danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2022-66-4-433-443dan-1082Research ArticleМЕДИЦИНАMEDICINEВлияние диет-индуцированного ожирения и его коррекции на уровень половых гормонов и особенности поведения самцов крыс линии ВистарEffects of diet-induced obesity and its correction on sex hormone levels and behavioral featurеs of male Wistar ratsМитюковаТ. А.MityukovaT. A.

Митюкова Татьяна Алексеевна – кандидат биологических наук, главный научный сотрудник. 

ул. Академическая, 28, 220072, Минск

Mityukova Tatyana A. – Ph. D. (Biology), Chief Researcher.

28, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk

mityukovat@gmail.comПолуляхО. Е.PoluliakhO. Y.

Полулях Ольга Евгеньевна – научный сотрудник. 

ул. Академическая, 28, 220072, Минск

Poluliakh Olga Y. – Researcher. 

28, Akademicheskaya  Str.,  220072,  Minsk

reanzy@yandex.ruЧудиловскаяЕ. Н.ChudilovskayaK. N.

Чудиловская Екатерина Николаевна – научный сотрудник. 

ул. Академическая, 28, 220072, Минск

Chudilovskaya Katerina N. – Researcher. 

28, Akademicheskaya  Str.,  220072,  Minsk

e.chudilovskaya@gmail.comБасалайА. А.BasalaiA. A.

Басалай Анастасия Александровна – научный сотрудник. 

ул. Академическая, 28, 220072, Минск

Basalai Anastasia A. – Researcher. 

28, Akademicheskaya  Str.,  220072,  Minsk

anastasiya.basalay@gmail.comРудниченкоЮ. А.RudnichenkoYu. A.

Рудниченко Юлия Анатольевна – кандидат биологических наук, заведующий лабораторией. 

ул. Академическая, 28, 220072, Минск

Rudnichenko Yulia A. – Ph. D. (Biology), Head of the Laboratory. 

28, Akademicheskaya  Str.,  220072,  Minsk

link060619@list.ruХрусталёваТ. А.KhrustalevaT. A.

Хрусталёва Татьяна Александровна – кандидат биологических наук, ученый секретарь.

 ул. Академическая, 28, 220072, Минск

Khrustaleva Tatyana A. – Ph. D. (Biology), Scientific Secretary. 

28, Akademicheskaya  Str.,  220072,  Minsk

tanissia.lir@gmail.comГубкинС. В.HubkinS. V.

Губкин Сергей Владимирович – член-корреспондент, доктор медицинских наук, профессор, директор. 

ул. Академическая, 28, 220072, Минск

Hubkin Siarhei V. – Corresponding Member, D. Sc. (Medicine), Professor, Director. 

28, Akademicheskaya  Str.,  220072,  Minsk

goubkin@yandex.ruИнститут физиологии Национальной академии наук БеларусиInstitute of Physiology of the National Academy of Sciences of Belarus202208092022664433443Copyright © Митюкова Т.А., Полулях О.Е., Чудиловская Е.Н., Басалай А.А., Рудниченко Ю.А., Хрусталёва Т.А., Губкин С.В., 20222022Митюкова Т.А., Полулях О.Е., Чудиловская Е.Н., Басалай А.А., Рудниченко Ю.А., Хрусталёва Т.А., Губкин С.В.Mityukova T.A., Poluliakh O.Y., Chudilovskaya K.N., Basalai A.A., Rudnichenko Y.A., Khrustaleva T.A., Hubkin S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/1082

Ожирение вызывает в организме широкий спектр патофизиологических последствий, затрагивающих сферу гормональной и психоэмоциональной регуляции. Цель исследования – изучить влияние высококалорийной диеты на развитие ожирения, уровень гормонов репродуктивного статуса и особенности поведения у крыс самцов линии Вистар, а также возможность нормализации выявленных сдвигов при немедикаментозных вариантах коррекции ожирения. Эксперименты выполнялись на 80 половозрелых крысах самцах линии Вистар в течение 16 недель и включали 6 групп животных с учетом диеты (стандартная диета вивария, высококалорийная диета и переход с высококалорийной диеты на стандартный рацион на 2 этапе эксперимента) с подключением или без умеренных физических нагрузок в виде бега на тредмиле на 2 этапе – последние 8 недель эксперимента. Длительная высококалорийная диета (16 недель) вызывала у самцов крыс линии Вистар висцеральное ожирение, повышение содержания глюкозы, холестерина и триглицеридов, резкое снижение уровня тестостерона и эстрадиола в сыворотке крови, а также проявление депрессивности в тесте Порсолта. Успешная коррекция ожирения, метаболических сдвигов и депрессивного поведения у крыс достигалась при переходе на сбалансированную диету в период последних 8 недель эксперимента. Нормализация содержания тестостерона и эстрадиола на фоне повышения уровня лютеинизирующего гормона в сыворотке крови происходила у крыс, получавших высококалорийную диету (16 недель) с подключением физических упражнений в период последних 8 недель эксперимента. Комплексная коррекция ожирения, включавшая переход на стандартную диету и физические упражнения в период последних 8 недель эксперимента, приводила к резкому 2-кратному повышению уровня тестостерона по сравнению с контролем и гиперактивному фенотипу у самцов крыс линии Вистар. Существует тесная взаимосвязь между развитием депрессивности и уровнем тестостерона при ожирении и его коррекции.

Obesity causes a wide range of pathophysiological consequences in the body, affecting the sphere of hormonal and psycho-emotional regulation. The aim of the study is to investigate the effect of a high-calorie diet on the development of obesity, reproductive status hormone levels and behavioral features of male Wistar rats, as well as the possibility of normalizing the identified shifts with non-medicinal options for obesity correction. Experiments were performed on 80 sexually mature male Wistar rats for 16 weeks and included 6 groups of animals, taking into account the diet (standard vivarium diet, highcalorie diet and transition from a high-calorie diet to a standard diet at the 2nd stage of the experiment) with or without the moderate physical activity in the form of treadmill running at the 2nd stage – the last 8 weeks of the experiment. A longterm high-caloric diet (16 weeks) caused visceral obesity, elevated glucose, cholesterol and triglyceride levels, dramatically decreased serum testosterone and estradiol levels, and depression manifestations in the Porsolt test in male Wistar rats. Successful correction of obesity, metabolic shifts and depressive behavior in rats was achieved by switching to a balanced diet during the last 8 weeks of the experiment. Normalization of testosterone and estradiol levels against the background of an increased serum luteinizing hormone level occurred in rats receiving a high-calorie diet (16 weeks) with the connection of physical exercise during the last 8 weeks of the experiment. Complex correction of obesity, which included the transition to a standard diet and exercise during the last 8 weeks of the experiment, led to a dramatic 2-fold increase in testosterone levels compared to control and a hyperactive phenotype in male Wistar rats. There is a close relationship between the depression development and testosterone levels in obesity and its correction.

ожирениефизические нагрузкиполовые гормонытест Порсолтаobesityexercisesex hormonesPorsolt testReferencesLainez, N. M. Obesity, neuroinflammation, and reproductive function / N. M. Lainez, D. Coss // Endocrinology. – 2019. – Vol. 160, N 11. – P. 2719–2736. https://doi.org/10.1210/en.2019-00487Lainez N. M., Coss D. Obesity, neuroinflammation, and reproductive function. Endocrinology, 2019, vol. 160, no. 11, pp. 2719–2736. https://doi.org/10.1210/en.2019-00487Ожирение как фактор нарушения сперматогенеза (экспериментальное исследование) / А. А. Артамонов [и др.] // Андрология и генитальная хирургия. – 2020. – Т. 21, № 2. – С. 36–43. https://doi.org/10.17650/2070-9781-2020-21-2-36-43Artamonov A. A., Bogolyubov S. V., Eliseeva T. I., Pozdnyakov O. B., Astakhova A. V. Obesity as a factor in spermatogenesis disorders (experimental study). Andrology and Genital Surgery, 2020, vol. 21, no. 2, pp. 36–43 (in Russian). https://doi.org/10.17650/2070-9781-2020-21-2-36-43Мазо, Г. Э. Механизмы формирования коморбидности депрессии и ожирения / Г. Э. Мазо, А. О. Кибитов // Обозрение психиатрии и медицинской психологии. – 2018. – № 1. – С. 65–78.Mazo G. E., Kibitov A. O. Mechanisms of formation of comorbidity depression and obesity. Obozrenie psikhiatrii i meditsinskoi psikhologii = Review of Psychiatry and Medical Psychology, 2018, no. 1, pp. 65–78 (in Russian).Exercício físico e obesidade mórbida: uma revisão sistemática / S. J. Fonseca-Junior [et al.] // Arq. Bras. Cir. Dig. – 2013. – Vol. 26, N 1. – P. 67–73. https://doi.org/10.1590/S0102-67202013000600015Fonseca-Junior S. J., Sá C. G. A. B., Rodrigues P. A. F., Oliveira A. J., Fernandes-Filho J. Exercício físico e obesidade mórbida: uma revisão sistemática. Arquivos Brasileiros de Cirurgia Digestiva, 2013, vol. 26, no. 1, pp. 67–73 (in Portuguese). https://doi.org/10.1590/s0102-67202013000600015Exercise decreases lipogenic gene expression in adipose tissue and alters adipocyte cellularity during weight regain after weight loss / E. D. Giles [et al.] // Front. Physiol. – 2016. – Vol. 7. – Art. 32. https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00032Giles E. D., Steig A. J., Jackman M. R., Higgins J. A., Johnson G. C., Lindstrom R. C., MacLean P. S. Exercise decreases lipogenic gene expression in adipose tissue and alters adipocyte cellularity during weight regain after weight loss. Frontiers in Physiology, 2016, vol. 7, art. 32. https://doi.org/10.3389/fphys.2016.00032Impacts of exercise intervention on various diseases in rats / R. Wang [et al.] // J. Sport Health Sci. – 2020. – Vol. 9, N 3. – P. 211–227. https://doi.org/10.1016/j.jshs.2019.09.008Wang R., Tian H., Guo D., Tian Q., Yao T., Kong X. Impacts of exercise intervention on various diseases in rats. Journal of Sport and Health Science, 2020, vol. 9, no. 3, pp. 211–227. https://doi.org/10.1016/j.jshs.2019.09.008Experimental models of metabolic syndrome in rats / S. Gancheva [et al.] // Scripta Scientifica Medica. – 2015. – Vol. 47, N 2. – P. 14–21. https://doi.org/10.14748/ssm.v47i2.1145Gancheva S., Zhelyazkova-Savova M., Galunska B., Chervenkov T. Experimental models of metabolic syndrome in rats. Scripta Scientifica Medica, 2015, vol. 47, no. 2, pp. 14–21. https://doi.org/10.14748/ssm.v47i2.1145Castagne, V. Behavioral assessment of antidepressant activity in rodents / V. Castagne, P. Moser, R. D. Porsolt // Methods of Behavior Analysis in Neuroscience / ed. J. J. Buccafusco. – 2nd ed. – Boca Raton, 2009. – Ch. 6.Castagné V., Moser P., Porsolt R. D. Behavioral assessment of antidepressant activity in rodents. Methods of Behavior Analysis in Neuroscience. 2nd ed. Boca Raton, 2009, ch. 6.Scott, K. A. Effects of chronic social stress on obesity / K. A. Scott, S. J. Melhorn, R. R. Sakai // Curr. Obes. Rep. – 2012. – Vol. 1, N 1. – P. 16–25. https://doi.org/10.1007/s13679-011-0006-3Scott K. A., Melhorn S. J., Sakai R. R. Effects of chronic social stress on obesity. Current Obesity Reports, 2012, vol. 1, no. 1, pp. 16–25. https://doi.org/10.1007/s13679-011-0006-3Stimulatory effect of lactate on testosterone production by rat Leydig cells / H. Lin [et al.] // J. Cell. Biochem. – 2001. – Vol. 83, N 1. – P. 147–154. https://doi.org/10.1002/jcb.1213Lin H., Wang S. W., Wang R. Y., Wang P. S. Stimulatory effect of lactate on testosterone production by rat Leydig cells. Journal of Cellular Biochemistry, 2001, vol. 83, no. 1, pp. 147–154. https://doi.org/10.1002/jcb.1213Downregulation of leptin receptor and kisspeptin/GPR54 in the murine hypothalamus contributes to male hypogonadism caused by high-fat diet-induced obesity / L. Zhai [et al.] // Endocrine. – 2018. – Vol. 62, N 1. – P. 195–206. https://doi. org/10.1007/s12020-018-1646-9Zhai L., Zhao J., Zhu Y., Liu Q., Niu W., Liu C., Wang Y. Downregulation of leptin receptor and kisspeptin/GPR54 in the murine hypothalamus contributes to male hypogonadism caused by high-fat diet-induced obesity. Endocrine, 2018, vol. 62, no. 1, pp. 195–206. https://doi.org/10.1007/s12020-018-1646-9Leptin and inflammatory factors play a synergistic role in the regulation of reproduction in male mice through hypothalamic kisspeptin-mediated energy balance / B. Chang [et al.] //. Reprod. Biol. Endocrinol. – 2021. – Vol. 19, N 12. – P. 1–13. https://doi.org/10.1186/s12958-021-00698-0Chang B., Song C., Gao H., Ma T., Li T., Ma Q., Yao T., Wang M., Li J., Yi X., Tang D., Cao S. Leptin and inflammatory factors play a synergistic role in the regulation of reproduction in male mice through hypothalamic kisspeptin-mediated energy balance. Reproductive Biology and Endocrinology, 2021, vol. 19, no. 1, pp. 1–13. https://doi.org/10.1186/s12958-02100698-0Aerobic exercise training increases testosterone production in the testis in OLETF rats / H. Kumagai [et al.] // FASEB J. – 2016. – Vol. 30, N S1. – P. 1288.10.Kumagai H., Zempo‐Miyaki A., Myoenzono K., Maeda S. Aerobic exercise training increases testosterone production in the testis in OLETF rats. FASEB Journal, 2016, vol. 30, pp. 1288.10.Celec, P. On the effects of testosterone on brain behavioral functions / P. Celec, D. Ostatnikova, J. Hodosy // Front. Neurosci. – 2015. – Vol. 9. – Art. 12. https://doi.org/10.3389/fnins.2015.00012Celec P., Ostatníková D., Hodosy J. On the effects of testosterone on brain behavioral functions. Frontiers in Neuroscience, 2015, vol. 9, art. 12. https://doi.org/10.3389/fnins.2015.00012Testosterone boosts physical activity in male mice via dopaminergic pathways / F. Jardi [et al.] // Sci. Rep. – 2018. – Vol. 8, N 1. – Art. 957. https://doi.org/10.1038/s41598-017-19104-0Jardí F., Laurent M. R., Kim N., Khalil R., De Bundel D., van Eeckhaut A., van Helleputte L., Deboel L., Dubois V., Schollaert D., Decallonne B., Carmeliet G., van den Bosch L., D’Hooge R., Claessens F., Vanderschueren D. Testosterone boosts physical activity in male mice via dopaminergic pathways. Scientific Reports, 2018, vol. 8, no. 1, art. 957. https://doi.org/10.1038/s41598-017-19104-0

The authors declare that there are no conflicts of interest present.