Роль тестостерона в репродуктивной системе животных (обзор)

Тестостерон – это гормон, который, главным образом, образуется в клетках Лейдига, прилегающих к семенных канальцам семенника, а также в яичниках и коре надпочечников [1, 5, 6]. Выработка тестостерона регулируется гипоталамо-гипофизарной системой под руководством гонадотропин-рилизинг гормона (ГнРГ) и лютеинизирующего гормона (ЛГ), между которыми существует отрицательная обратная связь [5-6]. Кроме ГнРГ и ЛГ, тестостерон взаимосвязан и с мелатонином [14], окситоцином [15], а также тиреоидными гормонами [16]. Тестостерон оказывает значительное влияние на организм животных: способствует росту и созреванию костной ткани [17], предотвращает окислительное повреждение мозга [19-20], влияет на обмен веществ [21], а также на поведение животных [23]. Результаты многочисленных исследований свидетельствуют о важной роли данного гормона в сперматогенезе. Тестостерон, связываясь с рецептором андрогена, регулирует пролиферацию и созревание клеток Сертоли, поддерживает целостность гематоэнцефалического барьера, регулирует мейотические и постмейотические процессы половых клеток [27-30]. Противоречивым вопросом является влияние гормона на криорезистентность спермы: некоторые авторы выделяют отрицательное влияние тестостерона [32-33], а другие, напротив, указывают на его благоприятное воздействие [34]. У самок тестостерон, совместно с другими андрогенами изменяет активность их рецепторов, а также взаимодействует с факторами роста [36]. Исследования показывают, что тестостерон, совместно с ЛГ, способен стимулировать выработку прогестерона [37]. Известно, что многие факторы оказывают влияние на динамику тестостерона в крови. Например, с течением возраста у быков происходит снижение андрогенов в крови [41], однако у взрослых баранов содержание тестостерона выше в 1,8 раз, чем у более молодых особей [43]. Другим фактором является кормление животных: исследования показывают, что диета с более высоким содержанием белка способствует положительному влиянию на животных, а также повышает уровень тестостерона [44-45]. Кроме этого, тепловой стресс подавляет экспрессию ферментов, участвующих в синтезе тестостерона [47].

1. Джафаров М. Х. Стероиды. Строение, получение, свойства и биологическое значение, применение в медицине и ветеринарии: учебное пособие / М. Х. Джафаров, С. Ю. Зайцев, В. И. Максимов// Санкт-Петербург: Лань, 2022. — 288 с.

2. Zirkin B.R. Leydig cells: formation, function, and regulation / B.R. Zirkin, V. Papadopoulos // Biology of Reproduction – 2018. – Vol. 99(1). – P. 101-111

3. Ye L. Inhibitors of testosterone biosynthetic and metabolic activation enzymes / L. Ye, Z.J. Su, R.S. Ge // Molecules. – 2011. – 16: 9983-10001

4. Gerald T. Testosterone and the Androgen Receptor / T. Gerald, G. Raj // Urologic Clinics of North America. – 2022. – Vol. 4(4). – P. 603-614

5. Дюльгер Г. П. Физиология размножения и репродуктивная патология собак : учебное пособие для вузов / Г. П. Дюльгер, П. Г. Дюльгер // 5-е изд., стер. — Санкт-Петербург: Лань, 2024. — 236 с.

6. Tilbrook A.J. Negative feedback regulation of the secretion and actions of GnRH in male ruminants / A.J. Tilbrook, I.J. Clarke // Journal of reproduction and fertility. – 1995. –49. – P. 297-306

7. Kazmi S.R.H. Luteinizing Hormone Deficiency / S. R. H. Kazmi, A. S. Can // StatPearls. – 2024.

8. Bhattacharya I. Revisiting the gonadotropic regulation of mammalian spermatogenesis: evolving lessons during the past decade / I. Bhattacharya, S. Dey, A. Banerjee // Frontiers in Endocrinology. – 2023. – Vol. 14:1110572

9. Guo H. Cyclin-dependent kinase inhibitor 1B acts as a novel molecule to mediate testosterone synthesis and secretion in mouse Leydig cells by luteinizing hormone (LH) signaling pathway / H. Guo., X. Luo, L. Sun et al. // In Vitro Cellular and Developmental Biology – Animal. – 2021. – Vol. 57. – P. 742-752

10. Ma T.H. Luteinizing hormone receptor splicing variants in bovine Leydig cells / T. H. Ma, Q. H. Xiong, B. Yuan et al. // Genetics and Molecular Research. – 2012. – Vol. 11(2). – P. 1721-1730

11. Griffin D.K. Transcriptional profiling of luteinizing hormone receptor-deficient mice before and after testosterone treatment provides insight into the hormonal control of postnatal testicular development and Leydig cell differentiation / D.K. Griffin, P.J. Ellis, B. Dunmore et al. // Biology of Reproduction. – 2010. – Vol. 6. – P. 1139-1150

12. Li C. Melatonin and male reproduction / C. Li, X. Zhou // Clinica Chimica Acta. – 2015. – Vol 446. – P. 175-180

13. Yang M. Melatonin promotes male reproductive performance and increases testosterone synthesis in mammalian Leydig cells / M. Yang, S. Guan, J. Tao et al. // Biology of Reproduction. – 2021. – Vol. 104(6). – P. 1322-1336

14. Yamamoto S. New discoveries on the interaction between testosterone and oxytocin in male rats - Testosterone-mediated effects of oxytocin in the prevention of obesity / S. Yamamoto, R. Arakaki, H. Noguchial. // Physiology and Behavior. – 2023. – Vol. 266: 114199

15. Chiao Y.C. Regulation of thyroid hormones on the production of testosterone in rats / Y. C. Chiao, H. Y. Lee, S.W. Wang et al. // Journal of Cellular Biochemistry. – 1999. – Vol. 73(4). – P. 554-562

16. Reis C.L.B. Testosterone suppression impacts craniofacial growth structures during puberty : An animal study / C. L. B. Reis, de Fátima Pereira Madureira M., C. L. R. Cunha et al. // Journal of Orofacial Orthopedics. – 2023. – Vol. 84(5). – P. 287-297

17. Saki F. The effect of testosterone itself and in combination with letrozole on bone mineral density in male rats / F. Saki, S. R. Kasaee, F. Sadeghian et al. // Journal of Bone and Mineral Metabolism. – 2019. –Vol. 37(4). – P. 688-675

18. Filová B. The effect of testosterone on the formation of brain structures. Cells Tissues Organs / B. Filová, D. Ostatníková, P. Celec et al.// Cells Tissues Organs. – 2013. – Vol. 197(3). – P. 169-177

19. Son S.W. Testosterone depletion increases the susceptibility of brain tissue to oxidative damage in a restraint stress mouse model / S.W. Son, J.S. Lee, H. G. Kim et al. // Journal of Neurochemistry. – 2016. – Vol. 136(1). – P. 106-117

20. Cai Z. Effect of testosterone deficiency on cholesterol metabolism in pigs fed a high-fat and high-cholesterol diet / Z. Cai, H. Xi, Y. Pan et al. // Lipids in Health and Disease. – 2015.- Vol. 14: 18

21. Васильев Ю.Г. Патологическая физиология / Ю. Г. Васильев, Е. И. Трошин, Д. С. Берестов, Р. О. Васильев. — 2-е изд., стер. — Санкт-Петербург: Лань, 2024. — 528 с.

22. Perkins A. The ram as a model for behavioral neuroendocrinology / A. Perkins, C.E. Roselli // Hormones and Behavior. – 2007. – Vol. 52(1). – P. 70-77

23. Ren Z. Effects of testosterone dose on depression-like behavior among castrated adult male rats / Z. Ren, L. Xiao, Y. Xie et al.// Psychoneuroendocrinology. – 2024. – Vol. 165: 107046

24. Lynn S.E. Behavioral insensitivity to testosterone: Why and how does testosterone alter paternal and aggressive behavior in some avian species but not others? / S.E. Lynn // General and Comparative Endocrinology. – 2008. – Vol. 157 (3). – P. 233-240

25. SengerP.L. Pathways to pregnancy and parturition / P.L. Senger //published by Current Conceptions, Inc., 1610, NE, Eastgate Blvd., Pullman. – 2003. – 373 p.

26. Zhang F.P. The low gonadotropin-independent constitutive production of testicular testosterone is sufficient to maintain spermatogenesis / F.P. Zhang, T. Pakarainen, M. Poutanen // Proceedings of the National Academy of Sciences. – 2003. – Vol. 100(23). – P. 13692-13697

27. Pakarainen T. Testosterone Replacement Therapy Induces Spermatogenesis and Partially Restores Fertility in Luteinizing Hormone Receptor Knockout Mice / T. Pakarainen, F.P. Zhang, S. Mäkelä et al.// Endocrinology. – 2005. – Vol. 146 (2). – P. 596-606

28. Dohle G.R. Androgens and male fertility / G.R. Dohle, M. Smit, R.F. Weber // World Journal of Urology. – 2003. – Vol. 21(5). – P. 341.345

29. Wang J. M. What Does Androgen Receptor Signaling Pathway in Sertoli Cells During Normal Spermatogenesis Tell Us? / J. M. Wang, Z.F. Li, W.X. Yang // Frontiers of Endocrinology. – 2022. – Vol. 13: 838858

30. Hasani N. Spermatogenesis disorder is associated with mutations in the ligand-binding domain of an androgen receptor / N. Hasani, A. Mohseni Meybodi, A. Rafaee et al. // Andrologia. – 2019. – Vol. 51(10): 13376

31. Bóveda P. Influence of circulating testosterone concentration on sperm cryoresistance: The ibex as an experimental mode / P. Bóveda, M.C. Esteso, R. Velázquez et al. // Andrology. – 2021. – Vol. 9(4). – P. 1242-1253

32. Martínez-Fresneda L. In vitro supplementation of testosterone or prolactin affects spermatozoa freezability in small ruminants / L. Martínez-Fresneda, E. O'Brien, A. López Sebastián // Domestic Animal Endocrinology. – 2022. – Vol. 72: 106372

33. Flores-Gil V.N. Influence of testosterone administration at the end of the breeding season on sperm cryoresistance in rams (Ovis aries) and bucks (Capra hircus) / V.N. Flores-Gil, M.G. Millan de la Blanca, R. Velázquez // Domestic Animal Endocrinology. – 2022. – Vol. 72: 106425

34. Kishik W.H. Interrelationship between ram plasma testosterone level and some semen characteristics / W.H. Kishik // Slovak Journal of Animal Science. – 2008. – Vol. 41 (2)

35. Pope W.F. Androgens in female pig reproduction: actions mediated by the androgen receptor / W.F. Pope, H. Cardenas // Bioscientifica Proceedings. –2005. – Vol. 17

36. Rangel P.L. Testosterone directly induces progesterone production and interacts with physiological concentrations of LH to increase granulosa cell progesterone production in laying hens (Gallus domesticus) / P.L. Rangel, A.] Rodríguez, C.G. Gutierrez // Animal Reproduction Science. – 2007. – Vol. 102 (1-2). – P. 56-65

37. Li M. Testosterone potentially triggers meiotic resumption by activation of intra-oocyte SRC and MAPK in porcine oocytes / M. Li, J. S. Ai, B. Z. Xu et al. // Biologu of Reproduction. – 2008. – Vol. 79(5). – P. 897-905

38. Lamm C.G. Masculinization of the distal tubular and external genitalia in female sheep with prenatal androgen exposure / C. G. Lamm, P. M. Hastie, N. P. Evans et al. // Veterinary Pathology. –2011. – Vol. 49(3). – P. 546-551

39. Wolf C. J. Effects of Prenatal Testosterone Propionate on the Sexual Development of Male and Female Rats: A Dose-Response Study / C. J. Wolf, A. Hotchkiss, J. S. Ostby et al. // Toxicological Sciences. – 2002. – Vol. 65 (1). – P. 71-86

40. Rawlings N. Sexual maturation in the bull / N. Rawlings, A. C. O. Evans, R. K. Chandolia // Reproduction in Domestic Animals. – 2008. – 43(2). – 295-301

41. Baharun A. Correlation between age, testosterone and adiponectin concentrations, and sperm abnormalities in Simmental bulls / A. Baharun, S. Said, R. I. Arifiantini et al. // Veterinary World. – 2021. – Vol. 14(8). – P. 2124-2130

42. Hedia M. Ageing affects plasma steroid concentrations and testicular volume, echotexture and haemodynamics in rams / M. Hedia, A. El-Shalofy // Andrologia. – 2022. – Vol. 54(1): 14309

43. Тарасенко Е.И. Содержание и изменчивость тестостерона у взрослых и молодых баранов романовской породы/ E.И. Тарасенко, Т.В. Коновалова, О.С. Короткевич и др. // Вестник НГАУ. – 2022. – 4. – С. 213-224.

44. Ghorbankhani F. Effect of nutritional state on semen characteristics, testicular size and serum testosterone concentration in Sanjabi ram lambs during the natural breeding season/ F. Ghorbankhani, M. Souri, M. M. Moeini et al. // Animal Reproduction Science. – 2015. – Vol. 153. –P. 22-28

45. Hamed C. H. Effect of dietary protein on lipid profile and testosterone of Karadi male lambs / C. H. Hamed, M. K. Arf // International Journal of Health Sciences. – 2022. – Vol. 6(S6). – P. 7230-7238

46. Brito L.F. Effect of feed restriction during calfhood on serum concentrations of metabolic hormones, gonadotropins, testosterone, and on sexual development in bulls / L. F. Brito, A. D. Barth, N. C. Rawlings et al. // Reproduction. – 2007. – Vol. 134(1). – P. 171-181

47. Wang K. Impacts of elevated temperature on morphology, oxidative stress levels, and testosterone synthesis in ex vivo cultured porcine testicular tissue / K. Wang, Z. Li, Y. Li // Theriogenology. – 2023. – Vol. 212. – P. 181-188

48. Shen H. Effects of elevated ambient temperature and local testicular heating on the expressions of heat shock protein 70 and androgen receptor in boar testes / H. Shen, X. Fan, Z. Zhang et al. // Acta Histochemica. – 2019. – Vol. 121(3). – P. 297-302