Εκτίμηση της τοξικής επίδρασης της νανδρολόνης στο καρδιαγγειακό σύστημα πειραματόζωων μετά από παρατεταμένη έκθεση

Abstract

Androgenic Anabolic Steroids (AAS) are synthetic derivatives of the natural hormone testosterone. Recently, anabolic steroid abuse has increased rapidly and has spread into areas beyond sports, such as for social and cosmetic reasons. In the present PhD thesis, the in-vivo toxicity of the anabolic steroid, nandrolone on the cardiovascular system was studied, both at a macroscopic and cellular level. Furthermore, the possibility of reversible, or not, side effects from the administration of nandrolone was additionally evaluated. To achieve the above, an ultrasound scan as well as a histological estimation of the cardiac tissue was done. Also, telomerase activity in peripheral blood monocytes and heart tissue, as well as measurement of biochemical markers and indicators of oxidative stress in the blood was determined. Moreover, an analytical method was developed and applied to determine the parent compound and its metabolites in biological matrices (urine, hair). At the same time of the study, possible toxic effects on the kidney function were estimated. The in vivo experiment consisted of rabbits of the same age and sex. The animals were divided into 4 groups: Control, High Dose Intramuscular (HDIM), Low Dose Intramuscular (LDIM) and High Dose Subcutaneous (HDSC). The experimental scheme consisted of two periods, the administration period that lasted six months and the period of detoxification (wash-out period) that lasted for four months. Animals that were exposed to the anabolic substance had a tendency for non-significant increased values of the myocardial mass (p=0.340), which was associated with the deterioration of the indices of total myocardial performance (MPI) (p<0.05). The systolic function showed no change or trend for deterioration in the exposed animals. Measurement of oxidative stress markers showed a significant increase in the levels of TBARS (p <0.05) in the high dose groups and non-substantially reduction of catalase levels (p >0.05). Measurement of telomerase activity in heart tissues during the exposure period significantly increased in all administration groups (p <0.05). In the histological evaluation of the cardiac tissues, focal fibrosis and mild chronic inflammation in the high dose groups was observed while mild focal fibrosis less extended was observed in the low dose group. Prolonged use of nandrolone affects diastolic function, as shown by the indicators of total myocardial function. The increased levels of troponin and BNP are important indications of initial heart failure. The fact that there is an increase of troponin during the detoxification period is a concerning sign for prolonged or delayed toxic effects of nandrolone to the heart. In addition, histopathological findings demonstrate the local damage of heart tissue as well as that the increased activity of telomerase probably acts as a counteract mechanism due to the increase of oxidative stress. Concluding, high dose groups are affected more compared to the low dose group.

Τα Ανδρογόνα Αναβολικά Στεροειδή (ΑΑΣ) αποτελούν συνθετικά παράγωγα της φυσικής ορμόνης τεστοστερόνης. Τα τελευταία χρόνια η κατάχρηση των ΑΑΣ έχει αυξηθεί ραγδαία και έχει εξαπλωθεί σε χώρους πέρα του αθλητικού, για λόγους κοινωνικούς και κοσμητικούς. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετήθηκε η in-vivo τοξικότητα του αναβολικού στεροειδούς, νανδρολόνης στο καρδιαγγειακό σύστημα, τόσο σε μακροσκοπικό, όσο και σε κυτταρικό επίπεδο. Ακόμα μελετήθηκε η αντιστρεψιμότητα ή μη των τυχόν παρενεργειών της αναβολικής ουσίας μετά από χρονικό διάστημα αποτοξίνωσης. Για την επίτευξη των ανωτέρω, πραγματοποιήθηκε υπερηχογραφικός έλεγχος καθώς και ιστολογικός έλεγχος, του καρδιακού ιστού των πειραματόζωων. Επιπρόσθετα, πραγματοποιήθηκε προσδιορισμός της ενεργότητας της τελομεράσης στα μονοκύτταρα περιφερικού αίματος και στον καρδιακό ιστό, όπως επίσης μέτρηση βιοχημικών δεικτών και δεικτών οξειδωτικού στρες στο αίμα. Ακόμα, αναπτύχθηκε αναλυτική μέθοδος για τον προσδιορισμό της μητρικής ουσίας, αλλά και των μεταβολιτών της σε βιολογικά δείγματα (ούρα, τρίχα) προερχόμενα από τα πειραματόζωα. Παράλληλα, έγινε έλεγχος της πιθανής τοξικής δράσης της νανδρολόνης στους νεφρούς. Για τη διεξαγωγή του in vivo πειράματος χρησιμοποιήθηκαν πειραματόζωα (κουνέλια) ίδιας ηλικίας και ίδιου φύλου. Τα πειραματόζωα χωρίστηκαν σε 4 ομάδες: Control, High Dose Intramuscular (HDIM), Low Dose Intramuscular (LDIM) και High Dose Subcutaneous (HDSC). Το πειραματικό σχήμα αποτελείται από δύο περιόδους, την περίοδο χορήγησης που διήρκεσε 6 μήνες και το διάστημα της αποτοξίνωσης (wash-out period) που διήρκεσε 4 μήνες. Στα πειραματόζωα στα οποία πραγματοποιήθηκε η χορήγηση της αναβολικής ουσίας παρατηρήθηκε μια τάση για μη σημαντικές αυξημένες τιμές της μάζας του μυοκαρδίου (p=0,340) η οποία συνδέθηκε με αύξηση των δεικτών της ολικής μυοκαρδιακής λειτουργίας (MPI) (p<0,05). Η συστολική λειτουργία δεν παρουσίασε αλλαγές ή τάση για επιδείνωση στα πειραματόζωα στα οποία έγινε η χορήγηση. Παρατηρήθηκε σημαντική αύξηση των επιπέδων των TBARS (p<0,05) στις ομάδες υψηλής δόσης και μη σημαντική μείωση των επιπέδων της καταλάσης (p>0,05) στο αίμα. Κατά τη διάρκεια της περιόδου χορήγησης η σχετική ενεργότητα της τελομέρασης στον καρδιακό ιστό, αυξήθηκε σημαντικά σε όλες τις ομάδες χορήγησης (p<0,05). Κατά την ιστολογική εκτίμηση του καρδιακού ιστού παρατηρήθηκε εστιακή ίνωση και ήπια χρόνια φλεγμονή στις ομάδες υψηλής δόσης. Αντίθετα, ήπια εστιακή ίνωση μικρότερης έκτασης παρατηρήθηκε στην ομάδα χαμηλής δόσης. Συμπερασματικά, η παρατεταμένη χρήση της νανδρολόνης επηρεάζει την διαστολική λειτουργία, όπως αυτό φαίνεται από τους δείκτες της ολικής μυοκαρδιακής λειτουργίας. Η αύξηση των επιπέδων της τροπονίνης και του BNP αποτελεί σημαντική ένδειξη της έναρξης της καρδιακής ανεπάρκειας. Το γεγονός ότι παρατηρείται αύξηση της τροπονίνης κατά το διάστημα της αποτοξίνωσης αποτελεί μια ανησυχητική ένδειξη για παρατεταμένη ή καθυστερημένη τοξική δράση των αναβολικών στην καρδιά. Επιπλέον, τα ιστοπαθολογικά ευρήματα υποδεικνύουν την τοπική βλάβη του καρδιακού ιστού καθώς και η αυξημένη ενεργότητα της τελομεράσης πιθανότατα λειτουργεί ως αντισταθμιστικός μηχανισμός για την επιβίωση των κυττάρων μπροστά στην υπάρχουσα συσσώρευση του οξειδωτικού στρες. Ακόμα, οι ομάδες υψηλής δόσης φαίνεται πως επιβαρύνονται περισσότερο από αυτήν της χαμηλής δόσης.