A tesztoszteron csontvázizomra gyakorolt hatásának mechanizmusai
A tesztoszteron mechanizmusai, amelyek révén a tesztoszteron növeli a vázizom tömegét, rosszul ismertek. A tesztoszteron-dózis-válasz vizsgálatokban résztvevő fiatal és idősebb férfiaktól kapott vastus lateralis izmok biopsziáinak hisztomorfometrikus elemzése kimutatta, hogy a tesztoszteron beadása mind az I., mind a II. Típusú vázizomrostok hipertrófiáját indukálja. A tesztoszteron azonban nem befolyásolja az I. és II. Típusú izomrostok abszolút számát vagy relatív arányát. A tesztoszteron által kiváltott izomnövekedés a műholdas sejtek számának növekedésével jár.
Három általános hipotézist javasoltak a tesztoszteron vázizomra gyakorolt anabolikus hatásainak magyarázatára, és ezek nem zárják ki egymást; lehetséges, hogy mindhárom út – más ismert és ismeretlen utakon kívül – hozzájárulhat a tesztoszteron terápia során megfigyelt vázizomtömeg-növekedéshez. Ezek a hipotézisek magukban foglalják az izomfehérje szintézisének stimulálását, a növekedési hormon / inzulinszerű növekedési faktor I tengely stimulálását és a mesenchymális őssejt differenciálódás szabályozását.
A fehérjeszintézis hipotézis az 1940-es évek óta uralja a terepet, amikor a tesztoszteron és más androgénekről kiderült, hogy fokozzák a nitrogén visszatartást az androgénhiányos férfiaknál. Ezek a megfigyelések ahhoz a hipotézishez vezettek, hogy a tesztoszteron serkenti az izomfehérje szintézisét. Számos stabil izotópot használó kutató kimutatta, hogy a tesztoszteron terápia javítja a frakcionált izomfehérje szintézist és az aminosavak újrafelhasználását. A tesztoszteron izomfehérje-lebontásra gyakorolt hatása kevésbé egyértelmű.
Az izomfehérje-szintézis hipotézise nem magyarázza meg könnyen a zsírtömeg kölcsönös változását és a tesztoszteronnal kezelt férfiak megnövekedett műholdas sejtjeinek számát. Ezek a megfigyelések arra késztettek bennünket, hogy megvizsgáljuk azt az alternatív hipotézist, miszerint a tesztoszteron szabályozhatja a mesenchymális multipotens sejtek differenciálódását, elősegítve azok differenciálódását a myogén vonalba és gátolva az adipogén differenciálódást. Ennek a hipotézisnek a teszteléséhez először azt kérdeztük, hogy az androgén receptor fehérje expresszálódik-e a vázizom mesenchymalis progenitor sejtjeiben. Megállapítottuk, hogy az AR fehérje túlnyomórészt műholdas sejtekben expresszálódott, amelyeket a szarkolémán kívüli, de a lamina belsejében történő elhelyezkedésük, valamint C-met és CD34 festés alapján azonosítottak. Az AR fehérje expresszióját számos myonukleumban és a laminán kívüli CD34 + sejtekben, vaszkuláris endoteliális sejtekben és miofibroblasztokban is megfigyelték. Így számos, a vázizomban rezidens, mesenchymális, multipotens prekurzor sejt expresszálja az AR-t, és az androgén hatásának célpontjai lehetnek.
Meghatároztuk a tesztoszteron és a DHT hatását a multipotens differenciálódására. , mesenchymális C3H10T1 / 2 sejtek. Bár a kezeletlen sejtek alacsony AR fehérje szintet expresszálnak, a DHT és a tesztoszteron ezekben a sejtekben az AR expressziót szabályozza. Az AR expresszió androgén stimulációját az AR-antagonista, a flutamid blokkolta, ami arra utal, hogy AR részt vesz ebben az autoregulációban. A tesztoszteronnal és a DHT-vel történő inkubálás növeli a MyoD + myogén sejtek és az MHC + myotube sejtek számát, valamint a MyoD és MHC mRNS és a fehérje szintje dózisfüggően nőtt. A tesztoszteron és a DHT is csökkenti az Olaj Red O pozitív adipociták számát, és csökkenti a PPARγ2 mRNS, valamint a PPARγ2 és C / EBPα fehérjék expresszióját, amelyek az adipogén differenciálódás markerei. A tesztoszteron és a DHT myogenezisre és adipogenezisre gyakorolt hatását gátolja a bikalutamid, egy androgén receptor antagonista. Ennélfogva a tesztoszteron és a DHT szabályozza a mesenchymal multipotens sejtek differenciálódását azáltal, hogy elősegíti azok differenciálódását a myogén vonalba, és gátolja azok differenciálódását adipocitákká AR által közvetített úton (27.3. Ábra). Az a megfigyelés, miszerint a mesenchymális multipotens sejtek differenciálódása androgén-szabályozott, egységes magyarázatot ad az androgének izom- és zsírtömegre gyakorolt kölcsönös hatásaira és a műholdas sejtek megfigyelt növekedésére. Adataink nem zárják ki annak lehetőségét, hogy az androgének a myogén és az adipogén differenciálódási útvonal további lépéseit is befolyásolják.
27.3. ábra. Ez az androgénhatás-modell azt feltételezi, hogy az androgének elősegítik a mesenchymális őssejtek differenciálódását a myogén vonalba, és gátolják azok differenciálódását adipogén vonalra. Ezenkívül a tesztoszteron és a DHT gátolják a preadipocyták adipocitákká történő differenciálódását. Mások kimutatták, hogy a tesztoszteron növeli a frakcionált izomfehérje szintézist.
Külön tanulmányokban kimutattuk, hogy a DHT szabályozza az emberi velő eredetű, mezenhimális őssejtek differenciálódását felnőtt férfiaktól is. A DHT szabályozza az AR expressziót és gátolja a lipid felhalmozódást a hMSC-ktől megkülönböztetett adipocitákban, és csökkenti az aP2, PPARγ, leptin és C / EBPα expresszióját. A bikalutamid gyengíti a DHT gátló hatását a hMSC-k adipogén differenciálódására. A DHT jelenlétében differenciált adipociták kisebb olajcseppeket halmoznak fel, ami az érés csökkent mértékére utal. A DHT csökkenti a jelzett zsírsav beépülését a trigliceridbe, és csökkenti az acetil CoA karboxiláz és a DGAT2 expresszióját a hMSC-kből származó adipocitákban. Így a DHT gátolja a hMSC-k adipogén differenciálódását egy AR által közvetített útvonalon keresztül, de egyik hMSC-k proliferációját sem befolyásolja.
Új bizonyítékok arra utalnak, hogy a Wnt jelátvitel fontos szerepet játszik a mesenchymalis progenitor differenciálódásának szabályozásában. sejtek, valamint hogy a tesztoszteron és a DHT elősegíti a ligandált androgén receptor és a β-catenin asszociációját, stabilizálja az utóbbit, és az androgén receptor – β-catenin komplexet a magba transzlokálja és számos Wnt célgént aktivál. Kettős immunfluoreszcencia és immunprecipitációs vizsgálatok kimutatták, hogy az AR, a β-catenin és a TCF-4 együtt lokalizálódik a sejtmagban mind a tesztoszteronnal kezelt (100 nM), mind a DHT-vel kezelt (10 nM) sejtekben, ami arra utal, hogy kölcsönhatásba lépve egy összetett. A β-katenin és a TCF-4 egyaránt alapvető szerepet játszik az androgén hatások közvetítésében a C3H10T1 / 2 sejtek differenciálódásában. alapvető szerepet játszik a tesztoszteron myogenezisre gyakorolt hatásainak közvetítésében. Az androgén szignált keresztkommunikálják a TGF-β / SMAD útvonalhoz a follisztatinon keresztül, amely blokkolja a TGF-β / SMAD jelátvitelt in vivo és in vitro (27.4. Ábra).
27.4. ábra. A Wnt jelátviteli út szerepe a vázizom androgén hatásainak közvetítésében. Az androgének szabályozzák a mesenchymal multipotens sejtek differenciálódását myogén vonalba, elősegítve a ligandált AR és a béta-catenin kapcsolatát, stabilizálva az utóbbit, és előidézve az AR-béta-catenin komplex transzlokációját a magba, ahol a TCF-4-hez kapcsolódik, és szabályozza számos Wnt célgén expressziója, beleértve a follistatint is. Ezek a Wnt célgének, különösen a follistatin, szabályozzák a myogén és az adipogén differenciálódást. A kanonikus Wnt útvonal egyéb komponenseit is bemutatjuk. AR; androgén receptor; TCF-4: T-sejt-faktor 4; APC: adenoma polyposis vastagbél; Dsh: zilált; GSK3: glikogénszintáz kináz 3 béta; LiCl: lítium-klorid.
Széles körben elismert tény, hogy a tesztoszteron terápia fokozza a pulzáló növekedési hormon (GH) szekrécióját és növeli a szérum inzulinszerű növekedési faktor (IGF-I) koncentráció a peripubertális fiúkban és a pubertás alkotmányos késleltetésű fiúiban. A tesztoszteron-asszociált GH-szekréció növekedése annak következtében következik be, hogy egy sorozatban nagyobb a kiválasztott GH-tömeg, és az egyes burstokban nagyobb a GH-szekréció maximális sebessége. Az androgének emellett növelik a nyctohemeral ritmus nagyságát a GH szekréciós impulzusainak tömegében. A GH szekréciójának ez a növekedése hozzájárulhat a tesztoszteron növekedést elősegítő hatásaihoz azoknál a fiúknál, akiknél a pubertás alkotmányos késéssel jár. Kimutatták, hogy az androgén adagolás növeli a keringő IGF-I szintet és upregulálja az intramuszkuláris IGF-I mRNS expressziót férfiaknál. Anekdotikusan azt tapasztaltuk azonban, hogy a tesztoszteron-terápia növeli a sovány testtömeget még azoknál a hipogonadális férfiaknál is, akiknél hypophysectomia történt és GH-hiányosak. Ezek az adatok arra utalnak, hogy bár a tesztoszteron terápia fokozhatja a GH szekrécióját és a keringő IGF-I szintet, nem biztos, hogy elengedhetetlen a tesztoszteron izomra gyakorolt anabolikus hatásainak közvetítéséhez. Az intramuszkuláris IGF-I rendszer szerepe az izom androgén hatásainak közvetítésében szintén további vizsgálatot igényel.