Szinergizmus a pszichoszociális és metabolikus stresszorok között: hatás a reprodukciós funkcióra cynomolgus majmokban

Absztrakt

a stressz okozta reproduktív diszfunkció klinikailag elismert formái közé tartozik a funkcionális hipotalamusz amenorrhoea (FHA), az anorexia nervosa, a bulimia nervosa és a testmozgással összefüggő amenorrhoea. A reproduktív kompromisszum ezen formáinak közeli oka a reproduktív tengely felé vezető központi hajtás funkcionális és elméletileg reverzibilis csökkenése, amelyet a hipotalamusz neuroendokrin hormon gonadotropin-felszabadító hormon (GnRH) biztosít. A stressz okozta reproduktív diszfunkció klinikai formáinak jelenléte növeli más betegségek kockázatát, beleértve a szív- és érrendszeri betegségeket, az oszteoporózist, a depressziót és más pszichiátriai betegségeket, valamint a meddőséget (1, 15, 20, 28). A terhesség alatti stressz expozíció negatív hatással lehet a magzat fejlődésére is. A magzat lehetséges következményei közé tartozik a koraszülés, a gyenge idegfejlődés és a veszélyeztetett pszichoszociális fejlődés (26, 31, 35).

Ezen megfigyelések alapján teszteltük azt a hipotézist, miszerint az anyagcsere és a pszichoszociális stresszorok kombinációja szinergikusan hat a reproduktív funkció nagyobb károsodásához, mint ami akkor következne be, ha az egyén egyedül egyedüli stresszt okozna. Ennek a hipotézisnek a tesztelésére egy nőstény cynomolgus majmot (Macaca fascicularis), amelyek havi menstruációs ciklusokat mutatnak szezonális eltérés nélkül, akárcsak a nők. Stresszparadigmáinkat a pszichoszociális stressz enyhe szintjeire, valamint az FHA-val kezelt nők által jelentett étrendi és testmozgási szokásokra modelleztük (5, 17, 25).

Állatok.

Ehhez a kísérlethez huszonhét nőstény cynomolgus majmot használtak, testsúlya 2,72–5,26 kg. A majmokat a Pittsburghi Egyetem Prímkutató Laboratóriumában helyezték el egyedi ketrecekben. A lámpák 0700 és 1900 között égtek; a hőmérsékletet 24 ± 2 ° C-on tartottuk. Az állatokat egyetlen napi étkezéssel etették 1100-kor (~ 300 kcal, 5045 chow; Ralston-Purina, St. Louis, MO) és negyed darab friss gyümölcsöt (~ 25 kcal) délután. Hetente körülbelül kétszer kaptak új cikkeket, például játékokat vagy nem kalóriatartalmú ételeket egy pszichológiai gazdagító program keretében, az Egyesült Államok Mezőgazdasági Minisztériumának irányelveivel összhangban. A víz ad libitum volt. A táplálékfelvételt naponta rögzítették. A kísérleteket a Pittsburghi Egyetem Intézményi Állattenyésztési és Felhasználási Bizottsága vizsgálta felül és hagyta jóvá.

Kísérleti protokoll.

1. ábra.A kísérleti terv vázlatos rajza. Valamennyi kísérleti csoportot 2 menstruációs cikluson át tanulmányoztuk a kísérleti beavatkozások megkezdése előtt [Kontroll (C) 1 és C2], majd 2 menstruációs ciklust, amelyek során specifikus beavatkozásokat hajtottak végre (E3 és E4).

Vérmintagyűjtés.

A szérum LH, FSH, ösztradiol (E2) és progeszteron (P4) vérmintáit ébren lévő állatoktól minden második napon, a testmozgás előtt, az egész vizsgálat során összegyűjtöttük, a korábban leírtak szerint (38). A mintákat 1 órán át hagytuk szobahőmérsékleten, 2 órán át hűtöttük, majd 10 percig 2500 fordulat/perc sebességgel centrifugáltuk. A szérumot ezután -20 ° C-on üvegcsékben tárolták, amíg a vizsgálatokat elvégezték. Az állatok 6 hétenként 0,5 cm 3 intramuszkuláris injekciót kaptak vas-dextránból a normális hematokrit fenntartása érdekében. A majmokat minden egyes vérminta-gyűjtéskor lemértük.

A reproduktív funkció monitorozása.

Valamennyi állat korábban hozzászokott a menstruáció napi ellenőrzéséhez, vagyis pamutvégű applikátorral megtapogatta a hüvely területét. A vizsgálat során a ciklus 1. napját tekintették a menstruáció első napjának. Mindegyik majmot a vizsgálat előtt addig figyeltük, amíg legalább három normális menstruációs ciklusa nem volt. A ciklus normálisnak tekinthető, ha ovulációs, 25–44 napos, közepes ciklusú E2, LH és FSH túlfeszültségeket mutat, és a luteális P4> 1 ng/ml emelkedést mutat. Noha a majmok átlagos ciklushossza ebben a vizsgálatban 30 ± 0,8 nap volt, egy majom következetesen 44 napos ovulációs ciklust mutatott a vizsgálat előtt néhány hónapig. Ez a majom a vizsgálat során hosszú ciklusokat tartott fenn, ezért bekerült az elemzésekbe. Az anovulációs ciklusok olyan ciklusok voltak, amelyek megfigyelhető menstruációval kezdődtek, de nem mutattak normális ovulációs mintákat a reproduktív hormonok esetében. E vizsgálat céljából rendellenes ciklusokat definiáltunk anovulációs vagy ciklusokként, amelyek 25–44 napon kívül voltak, függetlenül attól, hogy ovulációsak-e.

Testedzés.

Az állatokat már korábban közzétett technikák felhasználásával kiképeztük arra, hogy emberi felhasználásra szánt szokásos futópadokon (Precor, Bothell, WA) futjanak (38). A sebességet és az időtartamot egyenként növelték, amíg az állatok 1 órát/nap futottak, 3,2–4,8 km/h sebességgel. Az edzés okozta kardiorespirációs alkalmasság növekedését úgy dokumentálták, hogy a majmok maximális osztályozású testet végeztek el edzésük első 2 hétében, majd a vizsgálat végén. Az embernél jól dokumentált egy maximális osztályozású test teszt alkalmazása a kardiorespirációs alkalmasság felmérésére (41). A gyakorlat tesztelési protokollja alacsony sebességgel (1,3 km/h) kezdődött, majd ezt követően 2 percenként 0,32 km/h-val nőtt, amíg a majom fáradtság jeleit nem mutatta (vagyis a plexi doboz hátsó részén futott). Az erőnlét szintjének változását a maximális osztályozással végzett edzés teszt során elért maximális sebesség változása határozta meg az elővezetéstől az utóedzésig. A napi testgyakorlatok edzéssebességét egyénileg számolták az edzés közbeni maximális osztályozású edzés teszt során elért legnagyobb sebesség 80% -ával. Mind a pulzus, mind a kortizol jelentősen megnő az ilyen intenzitással gyakorló embereknél (16, 41).

Pszichoszociális stressz paradigma.

A pszichoszociális stressz ebben a tanulmányban alkalmazott formája abból állt, hogy az állatokat egy új helyiségbe költöztették, ahol ismeretlen majmokkal körülvett egyedi ketrecekben helyezték el őket. A laboratóriumban végzett korábbi munka kimutatta, hogy a stressz ezen formája a pulzus és a kortizol szint emelkedéséhez vezet, és a majmok kis százalékában a normális menstruációs ciklus megszakadásával járhat (32). Az E3 és az E4 kísérleti körülményei a Move csoportban csak a majmok elhelyezésének helyisége tekintetében változtak.

Hormonvizsgálatok.

A szérum E2, P4, FSH és LH koncentrációkat radioimmunassay-vel (RIA) mértük a Pittsburghi Egyetem Reproduktív Élettani Kutatóközpontjának RIA Core Laboratóriumában, korábban leírt módszerek alkalmazásával (39). Az E2 vizsgálatok érzékenysége 2,20 és 3,88 pg/ml (8,08 és 14,2 nmol/l) között mozgott, és az E2 vizsgálatok intra- és vizsgálatok közötti variációs együtthatói 6,1, illetve 7,7% voltak. A P4 vizsgálatok érzékenysége 0,05-0,14 ng/ml (0,16-0,44 nmol/l) között mozgott, és a P4 vizsgálatok intra- és interay variációs együtthatói 5,0, illetve 6,4% voltak. Az FSH-vizsgálatok érzékenysége 1,2-3,7 ng/ml (1,2-3,7 IU/l) között mozgott, az FSH-vizsgálatok intra- és vizsgálatközi variációs együtthatói 6,8, illetve 8,0% voltak. E vizsgálat során az LH-t két különböző RIA alkalmazásával vizsgáltuk, tisztított majom LH vagy rekombináns majom LH alkalmazásával standardként (2, 39). A standard görbe megfelelő tartományának konverziós tényezőit használtuk a második assay segítségével összegyűjtött összes adat konvertálására az első assay értékére. Az LH vizsgálatok érzékenysége 7,4 és 12,2 ng/ml (7,4–12,2 IU/l) között mozgott, és az LH tesztek intra- és vizsgálatközi variációs együtthatói 7,2, illetve 9,0% voltak.

Adatelemzés.

Az elemzés előtt az összes adatot megvizsgálták a normalitás szempontjából. A normálisan elosztott adatok esetében az időbeli változásokat ismételt varianciaanalízissel (ANOVA) elemeztük. A kiindulási összehasonlításokat egyirányú ANOVA alkalmazásával végeztük. A post hoc teszt a legkevésbé szignifikáns négyzet tesztet használta. Ha a normális feltételezéseket megsértik, akkor az ismételt méréseknek megfelelő nemparaméteres teszteket hajtottak végre, azaz a Wilcoxon aláírt rangtesztet. A kiindulási csoportok közötti nem paraméteres összehasonlításhoz Kruskal-Wallis tesztet alkalmaztunk, amelyet Mann-Whitney követett. U-teszt annak megállapítására, hogy hol jelentkeztek hatások. A kóros ciklusok arányainak összehasonlítására a csoportok között χ 2 elemzést használtunk. Ezekhez az elemzésekhez a kísérleti fázis során az egyik vagy mindkét ciklusban bekövetkezett rendellenességet (E3 vagy E4) egyetlen rendellenességnek számítottuk, amikor az E3 és az E4 együtt volt (E3 + 4). Minden elemzéshez, P ≤ 0,05 szignifikánsnak tekintették. Valamennyi elemzést az SPSS 13.0 (SPSS, Chicago, IL) alkalmazásával végeztük. Minden adatot átlag ± SE értékként jelentenek.

Az ebben a tanulmányban használt testmozgás és diétás stresszorok a szív- és érrendszeri erőnlét mérsékelt növekedéséhez vezettek, amint az alacsony szintű fitnesz edzések végrehajtásával várható volt. A testgyakorló állatoknál a testteszt során elért maximális sebesség nem különbözött a kiindulási csoportok között, és hasonlóan (19–29%) nőtt edzéssel [F(2,10) = 32,5, P = 0,001], azaz 5,8 ± 0,99-ről 7,2 ± 0,12 km/h-ra a Testmozgás + Diéta csoportban és 4,8 ± 1,49-ről 6,2 ± 1,77 km/h-ra a Mozgás + Testmozgás + Fogyókúra csoportban. Az egyes majmok napi edzőtávolságai az E3 + 4 alatt 3,1 és 5,7 km/nap között mozogtak a két testedző csoport esetében, és e két csoport között egyetlen időpontban sem volt szignifikáns különbség a napi testmozgás szintjén. Az edzés mindkét gyakorló csoportban szignifikánsan növekedett C1 + 2-ről E3 + 4-re [F(1,15) = 531,8, P

2. ábra.A testtömeg változásai (tetejére), napi futott kilométerek (középső) és a napi kalóriabevitel (alsó) a kísérlet folyamán az egyes kísérleti csoportok számára. a P

3. ábra.A: abnormális menstruációs ciklust mutató majmok (azaz 44 napnál hosszabb ciklusok vagy anovulációs ciklusok) aránya E3 + 4-ben a 3 kísérleti csoport mindegyikében. * Jelentős különbség az idő múlásával, összehasonlítva az E3 + 4-et a C1 + 2-vel (Z = −2,449, P = 0,014) és szignifikáns különbség a csoportok között az E3 + 4 összehasonlításakor (Mozgás + Testmozgás + Diéta vs. Mozgás és Testmozgás + Diéta, χ = 9,613, P = 0,025). B: menstruációs ciklus hossza (tetejére), a follikuláris fázis hossza (középső) és a luteális fázis hossza (alsó) a kísérlet folyamán az egyes kísérleti csoportok számára. a Jelentős különbség a csoporton belül a C1 + 2-től (P b Jelentős különbség a csoportok között (Mozgás + Testmozgás + Fogyókúra mindkét csoporttal szemben, P

Asztal 1. A reproduktív hormonok változásai a Mozgás, testmozgás + diéta és a mozgás + testmozgás + diéta beavatkozásokkal

Az értékek SE-t jelentenek. C1 + 2, 1. és 2. kontrollcsoport; E3 + 4, 3. és 4. kísérlet.

* ANOVA jelentős időhatás; F(1,21) = 12,01, P = 0,002; jelentős csoporthatás F(2,21) = 4,23, P = 0,028; post hoc tesztek, Mozgás vs. Mozgás + Testmozgás + Diéta (P = 0,014).

† ANOVA jelentős időhatás; F(1,21) = 6,91, P = 0,016. † ANOVA jelentős időhatás; F(1,21) = 9,41, P = 0,045; jelentős csoporthatás F(2,21) = 5,97, P = 0,008; post hoc tesztek, testmozgás + diéta vs. mozgás + testmozgás + diéta (P = 0,002).

§ ANOVA jelentős időhatás; F(1,23) = 7,03, P = 0,014. Megjegyzés: az ösztradiol pg/ml átalakítására nmol/l-re szorozva 3,671-gyel; az ng/ml progeszteron átalakítása nmol/l-re, szorozva 3,18-mal; az LH és az FSH ng/ml IU/l-vé alakításához, szorozzuk meg 1,0-vel.

Eredményeink azt mutatják, hogy a mindennapi emberi életben gyakran előforduló alacsony szintű stresszorok (beleértve az enyhe pszichoszociális stresszt, az enyhe étrendi korlátozásokat és a mérsékelt testmozgást) kitettség önmagában tapasztalt állapotban viszonylag kevés egyénnél (a lakosság ~ 10% -a) zavarják a reproduktív funkciót ). Ugyanakkor ugyanezen alacsony szintű stresszorok (pl. Kombinált pszichoszociális és metabolikus stressz) kombinációi szinergizálódtak a reproduktív funkció veszélyeztetésére az egyének váratlanul nagy százalékában (~ 70%). Számos esetben a zavar drámai volt, csak egy kísérleti ciklus után hosszan tartó (> 100 napos) amenorrhea-periódust okozott. Ezek az eredmények egyértelmű bizonyítékot szolgáltatnak arra vonatkozóan, hogy az alacsony szintű stresszorok, amelyek önmagukban csak csekély hatást gyakorolnak a reproduktív tengely fiziológiai aktivitására, szinergizálódnak, hogy az egyének nagy százalékában jelentősen veszélyeztessék a normális reproduktív funkciót, ha egyidejűleg fordulnak elő.

Vizsgálatunk több stresszornak való kitettséggel járt meglehetősen rövid idő alatt, azaz két menstruációs ciklus alatt, és ezért nem ismert, hogy a megfigyelt hatások súlyosbodnak-e a stresszorok folyamatos kitettsége esetén, vagy esetleg visszafordulnak vagy enyhülnek-e, ha az egyének a stresszorokhoz alkalmazkodnak . Tanulmányunk egyértelműen jelzi a stresszorokhoz való alkalmazkodást. Öt majom közül kettőnek normális volt az E3 ciklusa, az E4-ben normális ciklus volt, ami talán jelzi a stressz bizonyos mértékű alkalmazkodását. Azok a majmok, amelyek rendellenesen hosszú ciklusokat mutattak mind az E3, mind az E4 során, a ciklus hosszának csökkenését tapasztalták E3-ról E4-re. Nyilvánvaló, hogy olyan jövőbeni vizsgálatokra van szükség, amelyek hosszabb ideig vizsgálják ezen stresszorok hatását annak megállapításához, hogy létrejön-e az alkalmazkodás, és hogy meghatározzák az ilyen alkalmazkodás mögöttes mechanizmusát.

Azt a megállapítást, hogy az alacsony szintű stresszorok szinergikus hatást mutatnak a reproduktív tengelyre, nemrégiben alkalmazták az FHA-val rendelkező nők viselkedési beavatkozásának kialakításához (6). Megállapítottuk, hogy ha kombinált metabolikus és pszichoszociális stressz okozza az FHA-t, akkor mind a pszichoszociális, mind az anyagcsere-stresszorok egyszerre történő kezelése szükséges az FHA megfordításához. A kognitív viselkedésterápiával és a kicsi, gyakori étkezések fogyasztásával végzett kezdeti kísérletünk alátámasztotta ezt az értelmezést (6). Alternatív megoldásként az eredményeinkből arra lehet következtetni, hogy az egyes stresszorok kevésbé valószínű, hogy károsítják a reproduktív funkciót, mint a kombinált stresszorok; így minden kezelés, amely legalább egy stresszt hatékonyan eltávolít, hasznos lehet az FHA kezelésében. Mindazonáltal körültekintőnek tűnik a lehető legtöbb stresszor kezelése, amely hozzájárulhat a reproduktív diszfunkcióhoz azoknál a nőknél, akik meddőségi kezelést igényelnek. Tágabb értelemben az alacsony szintű stresszorok szinergikus hatási képessége azt sugallja, hogy az alacsony szintű stresszorok, amelyeket gyakran figyelmen kívül hagynak a klinikai előzmények megszerzésénél vagy a kezelési terv meghozatalánál, jelentős hatással lehetnek számos stresszel kapcsolatos betegségfolyamatra.

Ezt a tanulmányt az U54-HD-18185, az MH-50748, a HD-25929 és az RR-00163 egészségügyi intézetek támogatták.

LÁBJEGYZETEK

A cikk megjelenésének költségeit részben az oldaldíjak megfizetése fedezte. A cikket ezért ezennel fel kell tüntetni:hirdetés”Szerint a 18 U.S.C. Az 1734. § kizárólag ennek a ténynek a feltüntetésére.

Hálásak vagyunk a technikai személyzet segítségéért, köztük Sally Kuhn, Dawn Murphy, Cindy Heilman és Lisa Bench. Köszönjük Kristen McCormicknak a statisztikai elemzésekhez és a kézirat elkészítéséhez nyújtott segítséget is. A Pittsburghi Egyetem Reproduktív Élettani Kutatóközpontjának Prímás és RIA törzslaboratóriumainak munkatársainak erőforrásait és segítségét szintén nagyra értékelik.