ABDULMAGED M. TRAISH
De los Departamentos de Bioquímica y Urología, Escuela de Medicina de la Universidad de Boston, Boston, Massachusetts.
| Correspondencia con: Dr. Abdulmaged M. Traish, Profesor de Bioquímica y Urología, Director de Laboratorios de Medicina Sexual, Instituto de Medicina Sexual, Escuela de Medicina de la Universidad de Boston, Centro de Investigación Biomédica Avanzada, 700 Albany St, W607, Boston, MA 02118 ( correo electrónico: [email protected]). |
| Recibido para publicación en junio 13, 2008; Aceptado para su publicación septiembre 17, 2008. |
Resumen
Los andrógenos son esenciales para el desarrollo, crecimiento y mantenimiento de la estructura del pene, y regulan la fisiología eréctil mediante múltiples mecanismos. Aquí proporcionamos una visión general concisa de los resultados de la investigación básica relacionados con la modulación androgénica de la arquitectura y la fisiología de los erectiletios. Existe una gran cantidad de evidencia que apunta a un papel crítico de los andrógenos en la erectilefisiología. Los estudios en modelos animales han proporcionado conocimientos fundamentales sobre el papel de los andrógenos en la modulación de la arquitectura tisular y los mecanismos celulares, moleculares y fisiológicos. Basados en datos de nuestro laboratorio y los reportados por otros, se puede creer que los andrógenos desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento de la estructura y la función de la red nerviosa del pene periférico, la integridad estructural de los cuerpos cavernosos, la túnica bugínea y el endotelio de los espacios cavernosos. Además, los andrógenos desempeñan un papel importante en la regulación de la diferenciación de las células precursoras en el músculo liso trabecular. En esta revisión, centraremos nuestra discusión en los hallazgos relacionados con la tolerancia de los andrógenos en la regulación de los elementos arquitectónicos del tejido del pene en la modulación de la función del pene. Este conocimiento tiene un profundo impacto en el uso potencial de los andrógenos en la configuración clínica para tratar a los pacientes con disfunción eréctil.
Palabras clave: Andropausia, disfunción eréctil, hormona, pene, adipogénesis, deficiencia de andrógenos, cuerpo cavernoso, disfunción sexual, músculo liso.
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La disfunción venooclusiva corporal es una causa importante de disfunción eréctil orgánica y se caracteriza por la necesidad de mayores tasas de flujo para mantener la erección durante la evaluación clínica de la erección mediante infusión intracavernosa de solución salina (Hatzichristou et al, 1995 , 1999 ; Nehra et al, 1996 , 1998 ; Udelson et al, 1998 ; Mulhall et al, 2004 ). La disfunción venooclusiva corporal sola o combinada con enfermedad arterial es la anomalía hemodinámica específica que causa falta de respuesta a la farmacoterapia intracavernosa ( Rajfer et al, 1988 ; Mulhall et al, 1997 ; Aversa et al, 2003 ; Wespes et al, 2005 ; Hwang et al, 2006 ). La existencia de enfermedad concomitante arterial y del músculo liso del seno hace que la disfunción venooclusiva sea a menudo difícil de diagnosticar y tratar.
Aunque varios laboratorios han realizado esfuerzos para definir y comprender el papel de los andrógenos en la regulación de las bases celulares y moleculares de la función eréctil, y se han logrado algunos avances, aún quedan varias lagunas. Estas incluyen el papel de los andrógenos en la integridad estructural y funcional de los nervios cavernosos y dorsales, el crecimiento y la función del músculo liso, y la función del endotelio y el mantenimiento del metabolismo del tejido conectivo y la atenuación de la fibrosis. Aquí presentamos un modelo de trabajo de la acción de los andrógenos en la función eréctil ( Figura 2 ). Utilizando este marco, analizamos el papel de los andrógenos en los componentes estructurales del pene, incluyendo 1) nervios periféricos, 2) músculo liso trabecular, 3) diferenciación de células pluripotentes precursoras en músculo liso, 4) endotelio vascular y 5) túnica albugínea y tejido conectivo.
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Los andrógenos modulan la estructura y función de los ganglios pélvicos ( Meusburger y Keast, 2001 ; Keast et al, 2002 ). Giuliano et al ( 2004 ) sugirieron que los andrógenos modulan la función eréctil actuando sobre las neuronas parasimpáticas posganglionares. Armagan et al ( 2007 ) demostraron que la privación de andrógenos por castración alteró la estructura del nervio dorsal. Esta observación es consistente con las realizadas por Baba et al ( 2000a , b ) en las que la castración redujo la tinción de NADPH en los nervios cavernosos y dorsales y el tratamiento con testosterona restauró estas fibras nerviosas a niveles de control. Rogers et al ( 2003 ) también demostraron que la castración alteró la estructura del nervio dorsal y resultó en fuga venosa. El tratamiento con testosterona inmediatamente después de la castración previno la fuga venosa y restauró la presión intracavernosa a valores similares a los de los animales intactos. Curiosamente, el tratamiento de animales castrados con factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) restauró la estructura nerviosa y la función venooclusiva. Debido a que se ha demostrado que los andrógenos regulan la expresión de VEGF ( Haggestrom et al, 1999 ), es posible que la síntesis de VEGF en el cuerpo cavernoso esté regulada a la baja en animales castrados y que el tratamiento con testosterona induzca la síntesis de VEGF, mediando así los efectos dependientes de andrógenos en el cuerpo cavernoso.
La orquiectomía produjo una reducción significativa de la presión intracavernosa provocada por la estimulación eléctrica del nervio pélvico. Esto se revirtió con la terapia de reemplazo de testosterona, lo que sugiere que la testosterona desempeña un papel importante en la red nerviosa periférica que regula la erección del pene ( Simpson y Marshal, 1908 ; Müller et al, 1988 ; Heaton y Varrin, 1994; Mills et al , 1994 ; Bivalacqua et al, 1998 ; Traish et al, 1999 ; Palese et al, 2003 ; Suzuki et al, 2007 ). Además, Suzuki et al ( 2007 ) demostraron que, a diferencia de las respuestas eréctiles provocadas por la estimulación eléctrica del nervio cavernoso, que se redujeron pero no se eliminaron en animales castrados, las respuestas eréctiles provocadas por la estimulación eléctrica del área preóptica medial se eliminaron después de la castración y se restauraron por completo después del reemplazo de testosterona.
Los andrógenos mantienen la estructura y función del músculo liso trabecular del pene
Existe evidencia considerable que sugiere que el músculo liso trabecular del pene desempeña un papel fundamental en la regulación de la función eréctil ( Saenz de Tejada, 2002 ). Sin embargo, se desconoce la naturaleza exacta de las alteraciones moleculares y estructurales que se producen en el músculo liso tras la deficiencia de andrógenos.
La privación de andrógenos en modelos animales, por cirugía o por tratamiento médico, produjo una reducción significativa en el contenido del músculo liso trabecular y un aumento de la deposición de la matriz de tejido de conexión extracelular (Traish et al, 1999). Este cambio en la arquitectura tisular se asocia con una reducción de la presión intracavernosa en respuesta a la estimulación del nervio pélvico (Simpson y Marshal, 1908; Müller et al, 1988; Takahashi et al, 1991; Heaton y Varrin, 1994; Mills et al, 1994; Bivalacqua et al, 1998; Traish et al,1999, 2003; Palese et al, 2003; Suzuki et al, 2007). Además, estudios ultraestructurales en tejido de animales castrados documentaron que el músculo liso trabecular parecía desorganizado, con un gran número de vacuolas citoplásmicas y cantidades reducidas de miofilamentos citoplásmicos (Persson et al, 1989; Traish y Kim, 2005;Traish y Guay, 2006; Traish et al, 2007). La pérdida del músculo liso que resulta de la privación de andrógenos se atribuye a un aumento en la muerte celular programada, a la deposición de tejido conectivo ya la diferenciación de adipocitos de las células precursoras (Shabsigh et al, 1998; Traish et al, 2005). Algunas alteraciones notables en las características estructurales del tejido del pene informadas en pacientes con disfunción eréctil fueron atrofia del músculo liso y acumulación de matriz extracelular, compuesta principalmente de fibrillas de colágeno.
El contenido de músculo liso de los cuerpos cavernosos en relación con el tejido conectivo, evaluado histológicamente con tinción específica, se define como la relación músculo liso/tejido conectivo. Se espera que una disminución en el contenido de músculo liso trabecular concomitante con un aumento en la deposición de matriz de tejido conectivo produzca fibrosis tisular y, en última instancia, disfunción eréctil. La gravedad de los síntomas y los hallazgos clínicos en hombres con disfunción eréctil se correlacionaron con un contenido tisular reducido de músculo liso corporal (Nehra et al, 1996 , 1998 ; Wespes et al, 1997 , 1998 ). En el tejido de hombres con DE, el músculo liso exhibió una morfología alterada concomitante con escasas partículas de glucógeno y mitocondrias agregadas encontradas en todas las células. Los núcleos mostraron una forma pleomórfica y los contactos célula-célula disminuyeron o se eliminaron. Estos estudios sugirieron que el aumento del contenido de colágeno (por ejemplo, tejido conectivo) concomitante con una disminución compensatoria del contenido de músculo liso trabecular altera las propiedades fibroelásticas del pene, reduce la elasticidad y da como resultado una reducción del flujo sanguíneo del pene, produciendo disfunción eréctil ( Persson et al, 1989 ; Mersdorf et al, 1991 ).
Los andrógenos regulan la diferenciación de las células precursoras pluripotentes en el músculo liso trabecular
La privación de andrógenos en el modelo animal resultó en la acumulación de adipocitos en los tejidos del pene, particularmente en la región subtunical ( Traish et al, 2005 ). El reemplazo de testosterona restauró la apariencia histológica cavernosa normal. Las alteraciones tisulares observadas se asociaron con una disminución de la presión intracavernosa después de la estimulación del nervio pélvico. Nosotros y otros hemos observado la acumulación de adipocitos en el tejido del pene de animales diabéticos ( Traish y Kim 2005 ; Kovanecz et al, 2006 ). Dado que la diabetes se asocia con una disminución de la circulación de andrógenos, es probable que dicha acumulación de adipocitos sea causada por la pérdida del control androgénico de la diferenciación celular. De manera similar, el tratamiento de animales machos con bisfenol A, que se sabe que posee actividad estrogénica, también resultó en la acumulación de adipocitos en los cuerpos cavernosos (Moon et al, 2001 , 2004 ). Esto sugiere que los estrógenos pueden antagonizar la acción de los andrógenos en el cuerpo cavernoso y resultar en la diferenciación de células pluripotentes precursoras en adipocitos. Goyal et al ( 2005a , b ; 2007a , b ) han demostrado elegantemente que el tratamiento de animales de 2 días de edad con estrógenos resultó en niveles reducidos de testosterona plasmática y acumulación de adipocitos en los cuerpos cavernosos del animal maduro. Bhasin et al ( 2003 ) sugirieron que los andrógenos regulan la diferenciación de células pluripotentes en músculo liso e inhiben la diferenciación en adipocitos. Esta hipótesis se vio respaldada por los hallazgos de Singh et al. ( 2003 , 2006 ), quienes demostraron que la diferenciación de células pluripotentes en músculo liso y la inhibición de la adipogénesis dependen de los andrógenos. Postulamos que la acumulación de adipocitos en la interfaz entre la túnica albugínea y los cuerpos cavernosos podría contribuir a la disfunción corporooclusiva.
Los andrógenos mantienen su estructura y función endotelial vascular
Está bien establecido que el endotelio vascular modula el tono del músculo liso del cavernoso del cavernoso a través de la producción de factores NO andparacrinos, tales como prostaglandinas, endotelina, factor de crecimiento derivado de plaquetas y factor de crecimiento transformante β1 [TGF-β1] (Moreland, 2000; Bivalacqua et al, 2003, 2005; Solomon et al, 2003Guay 2005, 2007; Musicki y Burnett, 2007; Watts et al, 2007). Varios insultos en el endotelio (es decir, isquemia, hipoxia y arteriosclerosis) pueden producir un aumento o disminución del nivel de los factores paracrinos, lo que altera la función y el crecimiento de las células del músculo liso (Moreland, 2000). Un estudio reciente de Lu et al (2007) demostró que la privación de andrógenos por castración o 5
El tratamiento con inhibidor de la reductasa produjo daños en la estructura endotelial, según lo determinado por microscopía electrónica. El endotelio de los animales intactos exhibió superficies lisas con características estructurales estructurales regulares. El endotelio de los animales castrados tenía superficies gruesas y protuberantes, y parecía ser irregular. Los contactos célula-célula se alteraron y se notó la adhesión de los glóbulos rojos a la superficie del endotelio. La administración de testosterona en animales castrados restauró parcialmente la integridad estructural endotelial, con pocas lesiones notables. Los datos de este estudio sugieren que la deficiencia de andrógenos produce daño endotelial vascular y que la integridad estructural endotelial se restaura mediante la administración de andrógenos. Akishitaet al2007) informaron que, en 187, pacientes ambulatorios masculinos consecutivos a los que se les realizó una medición de la vasodilatación mediada por flujo (FMD) de la arteria braquial mediante ecografía, el total y la freetestosterona se correlacionaron significativamente con el porcentaje de FMD. Esta correlación fue independiente de la edad, el índice de masa corporal, la hipertensión, la hiperlipidemia, la diabetes mellitus y el tabaquismo, lo que sugiere un efecto protector de la testosterona endógena en el endotelio.
La restauración o remodelación de la lesión endotelial depende, en parte, de un conjunto de células progenitoras circulantes prematuras (CP) y células progenitoras endoteliales circulantes maduras (CPE). Foresta et al. ( 2006 , 2008 ) investigaron los efectos de la terapia prolongada con testosterona en hombres con hipogonadismo hipogonadotrópico sobre las CP y las CPE. Los autores sugirieron que los pacientes hipogonadales tenían niveles reducidos de CP y CPE y que la terapia con testosterona resultó en un aumento significativo de estas células. Los autores concluyeron que el hipogonadismo está asociado con un número reducido de CP y CPE circulantes. El aumento en la proliferación, migración y actividad de formación de colonias de las CPE inducido por los andrógenos es una vía mediada por AR ( Foresta et al., 2008 ).
Proponemos que la lesión inducida por la deficiencia de andrógenos en las células endoteliales que recubren el lecho vascular del pene aumenta la síntesis y la liberación de TGF-β1, endotelina y contractileprostanoids, pero disminuye el NO. El resultado de tales resultados biológicos en el endotelio provocaría cambios en el fenotipo del músculo liso, lo que provocaría un aumento de la deposición de matriz extracelular (fibrosis), atrofia celular y una inhibición del crecimiento celular (hipoplasia). La fibrosis, por lo tanto, puede contribuir a la contractilidad alterada y al cumplimiento disminuido (según se determine clínicamente), lo que lleva a disfunción eréctil vasculogénica.
Los andrógenos mantienen la integridad estructural de Tunica Albuginea y las propiedades fibroelásticas de la matriz de tejido conectivo
Shen et al. ( 2003 ) demostraron, en animales castrados, una reducción significativa del grosor de la túnica albugínea en comparación con animales intactos. En animales intactos, la túnica es rica en fibras elásticas, y la arquitectura de dichas fibras presenta una disposición regular típica. Por el contrario, la túnica albugínea de los animales castrados mostró una menor densidad de fibras elásticas y su sustitución por colágeno. Los autores concluyeron que los andrógenos son indispensables para el mantenimiento de la ultraestructura normal de la túnica albugínea del pene.
La ablación de andrógenos por castración en modelos animales produjo un marcado aumento en la matriz extracelular, con una reducción concomitante en la relación músculo liso/tejido conectivo de aproximadamente 2 veces ( Takahashi et al, 1991 ; Traish et al, 1999 , 2003 ). Esta reducción en las propiedades fibroelásticas del tejido compromete la distensibilidad del tejido peneano y atenúa la hemodinámica del pene, lo que resulta en disfunción eréctil (Wespes et al, 1990 , 1991 ; Jevtich, 1991; Nehra et al, 1996 ). Varios estudios han sugerido que los andrógenos modulan la matriz extracelular a través de la expresión de factores de crecimiento ( Natoli et al, 2005 ). Sin embargo, esto necesita ser investigado más a fondo en el tejido peneano. La disminución de las fibras elásticas y los cambios en las características microscópicas pueden contribuir a la disfunción eréctil al afectar la función venooclusiva de la túnica albugínea ( Gentile et al, 1996 ; Akkus et al, 1997 ). Estudios de casos recientes han corroborado la restauración de la función eréctil en hombres con disfunción eréctil atribuida a fuga venosa después del tratamiento con andrógenos ( Yassin et al, 2006 ; Kurbatov et al, 2008a , b ). Estas observaciones sugieren que los andrógenos desempeñan un papel en el mantenimiento de la arquitectura del tejido eréctil.
Resumen y Conclusiones
Existe una evidencia significativa que sugiere que los andrógenos regulan la estructura y función de los nervios del pene, el endotelio vascular, el músculo liso trabecular, la matriz del tejido conectivo y la túnica albugínea. Además, los andrógenos regulan la diferenciación de las células precursoras en el músculo liso trabecular e inhiben la diferenciación en adipocitos. En los humanos, la deficiencia de andrógenos se manifiesta en patologías clínicas, como 1, desarrollo inadecuado del pene y 2, pérdida de la función eréctil en pacientes con cáncer de próstata o hiperplasia benigna de próstata administrada con castración médica o quirúrgica o terapia antiandrogenther. La suplementación con andrógenos en pacientes hipogonadales mejora la función sexual. Estas observaciones clínicas, junto con los datos preclínicos, sugieren que la testosterona restaura los elementos estructurales del tejido y mejora la hemodinámica del pene.
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En resumen, los andrógenos desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento de la arquitectura del tejido eréctil ( Figura 3 ) y la fisiología eréctil al modular la función neural del pene y la integridad estructural del músculo liso, el endotelio y la matriz del tejido conectivo, así como las vías metabólicas y de señalización.
AGRADECIMIENTOS
Nota
Este documento se basa en una presentación en un Simposio especial el 12 de abril de 2008, "Estrategias terapéuticas para la salud sexual y hormonal masculina", asociado con la Reunión anual de la Sociedad Estadounidense de Andrología, por la cual el autor presentador recibió un honorario.
Dr Traish tiene relaciones de consultoría y / o financieras con Bayer AG.
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