Соотношение анаболиков и андрогенов: введение

Анаболические андрогенные стероиды (ААС) обладают анаболическими и андрогенными свойствами, отсюда и название. В целом анаболическими свойствами считаются эффект наращивания мышечной массы и стимулирующий эффект на минеральную плотность костей (МПКТ). Большинство других их эффектов считаются андрогенными эффектами, такими как их воздействие на предстательную железу, костный мозг, сердце, гипоталамус и гипофиз и т. д. В целом, эти эффекты считаются нежелательными. Например, метаанализ показал, что увеличение гематокрита (% объема крови, занимаемого эритроцитами) является наиболее частым побочным эффектом, связанным с заместительной терапией тестостероном [1]. Другая проблема андрогенов заключается в том, что они способны вызывать рост рака предстательной железы. Таким образом, одним из методов лечения рака предстательной железы является терапия депривации андрогенов. Однако, важно отметить, что существует предел способности андрогенов стимулировать рост рака предстательной железы. Это означает, что до определенных концентраций андрогены будут стимулировать рост, но выше этого они не будут иметь никакого дальнейшего эффекта. Рецепторы андрогенов насыщаются. И это на самом деле то, что, по-видимому, уже имеет место при низких концентрациях тестостерона, в низком гипогонадном диапазоне (это описывается моделью насыщения [2]). Я вернусь к этому вопросу позже, когда буду обсуждать известный анализ, который используется для оценки соотношения анаболиков и андрогенов. Рецепторы андрогенов насыщаются. И это на самом деле то, что, по-видимому, уже имеет место при низких концентрациях тестостерона, в низком гипогонадном диапазоне (это описывается моделью насыщения [2]). Я вернусь к этому вопросу позже, когда буду обсуждать известный анализ, который используется для оценки соотношения анаболиков и андрогенов. Рецепторы андрогенов насыщаются. И это на самом деле то, что, по-видимому, уже имеет место при низких концентрациях тестостерона, в низком гипогонадном диапазоне (это описывается моделью насыщения [2]). Я вернусь к этому вопросу позже, когда буду обсуждать известный анализ, который используется для оценки соотношения анаболиков и андрогенов.

Идея отношения анаболиков к андрогенам состоит в том, чтобы обеспечить соотношение того, как ААС сравниваются друг с другом с точки зрения их анаболической и андрогенной активности. Так, например, можно взять тестостерон в качестве «индексного» стероида, назначив ему соотношение анаболических и андрогенных свойств 100 к 100 (или просто 1). Затем скажем, в результате какого-то эксперимента было установлено, что другой стероид имеет соотношение 400:200 (или всего 2). Это означает, что каждая молекула этого стероида в 4 раза более анаболическая, чем тестостерон, и только в два раза более андрогенная.

Довольно привлекательно, правда? Если вы хотите свести к минимуму риск андрогенных побочных эффектов, вы можете просто выбрать ААС с очень благоприятным соотношением анаболических и андрогенных свойств, и все готово. Тем не менее, существует так много проблем как с концепцией соотношения анаболиков и андрогенов, так и с тем, как оно определяется экспериментально, что все эти соотношения, которые вы найдете в Интернете или в литературе, чертовски бесполезны.

Анализ Гершбергера

Очень распространенным анализом, который используется для определения соотношения анаболических и андрогенных веществ, является так называемый анализ Гершбергера. Метод был впервые описан в 1953 году Хершбергером и его коллегами из Висконсинского университета [3]. Анализ работает следующим образом. Вы получаете кучу крыс и кастрируете их. Кастрация гарантирует, что у них будет очень мало эндогенного тестостерона, который может повлиять на результаты. После этого вы вводите ААС, соотношение анаболических и андрогенных свойств которых вы хотите узнать. Затем вы ждете некоторое время (8 дней в случае оригинальной статьи Гершбергера), а затем убиваете этих крыс, чтобы препарировать их и взвешивать мышцу, поднимающую задний проход, вентральную простату и семенные пузырьки. Увеличение веса мышцы, поднимающей задний проход, будет свидетельствовать об анаболической активности ААС.

Хотя это звучит разумно, с этим анализом связан ряд проблем. В первую очередь я хотел бы затронуть саму мышцу, поднимающую задний проход, которая, по сути, является дорсальной луковично-кавернозной мышцей [4]. Это мышца, являющаяся частью мужской репродуктивной системы, и поэтому ее ни в коем случае нельзя считать представителем скелетных мышц. Это сильно андрогензависимая мышца, и после кастрации она подвергается снижению веса со скоростью, сходной со скоростью денервационной атрофии в скелетных мышцах [5]. Одна только эта информация уже гарантирует, что анаболическая сторона «уравнения» ошибочна. Другая проблема заключается в том, что дорсальная бульбокавернозная мышца и семенные пузырьки по-разному реагируют на снижение концентрации ААС в физиологических пределах [6]. Как результат, экспериментально определенное соотношение будет зависеть от используемой дозы, а также от момента времени, когда проводятся измерения. Это хорошо показано на рисунке ниже, взятом из публикации Ван дер Виса [6]. В течение первых 3 дней концентрация ААС (в данном случае нандролона) достаточно высока, чтобы стимулировать рост как семенных пузырьков, так и дорсальной бульбокавернозной мышцы. Однако через три дня концентрация становится недостаточно высокой для поддержания роста семенных пузырьков, и они снова уменьшаются в размерах. Тем не менее бульбокавернозная мышца все еще достаточно стимулируется, чтобы продолжать увеличиваться в размерах. Таким образом, если бы вы определяли соотношение анаболиков и андрогенов на 3-й день, оно сильно отличалось бы от того, когда вы определяли его на 7-й день, несмотря на то, что это одно и то же соединение.

Это также подчеркивает, что разные органы реагируют по-разному в зависимости от концентрации соединения. И даже если бы существовал точный способ определения соотношения анаболиков и андрогенов, экстраполяция его за пределы физиологических концентраций была бы совершенно ошибочной. 

Другим недостатком является предположение, что рост вентральной части предстательной железы или семенных пузырьков отражает все другие андрогенные эффекты. Никогда не было никаких доказательств, подтверждающих это предположение. Андрогенные ткани довольно сильно отличаются друг от друга, и определенно нельзя ожидать, что одна ткань будет реагировать в той же степени, что и другая. На самом деле, помните, что я упоминал во введении о простате? Андрогены уже, по-видимому, прекращают дальнейшую стимуляцию простаты за пределами низкого гипогонадного диапазона. Действительно, объем предстательной железы остается неизменным, когда здоровые мужчины принимают 600 мг тестостерона энантата еженедельно в течение 20 недель [7]. Тем не менее, мы точно знаем, что при такой высокой дозировке начинают проявляться другие андрогенные побочные эффекты! Во всяком случае, это также выдвигает на первый план проблему самой концепции соотношения анаболиков и андрогенов. Одно соотношение никогда не может отразить дифференциальные реакции различных тканей на андрогены или сложность андрогенной реакции в конкретной ткани, чтобы иметь ценность. Разные ткани по-разному реагируют на ААС, как это можно представить одним числом?

Конечно, анализ Гершбергера проводится на крысах, а не на людях (слава богу). Это еще один недостаток — предполагать, что гомологичные ткани у человека реагируют на ААС так же, как у крысы. Весь анализ Гершбергера просто усеян недостатками, и это выше моего понимания, в то время как этот анализ все еще используется сегодня для скрининга потенциальных селективных модуляторов андрогенных рецепторов (SARM). Например, GlaxoSmithKline оценила тканевую селективность своего SARM GSK2881078 с использованием классического анализа Гершбергера [8].

Анализ относительной аффинности связывания (RBA)

В то время как анализ Гершбергера проводится в живом организме, анализы относительной аффинности связывания (RBA) выполняются в чашках Петри. Он рассматривает аффинность связывания соединений с рецептором андрогена (AR). В этом контексте сродство связывания относится к тому, насколько сильно анаболический стероид связывается с AR. Таким образом, RBA означает, насколько сильно один анаболический стероид связывается с AR по сравнению с другим. Или другими словами: относительно друг друга.

Принцип довольно прост. Вы получаете эталонный стероид, обычно метилтриенолон (R1811), и измеряете его аффинность связывания. Затем вы измеряете аффинность связывания других стероидов и выражаете данные относительно этого эталонного стероида. Таким образом, метилтриенолону присваивается RBA 1, поскольку он является эталонным соединением, а затем, если что-то еще связывается в два раза сильнее, ему присваивается RBA 2. Точно так же, если что-то еще связывается в два раза слабее, ему присваивается RBA 0,5. Вы можете сделать эти измерения в различных типах клеток. Один представляет скелетную мышцу, а другой представляет каким-то образом ее андрогенные эффекты (например, клетки предстательной железы). Таким образом, это вызывает некоторые из тех же возражений, что и анализ Гершбергера, как описано выше.

Во всяком случае, я собрал RBA для ряда популярных ААС, измеренные в тканях крысы и кролика, в таблице ниже [9]. Если бы вы исходили из этих результатов, у тестостерона было бы более благоприятное соотношение анаболических и андрогенных свойств, чем у нандролона. Смешно да? Это своего рода противоположность тому, что они видят в анализах Хершбергера. Это также немного удивительно, учитывая, что андрогенные эффекты тестостерона усиливаются в тканях, экспрессирующих 5α-редуктазу, из-за преобразования в более мощный андроген ДГТ. И наоборот, андрогенное действие нандролона ослабляется в тканях, экспрессирующих этот фермент, из-за превращения в менее мощный андроген дигидронандролон (ДГН) [10].

Еще одна вещь, которую эти данные точно показывают, — это межвидовые различия значений RBA. В мышцах крыс 1α-метил-ДГТ связывается с АР примерно в 3 раза слабее, чем тестостерон. Если вы посмотрите на данные по мышцам кролика, вы увидите обратное: 1α-метил-ДГТ связывается с АР примерно в 3 раза сильнее, чем тестостерон. Экстраполяция от одного вида животных к другому (крайне) проблематична, и, следовательно, экстраполяция от крысы, кролика или любого другого животного к людям.

Если вам интересно, почему DHT демонстрирует такой низкий RBA в мышцах кролика и крысы, это, скорее всего, связано с его быстрым распадом в мышечной ткани. ДГТ образует отличный субстрат для фермента 3α-HSD. Этот фермент расщепляет его до 3α-андростандиола, который очень слабо связывается с АР [11]. Это также происходит и у людей [12], и я думаю, именно поэтому вы не видите, чтобы кто-то циклировал с ДГТ. Это чертовски неэффективно, так как разрушается в мышечной ткани.

Последний момент, который необходимо сделать, заключается в том, что аффинность связывания не диктует его способность также модулировать экспрессию генов. Что, в конце концов, и есть то, о чем идет речь. Впрочем, это тоже можно экспериментально оценить. Это то, что делают анализы андроген-чувствительных репортерных генов (биоанализы AR). Насколько мне известно, первоначально эти биологические анализы использовались для выявления новых дизайнерских андрогенов в образцах мочи для противодействия допингу. Биоэссе AR, по сути, может продемонстрировать, содержит ли образец что-то, что может активировать рецептор андрогена и инициировать транскрипцию гена. Для противодействия допингу это очень полезно. В конце концов, вы можете показать, что образец мочи содержит что-то, что активирует АР, не зная химической структуры используемого соединения.

Так или иначе, один из таких тестов был разработан группой голландских ученых [13]. Ученые использовали биоанализ под названием «Андроген-чувствительная химически активируемая экспрессия люциферазы» (AR CALUX). Они взяли клеточную линию остеосаркомы человека и совместно трансфицировали ее человеческим AR и репортерным геном люциферазы, который находится под транскрипционным контролем элементов ответа на андрогены (ARE). Это означает, что когда AR активируется, начинает экспрессироваться фермент люцифераза. Этот фермент производит биолюминесценцию, или, проще говоря, свет. И свет можно измерить. Таким образом, степень биолюминесценции представляет собой степень активации рецепторов андрогенов.

Затем ученые приступили к тестированию ряда известных ААС с помощью биоанализа AR CALUX. Подобно RBA, вы можете рассчитать относительную эффективность с точки зрения активации рецепторов (REP). И не только ученые сделали это для AR, они также сделали это для рецептора прогестерона (PR), обеих изоформ рецептора эстрогена (ERα и ERβ) и глюкокортикоидного рецептора (GR). Я перечислил REP некоторых (популярных) ААС в таблице ниже.

Позвольте мне выделить REP тестостерона и DHT для AR. REP тестостерона примерно в 5 раз ниже, чем REP DHT. Что это нам говорит? Этот ДГТ не расщепляется в клеточной линии, которую они использовали, как в реальном мире в скелетных мышцах. Таким образом, метаболизм, который обычно происходит в скелетных мышцах, не происходит в этой клеточной линии. Эта проблема делает недействительными результаты этого биоанализа для тех ААС, которые метаболизируются в скелетных мышцах, таких как ДГТ, но, вероятно, также и метенолон (примоболан). Другая проблема заключается в том, что экспрессия генов сложна (и это еще мягко сказано). AR регулирует огромное количество генов. Если два соединения увеличивают транскрипцию определенного гена в одинаковой степени, это не обязательно означает, что эти два соединения в равной степени модулируют транскрипцию других генов. Конечно, было бы неудивительно, если бы в той или иной степени была корреляция, но эти биоанализы лишь рисуют приблизительную картину. Хотя вполне вероятно, что эта приблизительная картина более точна, чем у RBA. Тем не менее, на сегодняшний день биоанализы AR не проводились на нескольких клеточных линиях различных (чувствительных к андрогенам) тканей, чтобы предоставить нам «новые» соотношения анаболиков и андрогенов.

Вывод

Как анализ Гершбергера, так и исследования, оценивающие RBA ААС в различных тканях, имеют серьезные недостатки. Более того, следует придерживаться концепции числа, отражающего комплексность анаболических и андрогенных свойств. Одно соотношение просто не может отразить дифференциальные ответы различных тканей на андрогены, а также сложность андрогенного ответа в конкретной ткани, чтобы иметь ценность. Возможно, «профиль активности», описывающий андрогенное действие на ткань, был бы более подходящим. Что-то подобное было предложено для описания того, как будет выглядеть идеальный SARM для лечения определенного состояния. Однако количественно определить андрогенное действие на ткань чрезвычайно сложно, если вообще возможно. Возможно, что AR Bioassays, проведенные в клеточных линиях интересующих тканей, могут иметь некоторую прогностическую клиническую ценность. В конце концов, клинические испытания необходимы для демонстрации (степени) нежелательных явлений, возникающих при использовании определенного соединения.

Рекомендации

1. Калоф, Ольга М. и др. «Нежелательные явления, связанные с заместительной терапией тестостероном у мужчин среднего и старшего возраста: метаанализ рандомизированных плацебо-контролируемых исследований». Журналы геронтологии, серия A: биологические науки и медицинские науки 60.11 (2005): 1451-1457.
2. Моргенталер, Авраам и Абдулмагед М. Трейш. «Сдвиг парадигмы тестостерона и рака простаты: модель насыщения и пределы андроген-зависимого роста». Европейская урология 55.2 (2009): 310-321.
3. Хершбергер, Л.Г., Эльва Г. Шипли и Роланд К. Мейер. «Миотрофическая активность 19-нортестостерона и других стероидов, определенная модифицированным методом мышц, поднимающих задний проход». Труды Общества экспериментальной биологии и медицины 83.1 (1953): 175-180.
4. Хейс, Кит Дж. «Так называемый «леватор ани» крысы». Европейский журнал эндокринологии 48.3 (1965): 337-347.
5. Гори, Зина, К. Пеллегрино и Мария Поллера. «Кастрационная атрофия дорсальной бульбокавернозной мышцы крысы: электронно-микроскопическое исследование». Экспериментальная и молекулярная патология 6.2 (1967): 172-198.
6. Ван дер Вис, Дж. «Влияние базовой фармакологии на терапию эфирами нандролона». Европейский журнал эндокринологии 110.3_Suppla (1985): S38-S44.
7. Бхасин, Шалендер и др. «Влияние добавок тестостерона с двойным ингибитором 5α-редуктазы и без него на безжировую массу у мужчин с подавленной выработкой тестостерона: рандомизированное контролируемое исследование». Джама 307.9 (2012): 931-939.
8. Нил, Дэвид и др. «GSK2881078, SARM, вызывает дозозависимое увеличение мышечной массы у здоровых пожилых мужчин и женщин». Журнал клинической эндокринологии и метаболизма 103.9 (2018): 3215-3224.
9. Саарток, Тону, Эрик Дальберг и ЯН-ОКЕ ГУСТАФСОН. «Относительная аффинность связывания анаболо-андрогенных стероидов: сравнение связывания с рецепторами андрогенов в скелетных мышцах и простате, а также с глобулином, связывающим половые гормоны». Эндокринология 114.6 (1984): 2100-2106.
10. Бергинк, Э.В. и др. «Сравнение свойств связывания рецепторов нандролона и тестостерона в условиях in vitro и in vivo». Журнал биохимии стероидов 22.6 (1985): 831-836.
11. Джин, Йи и Тревор М. Пеннинг. «Стероидные 5α-редуктазы и 3α-гидроксистероидные дегидрогеназы: ключевые ферменты метаболизма андрогенов». Передовая практика и исследования клинической эндокринологии и метаболизма 15.1 (2001): 79-94.
12. Беккер, Х., и др. «Поглощение и метаболизм 3H-тестостерона и 3H-5α-дигидротестостерона in vivo при доброкачественной гипертрофии предстательной железы человека». Европейский журнал эндокринологии 71.3 (1972): 589-599.
13. Хаутман, Корин Дж. и др. «Выявление злоупотребления анаболическими андрогенными стероидами при допинг-контроле с использованием биоанализа репортерного гена млекопитающих». Analytica chimica acta 637.1-2 (2009): 247-258