Apocynín zlepšuje poškodenie semenníkov vyvolané glutamátom sodným zhoršenou bariérou krvného semenníka a parametrami oxidačného stresuⅢ

4. Diskusia

V tejto štúdii bol liečebný účinok APO na poškodenie semenníkov vyvolané MSG hodnotený biochemickými, mikroskopickými a imunohistochemickými parametrami. Hladiny testosterónu a LH sa znížili a hladiny FSH sa zvýšili, parametre oxidačného stresu ako hladina MDA sa zvýšili, zatiaľ čo hladiny GSH a SOD klesli v skupine MSG. Pri poranení semenníkov vyvolanom MSG sa zvýšilo histopatologické skóre a počet poškodených semenných tubulov a spermií. Proliferatívny index bol nízky a apoptotický index bol vyšší v skupine MSG. Hrúbka germinálneho epitelu semenných tubulov bola znížená.

Kliknite pre jade cistanche pre testosterón

Tieto degeneratívne zmeny boli zvrátené podávaním APO. Skupina MSG znázornila zníženie distribúcie ZO-1 a oklúzie ako tesné spojenie proteínov krvno-semenníkovej bariéry. MSG ovplyvnil markery oxidačného stresu. V tejto skupine došlo k zvýšeniu distribúcie proteínu NOX-2, ktorý sa podieľal na syntéze ROS. Ultraštruktúrne vyšetrenia skupiny MSG ukázali výrazné poškodenie v cytoplazme zárodočných epitelových buniek semenných tubulov semenných tubulov s oddelenými tesnými spojeniami. Biochemické, histologické, imunohistochemické a ultraštrukturálne analýzy ukázali, že tieto parametre sa zlepšili pri liečbe APO v skupine MSG plus APO.

Experimentálne štúdie ukázali, že orálne požitie MSG môže byť toxické pre reprodukciu; avšak kvôli vysokým dávkam použitým v štúdiách sa toxické účinky na reprodukčný systém v dôsledku konzumácie MSG pravdepodobne nepreniesli na ľudskú spotrebu [33,34] Predpokladá sa, že denná dávka MSG požitá človekom je medzi 1200 a 3000 mg/kg [35]. V tejto štúdii bola na experimentálny návrh použitá dávka 120 mg/kg telesnej hmotnosti MSG na základe alometrickej extrapolácie priemerného denného príjmu tejto látky u ľudí [5].

Os hypotalamus – hypofýza – gonáda (HPG) hrá kľúčovú úlohu v procesoch súvisiacich s vývojom a dozrievaním mužského reprodukčného systému. FSH je faktorom pri udržiavaní intragonadálnej syntézy testosterónu a spermatogenézy. LH hrá úlohu vo vývoji mužského pohlavného systému a procese určovania pohlavia stimuláciou Leydigových buniek [36]. Stimulácia spôsobuje, že Leydigove bunky vylučujú potrebné hladiny testosterónu. Správna hladina testosterónu je kontrolovaná aktivitou GnRH prostredníctvom mechanizmu negatívnej spätnej väzby [36].

S týmto mechanizmom funguje os HPG riadeným spôsobom [37,38]. V niektorých populačných štúdiách sa ukázalo, že pohlavné hormóny ovplyvňujú morfológiu, koncentráciu a pohyblivosť spermií. V štúdii subfertilných párov sa zistil inverzný vzťah medzi LH a pohyblivosťou a morfológiou spermií [39]. V klinických štúdiách sa zistilo, že hladiny FSH negatívne korelujú s koncentráciou spermií [40]. V iných experimentálnych štúdiách sa po podaní MSG zistilo zníženie motility spermií, koncentrácie a hladín LH hormónu. Štúdie tiež ukázali, že MSG spôsobuje zníženie hladín testosterónového hormónu a koncentrácie spermií [34,41].

V našej súčasnej štúdii boli hladiny FSH, LH a testosterónu v skupine APO podobné ako v kontrolnej skupine. V skupine MSG bol pozorovaný štatisticky významný pokles testosterónového hormónu. V skupine MSG sa pozorovalo významné zvýšenie hladín hormónu FSH. V skupine MSG plus APO bola hladina FSH nižšia ako v skupine MSG. Hoci sa v skupine MSG pozoroval pokles LH hormónu, medzi experimentálnymi skupinami nebol štatistický rozdiel v LH hormóne. MSG by mohol poškodiť Leydigove bunky kvôli sekrécii testosterónu. Znížené hladiny testosterónu a LH sú tiež spojené s počtom spermií. Nízke hladiny testosterónu a LH by teda mohli súvisieť so zníženým počtom spermií a abnormálnou morfológiou spermií [42].

Na rozdiel od toho zvýšená hladina FSH naznačuje, že existuje porucha spermatogenézy spôsobujúca zmenenú signalizáciu FSH. Ukázalo sa, že MSG môže spôsobiť poruchu hormonálnych dráh v hypotalame [4]. Ako výsledok našej štúdie bolo pozorované, že podávanie MSG interferovalo s HPG osou ovplyvnením hladín FSH, LH a testosterónu, ako aj morfológie semenníkov a spermií, koncentrácie spermií a motility. Podávanie apocynínu znížilo narušené hladiny testosterónu, FSH a LH na takmer normálnu úroveň a toto zlepšenie hladín hormónov ovplyvnilo aj morfologické parametre. SOD je dôležitý enzým, ktorý chráni bunky pred poškodením spôsobeným vnútornými a vonkajšími superoxidovými iónmi [43].

MDA je aldehyd tvorený voľnými radikálmi počas peroxidácie lipidov a je indikátorom poškodenia bunkovej membrány a závažnosti účinku kyslíkových radikálov na reaktívne bunky. Zníženie SOD a zvýšenie MDA môže spustiť oxidačný stres, čo vedie k poškodeniu buniek a bunkovej smrti [24]. GSH sa podieľa na redukcii ROS, ako je peroxid vodíka v bunke [44]. NOX je zdrojom ROS a apocynín je známy ako inhibítor NOX [45].

V štúdiách poškodenia semenníkov vyvolaných MSG sa hladiny MDA v tkanive semenníkov zvýšili a hladiny SOD sa znížili, keď sa podal MSG [4,46]. V inej štúdii sa tiež ukázalo, že požitie MSG znižuje hladiny GSH v semenníkovom tkanive [4]. V štúdii, v ktorej bol apocynín použitý ako liečivý prostriedok, sa ukázalo, že apocynín znížil hladiny MDA, ktoré boli zvýšené v dôsledku poškodenia tkaniva a spôsobili zvýšenie hladín GSH a SOD v skupine s poškodením semenníkov [27]. V ďalšej experimentálnej štúdii modelu testikulárnej degenerácie vyvolanej hypoxiou sa aktivácia NOX-2 a hladiny MDA zvýšili a hladiny GSH sa znížili v dôsledku účinku hypoxie. Ukázalo sa však, že poškodenie testikulárneho tkaniva je znížené aplikáciou APO [47].

Naša súčasná štúdia dospela k záveru o zvýšení hladín MDA so znížením hladín GSH a SOD v skupine MSG. Mohli by sme navrhnúť, že APO zlepšil tieto parametre v skupine MSG plus APO prostredníctvom inhibície NOX-2. Niektoré predklinické štúdie odhalili toxické účinky MSG na mnohé orgánové systémy, ako sú pečeň, obličky a reprodukčné systémy [3]. Experimentálna štúdia uvádza, že MSG môže spôsobiť neplodnosť kvôli svojmu škodlivému účinku na vaječníky a oocyty [48]. Bol zaznamenaný toxický účinok MSG na semenníky s nerovnováhou pohlavných hormónov [34]. V podobnej štúdii boli hladiny markerov oxidačného stresu zvýšené v testikulárnych tkanivách potkanov, ktorým bol podávaný MSG, a morfológia semenníkov a morfológia spermií boli tiež negatívne ovplyvnené MSG [41].

Bolo pozorované, že MSG vedie k degenerácii morfológie semenníkov s negatívnym vplyvom na testosterón [4,49]. Na modeloch poranenia semenníkov sa preukázalo zníženie hrúbky zárodočného epitelu semenného tubulu [50,51]. V modeli poškodenia semenníkov vyvolaného MSG bola hrúbka epitelu semenných tubulov znížená [52]. V našej štúdii bola hrúbka semenotvorného tubulárneho zárodočného epitelu skupiny MSG znížená v porovnaní s ostatnými experimentálnymi skupinami. V skupine MSG plus APO došlo k zvýšeniu hrúbky germinálneho epitelu v porovnaní so skupinou MSG. Uvádza sa, že MSG vedie k obezite ako predjedlo [53]. Existujú otázniky, či konzumácia MSG môže byť rizikovým faktorom pri rýchlom náraste epidemickej obezity.

V otvorenej kohortovej štúdii medzi dospelými Číňanmi sa ukázalo, že tí, ktorí užívali MSG, mali vyšší index telesnej hmotnosti v porovnaní s tými, ktorí MSG neužívali [54]. V iných experimentálnych štúdiách sa pozorovalo, že hmotnosť potkanov, ktorým bol podávaný MSG, sa zvýšila a spôsobila ich sklon k obezite [55,56]. V našej štúdii však nebol štatisticky významný rozdiel v telesnej hmotnosti medzi experimentálnymi skupinami, váženými každý týždeň počas experimentu. V súvisiacej štúdii, kde sa MSG podával potkanom, sa pozoroval pokles hmotnosti semenníkov v skupine MSG v porovnaní s kontrolnou skupinou [4,52]. Pomery testikulárnej hmotnosti/telesnej hmotnosti našej súčasnej štúdie však naznačovali pokles v skupine MSG v porovnaní s inými experimentálnymi skupinami ako štatisticky nevýznamný. V štúdiách skúmajúcich účinky MSG na koncentrácie spermií sa zistilo, že MSG spôsobuje zníženie životaschopnosti spermií [4,49,52].

V inom modeli poškodenia semenníkov sa skúmal liečebný účinok apocynínu na parametre spermií a v skupine liečenej apocynínom sa pozoroval nárast koncentrácie spermií v porovnaní so skupinou s poškodením [27]. V našej štúdii sa pri porovnávaní počtu spermií medzi experimentálnymi skupinami zistilo, že počet spermií bol najnižší v skupine MSG, zatiaľ čo počet spermií v skupine MSG plus APO bol štatisticky vyšší ako v skupine MSG. Uvádza sa, že použitie apocynínu je v štúdiách na zvieratách bezpečné. Okrem toho má APO v mnohých experimentálnych modeloch silné antioxidačné a protizápalové účinky [57]. Experimentálne modely poškodenia semenníkov uvádzali účinok apocynínu na zníženie oxidačného stresu [58,59].

V experimentálnych štúdiách založených na chemoterapii bol liečivý účinok apocynínu zdôraznený aj na tkanivo semenníkov. V týchto štúdiách sa pozorovalo, že apocynín vedie k zníženiu počtu apoptotických buniek a zvýšeniu hladín testosterónu [27,60]. Ako jeden z faktorov mužskej neplodnosti vedie oxidačný stres k dysfunkcii spermií. Poškodenie spermií vyvolané oxidačným stresom postihuje 30–80 percent neplodných mužov [61]. Enzýmy v rodine NOX sú zodpovedné za bunkovú syntézu ROS a apocynín je inhibítorom NOX [45]. V experimentálnom modeli poranenia semenníkov, v ktorom sa ako liečivo použil apocynín, bola najvyššia imunoreaktivita NOX-2 pozorovaná v skupine s poranením semenníkov. Liečba APO viedla k zníženiu počtu NOX-2 imunopozitívnych buniek [27].

Literárne údaje odhalili obmedzený počet experimentálnych štúdií poškodenia semenníkov, ktoré hodnotili množstvo a distribúciu NOX-2. V našej štúdii bola imunoreaktivita NOX-2 najvyššia v skupine MSG, so zníženou imunoreaktivitou v skupine MSG plus APO v porovnaní so skupinou MSG. Medzi skupinou APO a kontrolnou skupinou nebol žiadny významný rozdiel, ktorý vykazoval najnižšiu imunoreaktivitu NOX-2. Apoptóza je programovaná bunková smrť, ktorá je nevyhnutná pre tkanivovú homeostázu [62]. Regulácia apoptózy je kritickým faktorom vo vývoji, diferenciácii a funkcii zárodočných buniek [61]. Expozícia faktorom, ktoré vedú k oxidačnému stresu, negatívne ovplyvňuje spermatogenézu tým, že negatívne ovplyvňuje štruktúru chromatínu v spermiách [63].

Zistilo sa, že neplodní muži majú vyšší oxidačný stres a apoptotické bunky v semennej tekutine v porovnaní s plodnými mužmi. V experimentálnych modeloch testikulárneho poškodenia bol zvýšený počet apoptotických buniek v poškodenom tkanive semenníkov zvrátený podávaním APO ako liečivej látky [23,51]. V experimentálnej štúdii poškodenia semenníkov sa preukázalo, že apocynín má liečivý účinok na poškodenie DNA spôsobené oxidačným stresom vyvolaným NOX [64]. Podobne v našej štúdii bol index proliferácie znížený v skupine MSG so zvýšením apoptotického indexu.

V skupine MSG plus APO sa hodnotil pokles apoptotického indexu a zvýšenie proliferačného indexu. Krvná bariéra semenníkov chráni vyvíjajúce sa zárodočné bunky pred vonkajším prostredím a poskytuje podporu deleniu a vývoju zárodočných buniek, čo je veľmi dôležité pre plodnosť [65]. Sertoliho bunky, čo sú špecializované epitelové bunky nachádzajúce sa v semenných tubuloch, tvoria základ bariéry medzi krvou a semenníkmi s tesnými spojeniami. Okludín, ZO-1, ZO-2 a ZO-3 sú molekuly nachádzajúce sa v tesných spojeniach bariéry krv-semenník. ZO proteíny sa podieľajú na väzbe okludínových proteínov na aktín v cytoskelete [66,67]. Pozorovalo sa, že spermatogenéza bola negatívne ovplyvnená a v modeli okludínových knockout myší sa vytvorili atrofické semenotvorné tubuly.

Naša štúdia odhalila najvyššie imunoreaktivity ZO-1 a okludínu v kontrolnej skupine a APO skupine, zatiaľ čo skupina MSG mala významne nižšiu imunoreaktivitu. Imunoreaktivity ZO-1 a okludínu boli vyššie v skupine MSG plus APO v porovnaní so skupinou MSG. Transmisné elektrónové mikroskopické vyšetrenia experimentálnych štúdií ukázali degenerované testikulárne germinálne epiteliálne bunky a lipidové kvapôčky [41,54] so zhoršenými tesnými spojeniami v bariére krv-semenníky [68]. V našej štúdii transmisné elektrónové mikroskopické vyšetrenia odhalili normálnu ultraštruktúru testikulárneho semenného tubulu v kontrolnej skupine a skupine APO. V skupine MSG bola evidentná vakuolizácia, lipidové kvapôčky a degenerácie v tesných spojeniach bariéry krv-semenníky. V skupine MSG plus APO sa zistilo, že apocynín má liečivý účinok na úrovni ultraštrukturálneho poškodenia.

5. Záverpoužitia

Naša štúdia sa uzavrela s regulačnou úlohou APO pri tvorbe reaktívnych kyslíkových derivátov a osi HPG pri poranení semenníkov u potkanov vyvolanom MSG. APO udržiaval rovnováhu medzi proliferatívnym a apoptotickým indexom, zachovával integritu bariéry medzi krvou a semenníkmi a prispieval k hojeniu poškodenia testikulárneho tkaniva spôsobeného oxidačným poškodením. Tiež sa predpokladá, že podávanie apocynínu môže mať liečivý účinok na neplodnosť zvrátením škodlivých účinkov MSG na pohyblivosť spermií a ich počet.

Ako Cistanche zvyšuje testosterón?

Cistanche je bylina tradične používaná v čínskej medicíne na zvýšenie energie, libida a celkovej vitality. Predpokladá sa, že Cistanche môže zvýšiť hladiny testosterónu inhibíciou aktivity enzýmu nazývaného aromatáza, ktorý premieňa testosterón na estrogén. Zistilo sa tiež, že Cistanche zvyšuje produkciu luteinizačného hormónu (LH) v tele. LH hrá kľúčovú úlohu pri regulácii produkcie testosterónu v semenníkoch. Zvýšením hladín LH môže Cistanche nepriamo zvýšiť produkciu testosterónu. Okrem toho obsahuje Cistanche aj niekoľko fytochemikálií, ako je echinakozid a akteozid, ktoré majú antioxidačné vlastnosti. Tieto zlúčeniny môžu pomôcť chrániť semenníky a iné reprodukčné orgány pred oxidačným poškodením, čím zlepšujú ich funkciu a zvyšujú produkciu testosterónu. Celkovo nie sú presné mechanizmy, ktorými Cistanche zvyšuje hladiny testosterónu, úplne pochopené, ale pravdepodobne ide o súhru inhibície aromatázy, zvýšenia produkcie LH a poskytovania antioxidačnej podpory reprodukčnému systému.

Merve Acikel-Elmas 1,*, Salva Asma Algilani 1, Begum Sahin 1, Ozlem Bingol Ozakpinar 2, Mert Gecim 2, Kutay Koroglu 3 a Serap Arbak 1

1 Ústav histológie a embryológie, Lekárska fakulta, Univerzita Acibadema Mehmeta Aliho Aydinlara, Icerenkoy Mah., Kayisdagi Cad. č. 32, Atasehir, Istanbul 34752, Turecko

2 Katedra biochémie, Farmaceutická fakulta, Univerzita v Marmare, Basibuyuk Yolu, 4/A, Basibuyuk, Istanbul 34854, Turecko

3 Ústav histológie a embryológie, Lekárska fakulta, Univerzita v Marmare, Basibuyuk Yolu č. 9 D:2, Maltepe, Istanbul 34854, Turecko