Metabolic endotoxaemia related inflammation is associated with hypogonadism in overweight men

Basic Clin Androl. 2017 Mar 8;27:5. doi: 10.1186/s12610-017-0049-8. eCollection 2017.

Abstract

Background: Obesity is associated with both impaired testosterone production and a chronic state of low grade inflammation. Previously it was believed that this inflammation was mediated by a decline in the immunosuppressive action of testosterone. However, more recently an alternative hypothesis (GELDING theory) has suggested that inflammation originating from the passage of intestinal bacteria into the circulation (metabolic endotoxaemia) may actually be the cause of impaired testicular function in obese men. The aim of this study is to investigate if metabolic endotoxaemia, as quantified by serum Lipopolysaccharide Binding Protein (LBP), is associated with impaired testicular endocrine function.

Methods: A total of 50 men aged between 21 and 50 years (mean 35.1 ± 6.8 years) were assessed for adiposity (BMI, waist circumference and % body fat using bio-impedance), inflammatory status (serum CRP, IL-1β, IL-6, TNFα and LBP) and testicular endocrine function (serum testosterone, estradiol, AMH, LH and FSH). Statistical analysis was performed using Pearson correlation analysis, with log transformation of data where appropriate, and multi-variate regression.

Results: Overall increasing adiposity (% body fat) was positively associated with metabolic endotoxaemia (LBP, r = 0.366, p = 0.009) and inflammation (CRP r = 0.531, p < 0.001; IL-6 r = 0.463, p = 0.001), while also being negatively correlated with serum testosterone (r = -0.403, p = 0.004). Serum testosterone levels were significantly negatively correlated with inflammation (CRP r = -0.471, p = 0.001; IL-6 r = -0.516, p < 0.001) and endotoxaemia (LBP) after adjusting for serum LH levels (p = -0.317, p = 0.03). Furthermore, serum IL-6 was negatively associated with AMH levels (r = -0.324, p = 0.023), with a negative trend between LBP and AMH also approaching significance (r = -0.267, p = 0.064).

Conclusions: Obesity and its associated metabolic endotoxaemia helps initiate a pro-inflammatory state characterised by raised serum IL-6 levels, which in turn is correlated with impairment of both Leydig (testosterone) and Sertoli cell function (AMH). These results open up the potential for new treatments of obesity related male hypogonadism that focus on preventing the endotoxaemia associated chronic inflammatory state.

Contexte: L’obésité est associée à la fois à une altération de la production de testostérone et à un état chronique d’inflammation de faible intensité. On pensait auparavant que cette inflammation était induite par une diminution de l’action immunosuppressive de la testostérone. Une hypothèse alternative plus récente (la théorie GELDING) a cependant suggéré que l’inflammation, qui a pour origine le passage de bactéries intestinales dans la circulation (endotoxémie métabolique), pourrait être en fait la cause de l’altération de la fonction endocrine du testicule chez les hommes obèses. Le but de la présente étude était de chercher si l’endotoxémie métabolique, évaluée par la quantification sérique de la Protéine Liant les Lypopolysaccharides (LBP), était associée à une altération de la fonction endocrine du testicule.

Matériel et méthodes: Un total de 50 hommes âgés de 21 à 50 ans (moyenne 35,1 ± 6,8 ans) ont été évalué pour l’adiposité (IMC, circonférence de la taille, et pourcentage de graisse corporelle par bio-impédance), le statut inflammatoire (CRP, IL-1beta, IL-6, TNFalpha et LBP sériques) et la fonction endocrine du testicule (testostérone, estradiol, AMH, LH et FSH sériques). L’analyse statistique des données a été réalisée par corrélation de Pearson - après transformation logarithmique des données quand nécessaire – et régression multivariée.

Résultats: Une augmentation globale de l’adiposité (% de graisse corporelle) était positivement associée à l’endotoxémie métabolique (LBP, r = 0.366, p = 0.009) et à l’inflammation (CRP r = 0.531, p < 0.001; IL-6 r = 0.463, p = 0.001), tout en étant également corrélée négativement à la testostérone sérique (r = −0.403, p = 0.004). Les taux de testostérone sériques étaient, de façon significative, négativement corrélés à l’inflammation (CRP r = −0.471, p = 0.001; IL-6 r = −0.516, p < 0.001) et à l’endotoxémie métabolique (LBP) après ajustement sur les taux de LH sériques (p = −0.317, p = 0.03). L’IL-6 sérique était en outre négativement associée aux taux d’AMH (r = −0.324, p = 0.023), avec une tendance négative entre LBP et AMH approchant la signification (r = −0.267, p = 0.064).

Conclusions: l’obésité et son endotoxémie métabolique associée favorisent l’initiation d’un état pro-inflammatoire caractérisé par une élévation des taux d’IL-6 sériques, état qui est en retour corrélé à une altération des fonctions des cellules de Leydig (testostérone) et de Sertoli (AMH). Ces résultats ouvrent la possibilité de nouveaux traitements de l’hypogonadisme masculin lié à l’obésité, centrés sur la prévention de l’endotoxémie associée à l’état inflammatoire chronique.

Contexte: L’obésité est associée à la fois à une altération de la production de testostérone et à un état chronique d’inflammation de faible intensité. On pensait auparavant que cette inflammation était induite par une diminution de l’action immunosuppressive de la testostérone. Une hypothèse alternative plus récente (la théorie GELDING) a cependant suggéré que l’inflammation, qui a pour origine le passage de bactéries intestinales dans la circulation (endotoxémie métabolique), pourrait être en fait la cause de l’altération de la fonction endocrine du testicule chez les hommes obèses. Le but de la présente étude était de chercher si l’endotoxémie métabolique, évaluée par la quantification sérique de la Protéine Liant les Lypopolysaccharides (LBP), était associée à une altération de la fonction endocrine du testicule.

Matériel et méthodes: Un total de 50 hommes âgés de 21 à 50 ans (moyenne 35,1 ± 6,8 ans) ont été évalué pour l’adiposité (IMC, circonférence de la taille, et pourcentage de graisse corporelle par bio-impédance), le statut inflammatoire (CRP, IL-1beta, IL-6, TNFalpha et LBP sériques) et la fonction endocrine du testicule (testostérone, estradiol, AMH, LH et FSH sériques). L’analyse statistique des données a été réalisée par corrélation de Pearson - après transformation logarithmique des données quand nécessaire – et régression multivariée.

Résultats: Une augmentation globale de l’adiposité (% de graisse corporelle) était positivement associée à l’endotoxémie métabolique (LBP, r = 0.366, p = 0.009) et à l’inflammation (CRP r = 0.531, p < 0.001; IL-6 r = 0.463, p = 0.001), tout en étant également corrélée négativement à la testostérone sérique (r = −0.403, p = 0.004). Les taux de testostérone sériques étaient, de façon significative, négativement corrélés à l’inflammation (CRP r = −0.471, p = 0.001; IL-6 r = −0.516, p < 0.001) et à l’endotoxémie métabolique (LBP) après ajustement sur les taux de LH sériques (p = −0.317, p = 0.03). L’IL-6 sérique était en outre négativement associée aux taux d’AMH (r = −0.324, p = 0.023), avec une tendance négative entre LBP et AMH approchant la signification (r = −0.267, p = 0.064).

Conclusions: l’obésité et son endotoxémie métabolique associée favorisent l’initiation d’un état pro-inflammatoire caractérisé par une élévation des taux d’IL-6 sériques, état qui est en retour corrélé à une altération des fonctions des cellules de Leydig (testostérone) et de Sertoli (AMH). Ces résultats ouvrent la possibilité de nouveaux traitements de l’hypogonadisme masculin lié à l’obésité, centrés sur la prévention de l’endotoxémie associée à l’état inflammatoire chronique.

Keywords: Endotoxin; Hypogonadism; Leydig cell; Lipopolysaccharide (LPS); Obesity; Sertoli cell; Testosterone.