The effect of spexin on the expression of selected steroidogenic enzymes in human granulosa cells

Pęcherzyk jajnikowy poprzez produkcję hormonów steroidowych warunkuje prawidłowy wzrost i dojrzewanie oocytu oraz późniejszą owulację, jak również wpływa na zachowanie równowagi hormonalnej całego organizmu. W ostatnich latach obserwuje się wzrost przypadków niepłodności spowodowanych otyłością, która prowadzi do zaburzeń funkcji układu endokrynnego. Związane jest to z nieprawidłową produkcją hormonów steroidowych, która prowadzi do zahamowania wzrostu pęcherzyka jajnikowego, owulacji, skrócenia fazy lutealnej, czy rozwoju zespołu policystycznych jajników (PCOS). Dlatego w ostatnich latach poszukuje się nowych markerów molekularnych łączących rozród samic z zawartością tkanki tłuszczowej a dużą uwagę poświęca się adipokinom, hormonom tkanki tłuszczowej, które bezpośrednio wpływają na regulację fizjologii jajnika. Speksyna (SPX) pełni złożoną funkcję w organizmie w szczególności wpływając na jego metabolizm energetyczny, hamuje pobieranie pokarmu i adipogenezę. Co więcej, wykazano związek między SPX a rozrodem samic, a jej ekspresje opisano we wszystkich strukturach osi podwzgórze-przysadka-jajnik, jak również wykazano jej negatywny wpływ na sekrecję gonadotropin. Dodatkowo, poziom SPX w osoczu jest obniżony u kobiet chorujących na PCOS. Dlatego celem niniejszej pracy było określenie wpływu SPX na proces steroidogenezy jajnikowej przez zbadanie ekspresji ostrego białka regulatorowego (StAR) i enzymów steroidogennych: cytochromu P450scc (CYP11A1), dehydrogenazy 3β hydroksysteroidowej (HSD3β), cytochromu P450 17A1 (CYP17A1), dehydrogenazy 17β hydroksysteroidowej (HSD17β) i aromatazy P450aro (CYP19A1). Model badawczy stanowiła linia komórek ziarnistych jajnika KGN; komórki stymulowano SPX w dawkach: 0.1, 1, 10 i 100 nM przez 48 h, następnie analizowano ekspresję ww. białek metodą Western blot. Analizę statystyczną wykonano w programie GraphPad Prism 8.0 wykorzystując test jednoczynnikowej analizy wariancji ANOVA. Wykazano, że SPX wpływa hamująco na ekspresję białka StAR oraz wszystkich enzymów steroidogennych z wyjątkiem stymulującego wpływu na ekspresję HSD17β (n=5, P<0.05). Podsumowując SPX wpływa negatywnie na fizjologię komórek ziarnistych jajnika poprzez inhibicję procesu steroidogenezy. Tym samym SPX może przyczyniać się do rozwoju patologii jajnika takich jak PCOS, w konsekwencji prowadząc do niepłodności.

Ovarian follicle, through the production of steroid hormones, determines the proper growth and maturation of the oocyte and later ovulation, as well as affects the hormonal balance of the entire body. In recent years, there has been an increase in cases of infertility caused by obesity, which leads to disorders of the endocrine system. This is related to the abnormal production of steroid hormones, which leads to the inhibition of the growth of the ovarian follicle, ovulation, shortening of the luteal phase, or the development of polycystic ovarian syndrome (PCOS). Therefore, in recent years, new molecular markers linking female reproduction with the content of adipose tissue have been sought, and much attention has been paid to adipokines, adipose tissue hormones that directly affect the regulation of ovarian physiology. Spexin (SPX) has a complex function in the body, in particular affecting its energy metabolism, inhibiting food intake and adipogenesis. Moreover, a relationship between SPX and female reproduction has been demonstrated, and its expression has been described in all structures of the hypothalamic-pituitary-ovarian axis, as well as its negative effect on gonadotropin secretion. In addition, plasma SPX levels are reduced in women with PCOS. Therefore, the aim of this study was to determine the effect of SPX on the process of ovarian steroidogenesis by examining the expression of the steroidogenic acute regulatory protein (StAR) and steroidogenic enzymes: cytochrome P450scc (CYP11A1), 3β hydroxysteroid dehydrogenase (HSD3β), cytochrome P450 17A1 (CYP17A1), 17β hydroxysteroid dehydrogenase (HSD17β) and aromatase P450aro (CYP19A1). The research model was the KGN ovarian granulosa cell line; cells were stimulated with SPX at doses: 0.1, 1, 10 and 100 nM for 48 h, then the expression of the above-mentioned proteins were analysed by Western blot. Statistical analysis was performed in GraphPad Prism 8.0 using the one-way ANOVA test. SPX was shown to inhibit the expression of the StAR protein and all steroidogenic enzymes, except for the stimulating effect on the expression of HSD17β (n=5, P<0.05).To sum up, SPX negatively affects the physiology of ovarian granulosa cells by inhibiting the process of steroidogenesis. Thus, SPX may contribute to the development of ovarian pathologies such as PCOS, consequently leading to infertility.