Effect of vitamin D3 on the expression of selected adipokines and their receptors in the uterus of a rat model of polycystic ovary syndrome

Zespół policystycznych jajników (PCOS) to schorzenie endokrynologiczno-metaboliczne dotyczące 20-25% kobiet w wieku rozrodczym, prowadzące do zaburzeń w funkcji i morfologii jajnika, jak również zmian w obrębie endometrium macicy. Dane literaturowe sugerują, że suplementacja witaminą D₃ (VD3) może pozytywnie wpływać na funkcje rozrodcze, zwłaszcza w przebiegu PCOS, podczas którego odnotowuje się jej obniżony poziom. Ponadto, w patogenezie PCOS obserwuje się zmiany w poziomie krążących we krwi adipokin - hormonów tkanki tłuszczowej, między innymi chemeryny (RARRES2, podwyższony poziom) i adiponektyny (ADIPOQ, obniżony poziom). Jednak brakuje kompleksowych badań wyjaśniających wpływ suplementacji VD3 na poziom RARRES2 i ADIPOQ oraz ich receptorów w osoczu oraz w macicy w przebiegu PCOS. Celem niniejszej pracy było określenie wpływu suplementacji VD3 na 1) poziom testosteronu, 17β-estradiolu oraz RARRES2 i ADIPOQ w osoczu szczurów z PCOS; 2) ekspresję genu i białka RARRES2 i receptorów (CCRL2, CMKLR1, GPR1) oraz ADIPOQ i receptorów (ADIPOR1 i ADIPOR2) w endometrium macicy szczurzego modelu PCOS. Do badań wykorzystano samice szczurów szczepu Wistar, które podzielono na cztery grupy badawcze: kontrola w fazie proestrus, szczury suplementowane VD3 w dawce 500 IU na dzień; szczury z PCOS indukowanym letrozolem w dawce 1 mg/kg masy ciała oraz szczury z PCOS suplementowane VD3 (L+VD3,). Poziom badanych hormonów steroidowych oraz adipokin określono za pomocą testu immunoenzymatycznego ELISA; w celu określenia ekspresji genu i białka adipokin oraz ich receptorów w endometrium macicy wykorzystano metodę real time PCR oraz Western blot, odpowiednio. Analizę statystyczną przeprowadzono przy użyciu GraphPad Prism 8 i jednoczynnikowej analizy wariancji ANOVA (p < 0.05). Uzyskane wyniki wskazują, że suplementacja VD3 podczas PCOS (L+VD3) obniża poziom RARRES2 oraz podwyższa poziom ADIPOQ w osoczu. Ponadto, odnotowano obniżoną ekspresję RARRES2 oraz podwyższoną ADIPOQ w endometrium macicy na poziomie mRNA i białka w grupie PCOS suplementowanej VD3. Wykazano również, że VD3 moduluje działanie na ekspresję receptorów badanych adipokin w endometrium macicy podczas PCOS. Wyniki sugerują, że suplementacja VD3 podczas PCOS wpływa na poziom badanych adipokin i ich receptorów, co może wskazywać na jej terapeutyczne działanie w leczeniu PCOS; niezbędne są jednak przyszłe badania mające na celu ustalenie mechanizmu jej działania.

Polycystic ovary syndrome (PCOS) is an endocrinological-metabolic disorder affecting 20-25% of reproductive-aged women, leading to disturbances in ovarian function and morphology, as well as changes within the endometrium of the uterus. Literature data suggest that supplementation with vitamin D₃ (VD3) may have a positive effect on reproductive functions, especially in the course of PCOS, during which a reduced level of this vitamin is observed. In addition, changes in the level of circulating adipokines - adipose tissue hormones, including resistin (RARRES2, elevated levels) and adiponectin (ADIPOQ, decreased levels) can be observed in the pathogenesis of PCOS. However, there is a lack of comprehensive studies explaining the impact of VD3 supplementation on RARRES2 and ADIPOQ levels and their receptors in the serum and uterus during PCOS. The aim of this study was to determine the effect of VD3 supplementation on 1) testosterone, 17β-estradiol, RARRES2, and ADIPOQ levels in the serum of rats with PCOS; and 2) gene and protein expression of RARRES2 and receptors (CCRL2, CMKLR1, GPR1), as well as ADIPOQ and receptors (ADIPOR1 and ADIPOR2) in the uterine endometrium of a rat model of PCOS. Female Wistar rats were used for the study and divided into four experimental groups: control in the proestrus phase, rats supplemented with 500 IU of VD3 per day, rats with letrozole-induced PCOS at a dose of 1 mg/kg body weight, and rats with PCOS supplemented with VD3 (L+VD3). The levels of the tested steroid hormones and adipokines were determined using the ELISA enzyme immunoassay; real-time PCR and Western blot were used to determine the gene and protein expression of adipokines and their receptors in the uterine endometrium. Statistical analysis was performed using GraphPad Prism 8 and one-way ANOVA (p < 0.05). The results obtained indicate that VD3 supplementation during PCOS (L+VD3) reduces the level of RARRES2 and increases the level of ADIPOQ in the serum. Additionally, a decreased expression of RARRES2 and increased ADIPOQ were observed in the uterine endometrium at the mRNA and protein level in the PCOS group supplemented with VD3. It was also shown that VD3 modulates the expression of receptors for the studied adipokines in the uterine endometrium during PCOS. The results suggest that VD3 supplementation during PCOS affects the level of the tested adipokines and their receptors, which may indicate its therapeutic effect in the treatment of PCOS; however, future research is needed to establish its mechanism of action.