Η επίδραση των διατροφικών γλυκοτοξινών (AGEs) στους ιστούς θηλέων επιμύων

Abstract

INTRODUCTION: Advanced glycation end-products (AGEs) are highly reactive molecules, formed by non enzymatic glycation of proteins, lipids, and nucleic acids, which may induce structural and vascular changes. Glyoxalase detoxification system composed of glyoxalase-I and II (GLO-I, II), is the main clearing system implicated in the protection against cellular damage due to cytotoxic metabolites such as AGEs. Recently, ovarian tissue has emerged as a new target of excessive AGEs deposition been associated either with a high AGEs diet in experimental animals or hyperandrogenaemic disorders like Polycystic Ovarian Syndrome (PCOS) in humans.AIM OF THE STUDY: This study was designed to investigate the impact of dietary AGEs and androgens in rat tissues and specifically in the ovarian tissue. The ovarian GLO-I activity was also measured.MATERIALS AND METHODS: Two groups of female rats at 21 days of age were studied. The first composed of normal non-androgenized (NAN, Group A, n=18) and the second of androgenized prepubertal (AN) rats (Group B, n=29). Both groups were further randomly assigned, either to high (HA) or low (LA) AGE content diet for 3 months. Serum AGE levels (U/ml) were measured by AGE-specific competitive ELISA. Immunohistochemical analysis was performed to estimate accumulation of AGEs on ovarian homogenates. Determination of ovarian GLO-1 activity was assessed spectrophotometrically by following the formation of S-D-lactoylglutathione.RESULTS: High deposition of AGEs was observed mainly in the ovarian granulosa layers of female rats fed with high AGEs diet (p ≤ 0.001), as well as the granulosa of the androgenized rats. There was strong positive correlation between serum AGEs and androgens levels (rs=0.604, p≤0.001), whereas there was a negative correlation between serum AGEs and levels of Estrogens (rs=0.563, p≤0.001) and Progesterone (rs=0.609, p≤0.001). The activity of ovarian GLO-I was significantly reduced in normal NAN animals fed with HA diet compared to LA (p=0.006). Furthermore, GLO-I activity was markedly reduced in AN animals compared to NAN (p≤0.001) when fed with the corresponding diet type. In addition, ovarian GLO-I activity was positively correlated with the body weight gain (rs=0.533, p<0.001), Estradiol (rs=0.326, p=0.033) and progesterone levels (rs=0.500, p<0.001). A negative correlation was observed between GLO-I activity and AGEs expression in the ovarian granulosa cell layer of all groups with marginal statistical significance (rs=-0.263, p=0.07).CONCLUSION: The present study demonstrated that high AGEs diets, as well as high levels of androgens, alter the metabolic and hormonal profile of female rats, while they have an inhibitory effect on the ovarian GLO-1 activity. These results reveal a potential mechanism of reduced detoxification of AGEs regarding the ovarian impairment observed under conditions of deranged nutritional habits, such as a high AGEs diet and/or hormonal parameters, such as hyperandrogenaemia.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ: Τα προϊόντα προχωρημένης μη ενζυματικής γλυκοζυλίωσης (Advanced glycation end-products, AGEs) είναι μόρια υψηλής αντιδραστικής ικανότητας που σχηματίζονται από την μη ενζυμική γλυκοζυλίωση πρωτεϊνών, λιπιδίων και νουκλεϊκών οξέων και μπορούν να επάγουν δομικές αλλαγές των κυττάρων. Το σύστημα της Γλυοξαλάσης αποτελείται από την Γλυοξαλάση-1 και -2 (Glyoxalase-1,-2, GLO-1,-2), είναι το βασικό σύστημα κάθαρσης που εμπλέκεται στην προστασία της κυτταρικής βλάβης λόγω τοξικών μεταβολιτών όπως τα AGEs. Πρόσφατα, ο ωοθηκικός ιστός έχει αναδειχθεί ως ένας νέος ιστό-στόχος εναπόθεσης AGEs, γεγονός που έχει συσχετισθεί τόσο με διατροφή υψηλής περιεκτικότητας σε γλυκοτοξίνες (AGEs) σε πειραματόζωα, όσο και σε καταστάσεις υπερανδρογοναιμίας στους ανθρώπους, όπως το Σύνδρομο των Πολυκυστικών Ωοθηκών (ΣΠΩ).ΣΚΟΠΟΣ ΜΕΛΕΤΗΣ: Η μελέτη σχεδιάστηκε προς διερεύνηση της επίδρασης των διατροφικών γλυκοτοξινών (AGEs) καθώς και της περίσσειας ανδρογόνων στους ιστούς θηλέων επιμύων και ειδικότερα στον ωοθηκικό ιστό, ενώ μελετήθηκε και η δραστικότητα του ενζύμου κάθαρσης, της ωοθηκικής Γλυοξαλάσης-1 (GLO-1).ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ: Μελετήθηκαν δύο ομάδες θηλέων επιμύων, η πρώτη από φυσιολογικούς, μη αρρενοποιημένους επίμυες και η δεύτερη από αρρενοποιημένους προεφηβικούς επίμυες. Και οι δύο ομάδες χωρίστηκαν σε δύο υπο-ομάδες και η κάθε υπο-ομάδα αντιστοιχήθηκε σε δίαιτα υψηλής ή χαμηλής περιεκτικότητας σε γλυκοτοξίνες για 3 μήνες. Τα AGEs του ορού (U/ml) μετρήθηκαν με AGE-ειδική ανταγωνιστική ELISA. Ανοσοϊστοχημική ανάλυση πραγματοποιήθηκε για την εκτίμηση της εναπόθεσης των AGEs στα παρασκευάσματα ωοθηκικού ιστού. Ο προσδιορισμός της δραστικότητας της ωοθηκικής Γλυοξαλάσης-1 έγινε με τη χρήση φασματοφωτομετρίας προσμετρώντας το σχηματισμό προϊόντος S-D-λακτουλογλουταθειόνης.ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ: Βρέθηκε υψηλή εναπόθεση των AGEs κυρίως στην κοκκιώδη στιβάδα των επιμύων υπό διατροφή υψηλή σε γλυκοτοξίνες (p ≤ 0.001), καθώς και στους αρρενοποιημένους επίμυες. Υπήρχε ισχυρή θετική συσχέτιση μεταξύ των AGEs του ορού και των επιπέδων των ανδρογόνων (rs=0.604, p≤0.001), ενώ αρνητική ήταν η συσχέτισή των επιπέδων τους με τα επίπεδα Οιστραδιόλης (rs=0.563, p≤0.001) και Προγεστερόνης (rs=0.609, p≤0.001). Η δραστικότητας της ωοθηκικής Γλυοξαλάσης-1 βρέθηκε σημαντικά μειωμένη στους φυσιολογικούς μη αρρενοποιημένους επίμυες υπό διατροφή υψηλή σε γλυκοτοξίνες συγκριτικά με εκείνους σε διατροφή χαμηλής σε γλυκοτοξίνες (p=0.006). Επίσης, η δραστικότητα του ενζύμου ήταν μειωμένη στους αρρενοποιημένους επίμυες συγκριτικά με τους μη αρρενοποιημένους (p≤0.001) με την αντίστοιχη διατροφή. Η δραστικότητα της GLO-1 έδειξε θετική συσχέτιση με την αύξηση του σωματικού βάρους των επιμύων (rs=0.533, p<0.001), τα επίπεδα Οιστραδιόλης (rs=0.326, p=0.033) και Προγεστερόνης (rs=0.500, p<0.001). Αρνητική συσχέτιση παρατηρήθηκε ανάμεσα στην εναπόθεση των AGEs στην κοκκιώδη στιβάδα των ωοθυλακίων σε όλες τις ομάδες με οριακή στατιστική σημαντικότητα (rs=-0.263, p=0.07).ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ: Η μελέτη αυτή έδειξε πως τροφή υψηλής περιεκτικότητας σε γλυκοτοξίνες (AGEs) καθώς και οι υψηλές συγκεντρώσεις ανδρογόνων, διαταράσσουν το μεταβολισμό και το ορμονικό προφίλ των πειραματόζωων, ενώ επιδρούν ανασταλτικά στην δραστικότητα του ενζύμου κάθαρσης των AGEs, της Γλυοξαλάσης-1 (GLO-1). Τα αποτελέσματα αυτά αναδεικνύουν έναν πιθανό μηχανισμό μειωμένης κάθαρσης των AGEs σε σχέση με την ωοθηκική δυσλειτουργία που παρατηρείται σε περιπτώσεις τόσο διαταραγμένων διατροφικών συνηθειών, όσο και ορμονικών παραμέτρων, όπως η υπερανδρογοναιμία.