Efficacy of relaxin for cisplatin-induced testicular dysfunction and epididymal spermatotoxicity

Cisplatin (CP) is an extremely effective anticancer agent widely used to treat various cancer types, however, the potential side effects include testicular dysfunction. This study was to investigate, using a rat model of CP-induced testicular dysfunction, the protective effects of relaxin (RLN) against oxidative stress, testicular function, histological damage, spermatogenesis, germ-cell apoptosis, and sperm output, and to explore the usefulness of RLN as a potential protective drug for use with CP in chemotherapeutic treatments.

This study clearly indicates that RLN exerts a protective effect against CP-induced testicular damage through attenuation of oxidative stress and suppression of apoptosis. Our findings suggest RLN as a potentially efficacious drug for use with cisplatin chemotherapy in order to ameliorate CP-induced side effects and testicular injury adversely affecting spermatogenesis, sperm quality, and oxidative-stress parameters. Contexte: Le cis platine (CP) est un agent anticancéreux extrêmement efficace largement utilisé pour traiter divers types de cancer. Parmi les effets secondaires potentiels associés aux traitements par CP on compte le dysfonctionnement des testicules. Le propos de ce manuscrit est d'étudier, à l'aide d'un modèle rat de dysfonctionnement testiculaire induit par la prise de CP, l’action protectrice de la relaxine (RLN) contre les effets délétères dus au CP lesquels incluent le stress oxydant, la perte de fonction testiculaire, les dommages histologiques au testicule, l'apoptose des cellules germinales et la baisse de la qualité des spermatozoïdes. L’objectif est d’explorer l'utilité de la RLN comme médicament protecteur potentiel à utiliser avec le CP dans les traitements chimiothérapeutiques. Méthodes: Des rats mâles Sprague-Dawley ont été utilisés. Trois groupes : contrôle, CP, et CP + RLN ont été comparés. Après une injection intrapéritonéale de CP (6mg/kg), de la RLN porcine (500 ng/h) ou du sérum physiologique a été perfusé pendant 5 jours en utilisant une mini-pompe osmotique implantée. La dose de RLN a été choisie en fonction d'études antérieures qui avaient montré qu'elle entraînait des taux sériques de RLN comparables à ceux de rats en milieu de la gestation. Cinq jours après l'administration de la CP, des échantillons ont été prélevés afin d’évaluer l'histopathologie, l'apoptose des cellules germinales, le stress oxydant, la peroxydation des lipides et les paramètres spermatiques. Résultats: Le groupe CP a montré une réduction du poids des testicules et une diminution significative des scores de spermatogenèse. De plus, l'administration de CP a entraîné une augmentation de l’apoptose de 4,6 fois associée à une augmentation significative du stress oxydant, de la régulation à la hausse de la Caspase 3 pro-apoptotique et à la baisse de Bcl2 anti-apoptotique conduisant in fine à une réduction marquée de la concentration en spermatozoïdes. La RLN a ainsi significativement corrigée les effets négatifs du CP en atténuant le stress oxydant et l'apoptose. La RLN a permis d'éliminer efficacement les ROS via l’activation de la triade enzymatique anti-oxydante superoxyde dismutase (SOD)/catalase (CAT)/glutathion peroxydase (GPx) et via la régulation à la hausse du GSH prévenant ainsi la lipopéroxydation. La RLN a par ailleurs diminué les atteintes histopathologiques testiculaires préservant la spermatogenèse. En parallèle, la RLN a amélioré la mobilité spermatique des spermatozoïdes prélevés dans la queue de l’épididyme. Conclusions: Cette étude montre clairement que la RLN exerce un effet protecteur contre les lésions testiculaires par l'atténuation du stress oxydant et la suppression de l'apoptose induite par le CP. Nos résultats suggèrent que la RLN est un médicament potentiellement pertinent à utiliser afin de diminuer les effets secondaires induits par le CP sur la fonction testiculaire et sur les spermatozoïdes lors de la chimiothérapie cancéreuse.

Sprague-Dawley male rats were used, which were divided into three groups: sham control, CP, and CP + RLN. Porcine RLN (500 ng/h) or saline was infused for 5 days using an implanted osmotic mini-pump following intraperitoneal injection of CP (6 mg/kg). RLN dose was chosen based on previous studies showing that it resulted in serum relaxin levels comparable to those in rats at the middle of pregnancy. At 5 days after CP administration, samples were collected and assessment of testicular histopathology, germ-cell apoptosis, oxidative stress, lipid peroxidation, and sperm quality was performed as main measures.

The testicular CP model showed reduced testis weight and significantly decreased spermatogenesis scores. Additionally, CP administration induced a 4.6-fold increase in the apoptotic index associated with a significant increase in oxidative stress and upregulation of pro-apoptotic Casp3 and downregulation of anti-apoptotic Bcl2 levels, resulting in a marked reduction in sperm concentration. However, RLN administration caused a significant reduction in CP-mediated damage by attenuating oxidative stress and cell apoptosis. RLN administration efficiently scavenged ROS via the activation of SOD, CAT, and GPx and upregulation of GSH to prevent lipid peroxidation and decreased apoptosis by altering Bcl2 and Casp3 expression, thereby reducing histopathological damage and restoring spermatogenesis. Furthermore, RLN ameliorated attenuated sperm motility in the cauda epididymis resulting from CP treatment. Conclusions: This study clearly indicates that RLN exerts a protective effect against CP-induced testicular damage through attenuation of oxidative stress and suppression of apoptosis. Our findings suggest RLN as a potentially efficacious drug for use with cisplatin chemotherapy in order to ameliorate CP-induced side effects and testicular injury adversely affecting spermatogenesis, sperm quality, and oxidative-stress parameters. Contexte: Le cis platine (CP) est un agent anticancéreux extrêmement efficace largement utilisé pour traiter divers types de cancer. Parmi les effets secondaires potentiels associés aux traitements par CP on compte le dysfonctionnement des testicules. Le propos de ce manuscrit est d'étudier, à l'aide d'un modèle rat de dysfonctionnement testiculaire induit par la prise de CP, l’action protectrice de la relaxine (RLN) contre les effets délétères dus au CP lesquels incluent le stress oxydant, la perte de fonction testiculaire, les dommages histologiques au testicule, l'apoptose des cellules germinales et la baisse de la qualité des spermatozoïdes. L’objectif est d’explorer l'utilité de la RLN comme médicament protecteur potentiel à utiliser avec le CP dans les traitements chimiothérapeutiques. Méthodes: Des rats mâles Sprague-Dawley ont été utilisés. Trois groupes : contrôle, CP, et CP + RLN ont été comparés. Après une injection intrapéritonéale de CP (6mg/kg), de la RLN porcine (500 ng/h) ou du sérum physiologique a été perfusé pendant 5 jours en utilisant une mini-pompe osmotique implantée. La dose de RLN a été choisie en fonction d'études antérieures qui avaient montré qu'elle entraînait des taux sériques de RLN comparables à ceux de rats en milieu de la gestation. Cinq jours après l'administration de la CP, des échantillons ont été prélevés afin d’évaluer l'histopathologie, l'apoptose des cellules germinales, le stress oxydant, la peroxydation des lipides et les paramètres spermatiques. Résultats: Le groupe CP a montré une réduction du poids des testicules et une diminution significative des scores de spermatogenèse. De plus, l'administration de CP a entraîné une augmentation de l’apoptose de 4,6 fois associée à une augmentation significative du stress oxydant, de la régulation à la hausse de la Caspase 3 pro-apoptotique et à la baisse de Bcl2 anti-apoptotique conduisant in fine à une réduction marquée de la concentration en spermatozoïdes. La RLN a ainsi significativement corrigée les effets négatifs du CP en atténuant le stress oxydant et l'apoptose. La RLN a permis d'éliminer efficacement les ROS via l’activation de la triade enzymatique anti-oxydante superoxyde dismutase (SOD)/catalase (CAT)/glutathion peroxydase (GPx) et via la régulation à la hausse du GSH prévenant ainsi la lipopéroxydation. La RLN a par ailleurs diminué les atteintes histopathologiques testiculaires préservant la spermatogenèse. En parallèle, la RLN a amélioré la mobilité spermatique des spermatozoïdes prélevés dans la queue de l’épididyme. Conclusions: Cette étude montre clairement que la RLN exerce un effet protecteur contre les lésions testiculaires par l'atténuation du stress oxydant et la suppression de l'apoptose induite par le CP. Nos résultats suggèrent que la RLN est un médicament potentiellement pertinent à utiliser afin de diminuer les effets secondaires induits par le CP sur la fonction testiculaire et sur les spermatozoïdes lors de la chimiothérapie cancéreuse.