Androgen-abhängige Regulation von Steroidhormonrezeptoren im Herz von Wistar- Ratten in Abhängigkeit von der Salzaufnahme

Abstract

Einleitung: Geschlechtsunterschiede in Hinblick auf koronare Herzerkrankung, Herzinsuffizienz und arterielle Hypertonie legen eine modulierende Rolle von Androgenen auf das Herz-Kreislaufsystem nahe. Eine Blockade des Mineralokortikoidrezeptors (MR) senkt Morbidität und Mortalität bei Patienten mit Herzinsuffizienz. Die Interaktion zwischen Androgenen und dem mineralokortikoiden System bleiben jedoch unklar. Die vorliegende Arbeit untersucht die Effekte von Androgenen auf die kardiale Expression des MR unter verschiedenen Aktivierungsgraden des Renin-Angiotensin-Aldosteron-Systems (salzarme vs. salzreiche Umgebung). Methodik: Normotensive Wistar-Ratten im Alter von 8-10 Wochen wurden orchiektomiert und anschließend für einen Zeitraum von insgesamt 5 Wochen einer natriumarmen bzw. natriumreichen Diät ausgesetzt. Es erfolgte innerhalb dieses Zeitraums eine Gabe von Testosteron, Dihydrotestosteron (DHT) oder Placebo als tägliche Subkutaninjektion für 16 Tage. Zusätzlich erhielten die Tiere den Androgenrezeptor (AR)-Antagonist Flutamid, den MR-Antagonist Spironolacton oder Placebo. Nach Tötung der Tiere erfolgte eine Analyse der Expression der mRNA für den MR, AR, Glukokortikoidrezeptor (GR) sowie für die MR-abhängigen Gene Serum glucocorticoid-induced kinase 1 (SGK-1) und Transforming growth factor-β1 (TGF- β1). Ebenfalls wurde eine Untersuchung der relativen Proteinexpression des MR durchgeführt. Ergebnisse: Der kardiale mRNA-Gehalt des MR unter natriumreicher Diät entsprach 25,3 % des mRNA-Gehalts unter natriumarmer Behandlung (p<0,05). Blockade des MR mit Spironolacton führte zu einer kompensatorischen Hochregulation der für den MR kodierenden mRNA. Androgene regulierten die mRNA Expression des MR der untersuchten Wistar-Ratten unter natriumrestriktiver Behandlung signifikant auf circa 20 % herunter. Da sich dieser Effekt durch Gabe von Flutamid blockieren ließ, scheinen AR-vermittelte Mechanismen involviert zu sein. Jedoch konnte eine Analyse der Proteinmenge des MR die Ergebnisse der mRNA Untersuchungen nicht bestätigen. Unter natriumreicher Diät führten Androgene zu keiner weiteren Senkung der mRNA Expression des MR. Inhibition des MR-Signalwegs in Form einer Androgen- vermittelten verminderten MR-Expression unter natriumarmer Diät schlug sich ebenfalls in einer verminderten Expression von SGK-1 nieder. TGF-β1 wurde durch eine natriumarme Behandlung auf 27,5% der Ausgangsmenge herunterreguliert. Androgene führten hier bei Wistar-Ratten unter natriumarmer Diät zu einer signifikanten Verminderung der Expression auf 20,5% (Testosteron) beziehungsweise 22,3% unter Gabe von DHT (jeweils p<0,05). Keine Veränderung der AR Expression in Abhängigkeit der Salzaufnahme oder Androgenbehandlung konnte beobachtet werden. Unter natriumreicher Diät und DHT-Gabe kam es zu einer vermehrten Expression des GR. Schlussfolgerung: Die vorliegende Arbeit zeigt Hinweise für eine mögliche Interaktion zwischen androgenem und mineralokortikoidem System im Herzen auf. Die Effekte zeigen sich hierbei abhängig von der Salzzufuhr. Androgene könnten so einen protektiven Effekt auf das Herz unter einer salzarmen Ernährung durch Suppression des mineralokortikoiden Signalwegs ausüben.

Introduction: Sex differences in cardiovascular disease, heart failure and hypertension suggest a modulating role of androgens in heart and vasculature. Blockade of the mineralocorticoid receptor (MR) lowers morbidity and mortality in patients with heart failure. However, the interactions between androgens and the mineralocorticoid system are unclear. This study aims at elucidating the effects of androgen treatment on cardiac MR expression in different states of activation of the renin-angiotensin-aldosterone system (high vs. low salt load). Methods: Normotensive male Wistar rats aged 8-10 weeks were orchiectomized and put on low- or high-salt diet for 5 weeks. They were treated with testosterone, dihydrotestosterone (DHT) or placebo as daily subcutaneous injection for 16 days. In addition, the animals received the androgen receptor (AR) antagonist flutamide, the MR antagonist spironolactone or placebo, respectively. After sacrifice mRNA expression of MR, AR and glucocorticoid receptor (GR), as well as MR signaling targets SGK-1 and fibrosis marker TGF-β1 were analyzed. Additionally, analysis of MR protein expression was performed. Results: Cardiac MR mRNA was decreased in male rats on high-salt diet from 100% to 25.3% (P<0.05). Blockade of MR by spironolactone led to a compensatory increase in MR mRNA expression. Androgens significantly downregulated MR mRNA expression in salt-deprived rats to about 20%. Since this effect was abolished by flutamide, AR-mediated mechanisms seem to be involved. However, analysis of MR protein levels could not confirm the results of mRNA studies. In salt-loaded animals, androgens were not able to decrease MR mRNA expression further. Inhibition of enhanced MR signaling by androgens in rats on low-salt diet was reflected by decreased SGK-1 mRNA expression. TGF-β1 was suppressed in rats on a high-salt diet to 27.5%, and androgens significantly downregulated TGF-β1 expression in salt-deprived animals to 20.5% (testosterone) and 22.3% (DHT) (P<0.05). No change in AR expression in dependence of salt intake or androgen treatment was seen. Administration of DHT in animals under high-salt diet led to increased expression of GR mRNA. Conclusion: The present study reveals significant crosstalk between androgen and mineralocorticoid signaling that involves MR and AR. Androgens may have a protective effect on the heart in a low-salt environment by suppressing mineralocorticoid action in this setting.