Hormonal Profile of the Offspring of Prenatally Stressed Male Rats with Modeling of Post-traumatic Stress Disorder during Spermatogenesis

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Currently, there is an increasing number of studies demonstrating the transgenerational effects of maternal and paternal stress on various functions of offspring. The effects of maternal (prenatal) stress can be transmitted to the next generations of the offspring through the male line. Various psychopathologies in men, such as posttraumatic stress disorder (PTSD), manifest themselves in their children as various disorders after birth. In this regard, the aim of the present study was to investigate the consequences of PTSD modeling (the “stress-restress” paradigm) in prenatally stressed (PS) male rats before mating with intact females on the activity of the hypothalamic-pituitary-adrenocortical axis (HPA) and the blood content of sex hormones in the offspring of both sexes. The study was performed not only on the offspring of PS males and the offspring of PS males with PTSD modeling before conception, but also on similar groups of the offspring obtained from control males. It is shown that already on the 5th day of life, a change in the HPA axis activity is observed in the offspring of stressed males, mainly in the offspring of males. In sexually mature offspring, regardless of gender and the group of stressed fathers, a decrease in the basal and stress activity of the HPA axis and its accelerated inhibition after stress activation were found. A decrease in the testosterone level was found in the offspring of control and PS males with PTSD modeling, and a decrease in the estradiol level in females – the offspring of PS males with PTSD modeling. It is concluded that the effects of PTSD modeling in male rats during spermatogenesis on the HPA axis activity of their sexually mature offspring are similar and do not depend on the sex of the offspring or whether the males were stressed prenatally. A similar effect of the PTSD-like state of male fathers has on the testosterone level of their offspring, which can reduce their reproductive abilities in unfavorable environmental conditions.

Sobre autores

S. Pivina

Pavlov Institute of Physiology of the Russian Academy of Sciences

Saint Petersburg, Russia

V. Akulova

Pavlov Institute of Physiology of the Russian Academy of Sciences

Saint Petersburg, Russia

G. Kholova

Pavlov Institute of Physiology of the Russian Academy of Sciences

Saint Petersburg, Russia

N. Ordyan

Pavlov Institute of Physiology of the Russian Academy of Sciences

Email: neo@infran.ru
Saint Petersburg, Russia

Bibliografia

  1. Lubrano С, Parisi F, Cetin I (2024) Impact of maternal environment and inflammation on fetal neurodevelopment. Antioxidants (Basel) 13: 453. https://doi.org/10.3390/antiox13040453
  2. Jagtap A, Jagtap B, Jagtap R., Lamture Y,Gomase K (2023) Effects of Prenatal Stress on Behavior, Cognition, and Psychopathology: A Comprehensive Review. Cureus 15: e47044. https://doi.org/10.7759/cureus.47044
  3. Dorothy A, Rajan KE (2025) Prenatal maternal life adversity impacts on learning and memory in offspring: implication to transgenerational epigenetic inheritance. Front Neurosci 19: 1518046. https://doi.org/10.3389/fnins.2025.1518046
  4. Khan Z, Messiri NEI., Iqbal E, Hassan H, Tanweer MS, Sadia SR, Taj M, Zaidi U, Yusuf K, Syed NI, Zaidi M (2025) On the role of epigenetic modifications of HPA axis in posttraumatic stress disorder and resilience. J Neurophysiol 133: 742–759. https://doi.org/10.1152/jn.00345.2024
  5. Lopes NA, Ambeskovic M, King SE, Faraji J, Soltanpour N, Xu W, Fang X, Metz G, Olson DM (2025) Transgenerational transmission of prenatal maternal stress across three generations of male progeny alters inflammatory stress markers in reproductive tissues. Psychoneuroendocrinology 177: 107451. https://doi.org/10.1016/j.psyneuen.2025.107451
  6. Shi Q, Qi K (2023) Developmental origins of health and disease: Impact of paternal nutrition and lifestyle. Pediatr Investig 7: 111–131. https://doi.org/10.1002/ped4.12367
  7. Casciaro С, Hamada H, Bloise E, SG (2025) The paternal contribution to shaping the health of future generations. Trends Endocrinol Metab 36: 459–471. https://doi.org/10.1016/j.tem.2024.10.007
  8. Tan X, Luo J, Ding X, Li H (2023) Preconception paternal mental disorders and child health: Mechanisms and interventions. Neurosci Biobehav Rev 144: 104976. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2022.104976
  9. Yahyavi ST, Zarghami M, Naghshvar F, Danesh A (2015) Relationship of cortisol, norepinephrine, and epinephrine levels with war-induced posttraumatic stress disorder in fathers and their offspring. Rev Bras Psiquiatr 37: 93–98. https://doi.org/10.1590/1516-4446-2014-1414
  10. Yehuda R, Daskalakis NP, Lehrner A, Desarnaud F, Bader HN, Makotkine I, Flory JD, Bierer LM, Meaney MJ (2014) Influences of maternal and paternal PTSD on epigenetic regulation of the glucocorticoid receptor gene in Holocaust survivor offspring. Am J Psychiatry 171: 872–880. https://doi.org/10.1176/appi.ajp.2014.13121571
  11. Mychasiuk R, Harker A, Ilnytskyy S, Gibb R (2013) Paternal stress prior to conception alters DNA methylation and behaviour of developing rat offspring. Neuroscience 241: 100–105. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2013.03.025
  12. Jyothi AK, Thotakura B, Priyadarshini SC, Patil S, Poojari MS, Subramanian M (2022) Paternal stress alters synaptic density and expression of GAP-43, GRIN1, M1 and SYP genes in the hippocampus and cortex of offspring of stress-induced male rats. Morphologie 107: 67–79. https://doi.org/10.1016/j.morpho.2022.05.001
  13. Rodgers AB, Bale TL (2015) Germ cell origins of Posttraumatic stress disorder risk: the transgenerational impact of parental stress experience. Biol Psychiatry 78: 307–314. https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2015.03.018
  14. Petropoulos S, Matthews SG, Szyf M (2014) Adult glucocorticoid exposure leads to transcriptional and DNA methylation changes in nuclear steroid receptors in the hippocampus and kidney of mouse male offspring. Biol Reproduct 90: 1–10. https://doi.org/10.1095/biolreprod.113.115899
  15. Ordyan NE, Malysheva OV, Akulova VK, Pivina SG, Kholova GI (2020) The capability to learn and expression of the Insulin-like growth factor II gene in the brain of male rats whose fathers were subjected to stress factors in the “stress–restress” paradigm. Neurochem J 14: 191–196. https://doi.org/10.1134/S1819712420020075
  16. Ordyan NE, Malysheva OV, Holova GI, Akulova VK, Pivina SG (2022) Sex-dependent effects of stress in male rats on memory and expression of the Insulin-like growth factor 2 gene in the brains of offspring. Neurosci Behav Physiol 52: 242–250. https://doi.org/10.1007/s11055-021-01079-1
  17. Ordyan NE, Pivina SG, Akulova VK, Kholova GI (2021) Changes in the nature of behavior and the activity of the hypophyseal-adrenocortical system in the offspring of paternal rats subjected to stress in the stress–restress paradigm before mating. Neurosci Behav Physiol 51: 528–534. https://doi.org/10.1007/s11055-021-01100-7
  18. Ордян НЭ, Пивина СГ, Холова ГИ, Акулова ВК, Ракицкая ВВ (2022) Дифференциальное влияние ПТСР-подобного или депрессивно-подобного состояния самцов крыс перед спариванием на активность гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы половозрелых потомков. Рос физиол журн им ИМ Сеченова 108: 1114–1124.
  19. Ordyan NE, Pivina SG, Kholova GI, Akulova VK, Rakitskaya VV (2022) Differential influence of PTSD-like or depressivelike state of male rats before mating on the activity of the hypothalamic-pituitary-adrenocortical system of sexually mature offspring. Russ J Physiol 108: 1114–1124. (In Russ). https://doi.org/10.31857/S0869813922090114
  20. Galeeva A, Pelto-Huikko M, Pivina S, Ordyan N (2010) Postnatal ontogeny of the glucocorticoid receptor in the hippocampus. Vitam and Hormon 82: 367–389. https://doi.org/10.1016/S0083-6729(10)82019-9.
  21. Ordyan NE, Pivina SG, Baranova KA, Rakitskaya VV, Akulova VK, Kholova GI (2021) Sex-dependent actions of prenatal stress on the activity of the hypothalamo-hypophyseal-adrenocortical system in rats: the role of corticosteroid receptors in the brain. Neurosci Behav Physiol 51: 357–366. https://doi.org/10.1007/s11055-021-01079-1
  22. Pivina SG, Rakitskaya VV, Akulova VK, Shigalugova ED, Ordyan NE (2022) Effects of prenatal stress on reproductive function in male rats. Neurosci Behav Physiol 52: 568–573. https://doi.org/10.1007/s11055-022-01276-6
  23. Ordyan NE, Smolenskiy IV, Pivina SG, Akulova VK, Rakitskaya VV (2014) Characteristics of the formation of the anxious-depressive state in an experimental model of Post-traumatic stress disorder in prenatally stressed male rats. Neurosci Behav Physiol 44: 657–663. https://doi.org/10.1007/s11055-014-9966-6
  24. Pivina SG, Rakitskaya VV, Akulova VK, Ordyan NE (2016) Activity of the hypothalamic–pituitary–adrenal system in prenatally stressed male rats on the experimental model of post-traumatic stress disorder. Bull Exp Biol Med 160: 601–604. https://www.doi.org/10.1007/s10517-016-3227-3
  25. Ордян НЭ, Шигалугова Е Д, Малышева ОВ, Пивина СГ, Акулова ВК, Холова ГИ (2023) Трансгенерационное влияние пренатального стресса на память и экспрессию гена инсулиноподобного фактора роста 2 в мозге потомков. Журн эвол биохим физиол 59: 403–412.
  26. Ordyan NE, Shigalugova ED, Malysheva OV, Pivina SG, Akulova VK, Kholova GI (2023) Transgenerational influence of prenatal stress on memory and expression of the insulin-like growth factor 2 gene in the brain of offspring. J Evol Biochem Physiol 59: 403–412. (In Russ). https://doi.org/10.31857/S0044452923050066
  27. Danan D, Todder D, Zohar J, Cohen H (2021) Is PTSD-phenotype associated with HPA-axis sensitivity? Feedback inhibition and other modulating factors of glucocorticoid signaling dynamics. Int J Mol Sci 22: 6050. https://doi.org/0.3390/ijms22116050
  28. Sbisa A, Kristin Graham K, Lawrence-Wood E, McFarlane AC, Toben C (2024) PTSD biomarkers: Neuroendocrine signaling to epigenetic variants. Adv Clin Hem 122: 209–260. https://doi.org/10.1016/bs.acc.2024.06.004
  29. Engel S, Klusmann H, Laufer S, Kapp C, Schumacher S, Knaevelsrud C (2022) Biological markers in clinical psychological research – A systematic framework applied to HPA axis regulation in PTSD. Compr Psychoneuroendocrinol 11: 100148. https://doi.org/10.1016/j.cpnec.2022.100148
  30. Dashorst P, Mooren TM, Kleber RJ, de Jong PJ, Huntjens RJC (2019) Intergenerational consequences of the Holocaust on offspring mental health: a systematic review of associated factors and mechanisms. Eur J Psychotraumatol 10: 1654065. https://doi.org/10.1080/20008198.2019.1654065
  31. Malysheva OV, Pivina SG, Ponomareva EN, Ordyan NE (2023) Changes in content of small noncoding RNA in spermatozoa as a possible mechanism of transgenerational transmission of paternal stress effect: an experimental study. Cell Tiss Biol 17: 223–232. https://doi.org/10.1134/S1990519X23030070
  32. Hamada H, Casciaro C, Moisiadis VG, Constantinof A, Kostaki A, Matthews SG (2024) Prenatal maternal glucocorticoid exposure modifies sperm miRNA profiles across multiple generations in the guinea-pig. J Physiol 602(9): 2127-2139. https://doi.org/10.1113/JP284942
  33. Cottrell EC, Seckl JR. (2009) Prenatal stress, glucocorticoids and the programming of adult disease. Front Behav Neurosci 3: 19. https://doi.org/10.3389/neuro.08.019.2009

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».