Μελέτη της επίδρασης των στεροειδών των γονάδων στα συνολικά επίπεδα και τα ισομερή της λιπονεκτίνης στην κυκλοφορία

Abstract

Adiponectin is produced by the adipose tissue and secreted into the bloodstream where it accounts for up to 0.05% of total serum protein. In human plasma, adiponectin was found to circulate as a LMW trimer ( 65 kDa), MMW hexamer ( 150 kDa), and HMW multimers (280 and 420 kDa). HMW isoforms appears to be the most biological active form of adiponectin related to reduced abdominal fat and high basal lipid oxidation. Recent studies also suggest that HMW adiponectin and the ratio of HMW to total adiponectin are associated with insulin sensitivity, antiatherogenic activities, metabolic syndrome and prediction of cardiovascular disease. Plasma adiponectin reveals a sexual dimorphism with females having significantly higher circulating levels of total adiponectin and HMW isoforms than males in both humans and rodents whereas the levels of MMW and LMW forms are comparable between sexes. This sexual dimorphism leads to the hypothesis that adiponectin secretion and/or metabolism are regulated by gonadal steroids. However, previous reports, applying different study models to investigate the effect sex steroids might exert on adiponectin secretion, are conflicting. Many previous studies, but not all, have shown significantly higher circulating adiponectin concentrations in postmenopausal than in premenopausal and pregnant women. Particularly, serum concentrations of total and HMW adiponectin were highest in postmenopausal women and lowest in pregnant women, whereas between the 3 groups MMW and LMW isoforms were comparable. Existing data regarding the association between estradiol (E2) and adiponectin levels are conflicting indicating that in women besides E2 other factors, such as age and alterations in the androgen-to-estrogen ratio, may contribute to the mentioned differences. These might be the reason of the low adiponectin levels reported in women with polycystic ovary syndrome (PCOS) and elevated testosterone (T) levels although the coexistent obesity and/or insulin resistance cannot be excluded. Androgens seem also to influence plasma adiponectin levels. Hypogonadal men, compared to eugonadal, have significantly higher plasma adiponectin levels, which are reduced by testosterone replacement therapy. Similarly, in normal men experimental testosterone deficiency increased plasma adiponectin levels an effect that was prevented when testosterone replacement therapy was also given. However, supraphysiologic testosterone administration resulted in decreased plasma adiponectin levels. Previous studies investigating variations of circulating adiponectin concentrations during menstrual cycle are limited and have shown contradictory data. Moreover, only total circulating adiponectin levels were measured and the speculation that mainly the HMW isoform of adiponectin is sensitive to female sex steroids changes has not been further investigated. As far as we know there is only one study where circulating adiponectin multimer forms concentrations were measured at the early phase of the menstrual cycle and a negative association between estradiol and HMW adiponectin, and between testosterone, free testosterone, and androstenedione and the HMW to adiponectin ratio was observed. Therefore we examined whether sex hormones affect not only total plasma adiponectin levels but also adiponectin multimer forms in all phases of a normal menstrual cycle. A normal menstrual cycle corresponds to a three-step model with low E2 levels in the follicular phase, increased E2 levels in the preovulatory phase, and increased E2 plus progesterone levels in the luteal phase with androgens remaining unchanged. Moreover, we assessed the associations between blood testosterone and estradiol with total adiponectin, HMW adiponectin and the HMW/total adiponectin ratio in healthy premenopausal and postmenopausal women and men. Our results demonstrate that during the three phases of an ovulatory menstrual cycle the normal changes of estrogen and progesterone do not affect the circulating levels of total adiponectin and its multimer forms. Total, HMW, and MMW adiponectin levels were comparable between pre- and postmenopausal women but significantly lower in men whereas no difference was found in the LMW adiponectin levels, and HMW/total adiponectin ratio between the studied groups. Similarly, the percent distribution of HMW, MMW, and LMW adiponectin isoforms did not show significant difference between the three groups. In concussion, normal menstrual cycle ovarian steroids are not involved directly in the regulation of secretion and/or metabolism of total adiponectin and its multimers. Testosterone seems to be responsible for the sexual dimorphism of adiponectin.

Η λιπονεκτίνη παράγεται από το λιπώδη ιστό και εκκρίνεται στην κυκλοφορία του αίματος σε ποσοστό μέχρι 0.05% των συνολικών πρωτεϊνών του αίματος. Στο ανθρώπινο αίμα, η λιπονεκτίνη κυκλοφορεί υπό μορφή τριμερών (LMW, 65 kDa), εξαμερών (MMW, 150 kDa), και υψηλού μοριακού βάρους πολυμερών (HMW, 280 και 420 kDa). Τα πολυμερή HMW αποτελούν την περισσότερο δραστική μορφή του μορίου της λιπονεκτίνης και σχετίζονται με το μειωμένο κοιλιακό λίπος και την υψηλή οξείδωση των ελεύθερων λιπαρών οξέων. Πρόσφατες μελέτες έδειξαν ότι η HMW λιπονεκτίνη και η αναλογία HMW προς ολική λιπονεκτίνη σχετίζονται με την ευαισθησία στην ινσουλίνη, την αντι-αθηρογόνο δράση, το μεταβολικό σύνδρομο και την πρόβλεψη για καρδιαγγειακή νόσο. Η λιπονεκτίνη του αίματος παρουσιάζει φυλετικό διμορφισμό με το θηλυκό φύλο να έχει σημαντικά υψηλότερες συγκεντρώσεις ολικής και HMW λιπονεκτίνης σε σχέση μα τα αρσενικό φύλο, τόσο στο ανθρώπινο είδος όσο και στα τρωκτικά, ενώ τα επίπεδα των MMW και LMW πολυμερών είναι συγκρίσιμα στα δύο φύλα. Ο φυλετικός διμορφισμός της λιπονεκτίνης οδήγησε τους ερευνητές στην υπόθεση ότι η έκκριση και/ή ο μεταβολισμός της ορμόνης ρυθμίζεται από τα στεροειδή των γονάδων. Εντούτοις, προηγούμενες μελέτες που έγιναν με διαφορετικά μοντέλα, για την επίδραση των στεροειδών των γονάδων στην έκκριση της λιπονεκτίνης παρουσίασαν αντικρουόμενα αποτελέσματα. Σε αρκετές μελέτες, αλλά όχι όλες, διαπιστώθηκαν σημαντικά υψηλότερα επίπεδα λιπονεκτίνης στην κυκλοφορία του αίματος των μετεμμηνοπαυσιακών γυναικών σε σχέση με τις προεμμηνοπαυσιακές και τις έγκυες γυναίκες. Συγκεκριμένα, οι συγκεντρώσεις της ολικής και HMW λιπονεκτίνης ήταν υψηλότερες στις μετεμμηνοπαυσιακές γυναίκες και χαμηλότερες στις έγκυες γυναίκες, ενώ τα MMW και LMW πολυμερή της λιπονεκτίνης παρουσίαζαν συγκρίσιμες συγκεντρώσεις στις τρεις ομάδες των γυναικών (μετεμμηνοπαυσιακές, προεμμηνοπαυσιακές και έγκυες γυναίκες). Τα δεδομένα που υπάρχουν όσον αφορά τη συσχέτιση των επιπέδων της λιπονεκτίνης και της οιστραδιόλης (Ε2) είναι αντικρουόμενα και δείχνουν ότι εκτός από την οιστραδιόλη, άλλοι παράγοντες όπως η ηλικία και οι μεταβολές στην αναλογία ανδρογόνων/οιστρογόνων, πιθανόν να συμβάλλουν στις διαφορές των επιπέδων της λιπονεκτίνης. Οι παράγοντες αυτοί πιθανόν να ευθύνονται και για το γεγονός ότι οι γυναίκες με το Σύνδρομο Πολυκυστικών Ωοθηκών παρουσιάζουν χαμηλά επίπεδα λιπονεκτίνης στο αίμα και υψηλά επίπεδα τεστοστερόνης, χωρίς να αποκλείεται η συνύπαρξη παχυσαρκίας και/ή αντίστασης στην ινσουλίνη. Τα ανδρογόνα φαίνονται να επηρεάζουν τα επίπεδα της λιπονεκτίνης. Οι υπογοναδικοί άνδρες σε σχέση με τους ευγοναδικούς παρουσιάζουν σημαντικά υψηλότερα επίπεδα λιπονεκτίνης, τα οποία ελαττώνονται μετά από θεραπεία υποκατάστασης με τεστοστερόνη. Παρόμοια, σε φυσιολογικούς άνδρες, η πειραματική πρόκληση ανεπάρκειας/ έλλειψης τεστοστερόνης προκάλεσε αύξηση των επιπέδων της λιπονεκτίνης. Η επίδραση αυτή δεν σημειωνόταν όταν χορηγείτο θεραπεία υποκατάστασης τεστοστερόνης. Εντούτοις, η υπερφυσιολογική χορήγηση τεστοστερόνης είχε ως αποτέλεσμα τη μείωση των επιπέδων της λιπονεκτίνης. Προηγούμενες μελέτες οι οποίες εξετάζουν τις πιθανές διακυμάνσεις της λιπονεκτίνης στην κυκλοφορία του αίματος κατά τη διάρκεια του γυναικείου καταμήνιου κύκλου, είναι περιορισμένες/ελάχιστες και παρουσίασαν αντικρουόμενα στοιχεία. Επιπλέον, μετρήθηκαν μόνο επίπεδα ολικής λιπονεκτίνης και η εικασία ότι μόνο η HMW ισομορφή της λιπονεκτίνης είναι ευαίσθητη στις αλλαγές των φυλετικών στεροειδών δεν έχει περαιτέρω διερευνηθεί. Σύμφωνα με τη μέχρι σήμερα βιβλιογραφία, μόνο σε μία μελέτη μετρήθηκαν οι συγκεντρώσεις των πολυμερών της λιπονεκτίνης στην πρώτη φάση του καταμήνιου κύκλου, όπου παρατηρήθηκε αρνητική συσχέτιση μεταξύ οιστραδιόλης και HMW λιπονεκτίνης, και μεταξύ τεστοστερόνης, ελεύθερης τεστοστερόνης και ανδροστενεδιόνης και της αναλογίας HMW λιπονεκτίνη/ ολική λιπονεκτίνη. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή, μελετήθηκε για πρώτη φορά η επίδραση των φυλετικών στεροειδών στη συγκέντρωση της ολικής λιπονεκτίνης και των πολυμερών της σε όλες τις φάσεις του γυναικείου καταμήνιου κύκλου. Ο φυσιολογικός καταμήνιος κύκλος αποτελείται από τρεις φάσεις με τα χαμηλότερα επίπεδα της Ε2 στην παραγωγική φάση, αυξημένα επίπεδα Ε2 στην προωορρηκτική φάση και αυξημένα επίπεδα Ε2 και προγεστερόνης στην εκκριτική φάση, με τα ανδρογόνα να παραμένουν αμετάβλητα. Επιπρόσθετα, έγινε αξιολόγηση των συσχετίσεων μεταξύ των επιπέδων της τεστοστερόνης και της οιστραδιόλης στο αίμα, με τα επίπεδα της ολικής λιπονεκτίνης, της HMW ισομορφής και της αναλογίας HMW/ολικής λιπονεκτίνης σε υγιείς προεμμηνοπαυσιακές και μετεμμηνοπαυσιακές γυναίκες και άνδρες. Τα αποτελέσματα της μελέτης μας έδειξαν ότι κατά τη διάρκεια των τριών φάσεων του γυναικείου καταμήνιου κύκλου οι φυσιολογικές διακυμάνσεις των οιστρογόνων και της προγεστερόνης δεν επηρεάζουν τα επίπεδα της ολικής λιπονεκτίνης και των ισομερών της στην κυκλοφορία του αίματος. Τα επίπεδα της ολικής λιπονεκτίνης και των HMW και MMW ισομερών, ήταν συγκρίσιμα μεταξύ των προ- και μετεμμηνοπαυσιακών γυναικών, αλλά σημαντικά χαμηλότερα στους άνδρες. Αντίθετα, δεν υπήρχε διαφορά στα επίπεδα των LMW ισομερών της λιπονεκτίνης και της αναλογίας HMW/ ολική λιπονεκτίνη στις τρεις ομάδες. Παρόμοια, η ποσοστιαία διακύμανση των HMW, MMW και LMW ισομερών της λιπονεκτίνης δεν παρουσίασε σημαντική διαφορά μεταξύ των τριών ομάδων. Συμπερασματικά, τα ωοθηκικά στεροειδή, κατά τη διάρκεια ενός φυσιολογικού καταμήνιου κύκλου, δεν ενέχονται ευθέως στη ρύθμιση της έκκρισης ή/και του μεταβολισμού της ολικής λιπονεκτίνης και των πολυμερών της. Η τεστοστερόνη φαίνεται να είναι υπεύθυνη για τον διμορφισμό των επιπέδων λιπονεκτίνης στα δύο φύλα.