Effects of leptin on sperm count and morphology

Effects of leptin on sperm count and morphology in Sprague-Dawley rats and
their reversibility following a 6-week recovery period
Andrologia 2015;47:751-758; DOI: 10.1111/and.12325
F.A. ALMABHOUH (1), K. OSMAN (2), I. SITI FATIMAH (2), G. SERGEY (1), J. GNANOU (3) & H.J. SINGH (1)
(1) Faculty of Medicine, Universiti Teknologi MARA, Selangor, Malaysia; (2) Faculty of Allied Health Sciences,
Universiti Kebangsaan Malaysia, Kuala Lumpur, Malaysia; (3) Faculty of Medicine and Defence Health,
National Defence University of Malaysia, Selangor, Malaysia
Correspondence to: Harbindarjeet Singh, Faculty of Medicine, Universiti Teknologi MARA, Sg Buloh Campus,
47000 Sg Buloh, Selangor, Malaysia. Tel.: 60361267217; Fax: 603-61267073; E-mail:
[email protected]
Altered epididymal sperm count and morphology following leptin treatment has been reported recently. This
study examined the effects of 42 days of leptin treatment on sperm count and morphology and their
reversibility during a subsequent 56-day recovery period. Twelve-week-old male Sprague-Dawley rats were
randomised into four leptin and four saline-treated control groups (n=6). Intraperitoneal injections of leptin
were given daily (60 µg/kg body weight) for 42 days. Controls received 0.1 ml of 0.9% saline. Leptin-treated
animals and their respective age-matched controls were euthanised on either day 1, 21, 42 or 56 of recovery
for collection of epididymal spermatozoa. Sperm concentration was determined using a Makler counting
chamber. Spermatozoa were analysed for 8-hydroxy-2-deoxyguanosine and DNA fragmentation (Comet
assay). Data were analysed using ANOVA. Sperm concentration was significantly lower but fraction of
abnormal spermatozoa, and levels of 8-hydroxy-2-deoxyguanosine were significantly higher in leptin-treated
rats on day 1 of recovery. Comet assays revealed significant DNA fragmentation in leptin-treated rats. These
differences were reduced by day 56 of recovery. It appears that 42 days of leptin treatment to SpragueDawley rats has significant adverse effects on sperm count and morphology that reverse following
discontinuation of leptin treatment.
Gli effetti della leptina sul conteggio e la morfologia degli spermatozoi nei ratti Sprague-Dawley
e la loro reversibilità successiva ad un periodo di recupero di 6 settimane
E’ stat recentemente riportata l’alterazione del conteggio e della morfologia degli spermatozoi epididimali a
seguito del trattamento con la leptina. Questo studio ha esaminato gli effetti di un trattamento di 42 giorni
con la leptina sul conteggio e la morfologia degli spermatozoi e la loro reversibilità durante il successivo
periodo di recupero di 56 giorni. I ratti Sprague-Dawley maschi di dodici settimane furono randomizzati in
gurppi (n=6) di quattro per il trattamento con la leptina e con soluzione salina per il controllo. La leptina (60
µg/kg di peso corporeo) fu somministrata per via intraperitoneale ogni giorno per 42 giorni. I controlli
ricevettero 0.1 ml di soluzione salina 0.9%. Gli animali trattati con la leptina e i loro rispettivi controlli di età
corrispondente furono eutanizzati a 1, 21, 42, 56 giorni di recupero per la raccolta degli spermatozoi
epididimali. La concentrazione degli spermatozoi fu determinata con l’impiego della camera di Makler. Gli
spermatozoi furono analizzati per la 8-idrossi-2-desossiguanosina e per la frammentazione del DNA (analisi
Comet). I dati furono analizzati tramite ANOVA. La concentrazione degli spermatozoi fu significativamente
minore, ma la frazione degli spermatozoi anormali e i livelli di 8-idrossi-2-desossiguanosina furono
significativamente maggiori nei ratti trattati con la leptina a 1 giorno di recupero. L’analisi Comet rivelò una
significativa frammentazione del DNA nei ratti trattati con la leptina. Queste differenze si ridussero entro i 56
giorni di recupero. Emerge che i ratti Sprague-Dawley dopo 42 giorni di trattamento con la leptina
presentano significativi effetti avversi sul conteggio e sulla morfologia degli spermatozoi che sono recuperate
con l’interruzione del trattamento con la leptina.
Il Commento - Il ruolo della leptina nella regolazione della funzione spermatogenetica, sia a livello
produttivo che maturativo, trova un ulteriore supporto in questo studio sperimentale. Abbiamo appena
riportato lo studio relativo al ruolo della leptina nelle condizioni di varicocele e di infiammazione (Andrologia
2015;47:655-661), da cui emergeva la relazione con il livello di iperossidazione (ROS) e di sostegno
all’infiammazione (IL-6 e TNF-α), condizioni che spesso sono concorrenti allo stato di obesità e sovrappeso
marcato. Ricordiamo infatti che i livelli di leptina aumentano anche in modo importante in ragione della
massa adiposa presente nell’organismo, che la leptina ha il ruolo di ridurre l’assunzione di alimenti e di
regolare la spesa energetica dell’organismo. Ricordiamo altresì che gli spermatozoi sono portatori del
recettore per la leptina e sono in grado di secernerla per il circuito dei controlli locali in risposta a condizioni
stressogene locali. Gli attuali Autori hanno dimostrato che a fronte di un discreto periodo di aumento del
livello di leptina, la spermiogenesi si altera in tutte le sue fasi per incremento delle condizioni iperossidative
sostenute dalla leptina stessa e che tali alterazioni scompaiono rinormalizzando la spermiogenesi in un
congruo arco di tempo (nella specie umana non meno di 6-8 mesi), qualora il livello di leptina torni
normale… ovvero presumibilmente ai livelli utili ad un equilibrato controllo della qualità dell’ambiente
spermatico. Tutto ciò è particolarmente importante poiché ci permette di affermare che la correzione delle
condizioni (varicocele, infiammazioni, soprappeso, obesità) che portano all’aumento della leptina (da
determinare in parallelo nel sangue e nello sperma), facendo ridurre la concentrazione della leptina stessa
consente al sistema spermatico di tornare ad un adeguato equilibrio funzionale. E’ ben evidente che questi
dati rendono ancora più importante la necessità di dosare la leptina (spermatica e ematica) per monitorare la
reale soluzione delle condizioni che ne hanno causato l’incremento, meglio se in associazione agli altri
parametri nello sperma che in quelle condizioni aumentano (IL-6, TNF-α, ROS, 8OHdG, DFI).