что он увеличивает экспрессию ATGL и HSL, а третьи не обнаружили существенного влияния кастрации или тестостероновых препаратов на эти ферменты.

Опираясь на ранее полученные данные, арабские специалисты провели новое исследование, в котором для определения метаболических эффектов тестостерона оценили изменения калориметрических параметров (VO2, VCO2, RQ и TEE), уровней грелина и инсулина, ферментов ATGL, HSL и концентраций субстратов (глюкозы, липидов, свободных жирных кислот) в крови нормальных и орхиэктомированных крыс, получающих и не получающих тестостерон, и сопоставили их с изменениями количества потребляемой пищи и массы тела.

Популяция из 32 подопытных самцов крыс линии Вистар (300-400 г) была разделена на 4 группы по 8 животных в каждой: 1) ложнооперированные самцы, получающие плацебо (Ложн); 2) ложнооперированные самцы, получающие тестостерона ундеканоат (100 мг/кг в течение одной недели) (Т-Ложн); 3) орхиэктомированные самцы, получающие плацебо (Орх); 4) орхиэктомированные самцы, получающие тестостерона ундеканоат (Т-Орх). Спустя неделю определялись количество потребляемой пищи, вес животных, проводилась непрямая калориметрия и брались образцы крови для определения уровней тестостерона, грелина, инсулина, гормона роста, глюкозы, ферментов ATGL, HSL, свободных жирных кислот и липидограммы.

Проведение орхиэктомии приводило к уменьшению уровней грелина, гормона роста и инсулина у самцов крыс. Общий расход энергии и дыхательный коэффициент увеличивались, а количество потребляемой пищи и вес снижались.

По завершении испытания в группе орхиэктомированных самцов, получающих тестостерон, отмечалось повышение уровней грелина (почти в 3 раза), инсулина, гормона роста, продуктов липолиза, общего расхода энергии, количества потребляемой пищи и снижение уровня глюкозы. Существенных изменений в массе тела в этой группе отмечено не было.

В группе ложнооперированных самцов применение тестостерона было связано с повышением уровней грелина и инсулина (сильная положительная корреляция), повышением уровня фермента ATGL, увеличением дыхательного коэффициента, общего расхода энергии и снижением уровня HSL. Изменение количества потребляемой пищи и массы тела было незначительным.

Авторы заключили, что механизмом повышения продукции инсулина и грелина у орхиэктомированных крыс могло быть увеличение общего расхода энергии и стимуляция липолиза жировой триглицеридлипазой (ATGL). Связанное с применением тестостерона повышение секреции гормона роста может способствовать накоплению липидов в жировой ткани.

Источник: M. M Ali Abulmeaty et al. Int J Endocrinol 2019, 7546385. 2019. PMID: 31871453.