The role of the androgen receptor, testosterone and related factors in the development of urolithiasis

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Urolithiasis is a polyethylological metabolic disease characterized by the formation of concrements in the kidneys. The study of trends in the prevalence of urolithiasis is of fundamental importance in practical medicine.

The incidence of nephrolithiasis is increasing worldwide. About 13% of men face urolithiasis in the course of life which is 3 times higher than in women. These data suggest that sex hormones may play an important role in the development of nephrolithiasis. It has been found that plasma oxalate concentration, urinary excretion of oxalate and calcium oxalate deposition in the kidneys can be increased by androgens and decreased by estrogens. It can reasonably be assumed that this is related to different testosterone concentrations. About 80% of the stones consist of calcium oxalate with variable amounts of calcium phosphate. Androgen receptor levels in the kidneys and plasma androgen levels in patients with nephrolithiasis have been reported to be significantly elevated.

The androgen receptor is a member of the steroid hormone receptor family and plays an important role in the physiology and pathology of various tissues and organs. Androgen receptor ligands are circulating testosterone and locally synthesized dihydrotestosterone. This knowledge may form the basis of new studies of urolitiasis and improve the understanding of the processes of kidney calculi formation.

About the authors

V. V. Sergeev

Regional Clinical Hospital № 2

Email: Sergeev_vladimir888@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4625-9689

Cand.Med.Sci., Head of Urology Unit № 1

Russian Federation, Krasnodar

V. N. Pavlov

Bashkir State Medical University

Email: Sergeev_vladimir888@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2125-4897

Dr.Med.Sci, Professor, Academician of the Russian Academy of Sciences, Head of the Department of Urology with IAPE course, Rector

Russian Federation, Ufa

V. L. Medvedev

Kuban State Medical University

Email: Sergeev_vladimir888@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8335-2578

Dr.Med.Sci., Professor, Head of the Urology Department

Russian Federation, Krasnodar

V. V. Churbakov

Regional Clinical Hospital № 2

Author for correspondence.
Email: Sergeev_vladimir888@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6442-6161

Urologist, Urology Unit 

Russian Federation, Krasnodar

References

  1. Narayanan R., Coss C.C., Dalton J.T. Development of selective androgen receptor modulators (SARMs). Mol. Cell. Endocrinol. 2018;465:134–142. doi: 10.1016/j.mce.2017.06.013.
  2. Mittal R.D., Mishra D.K., Srivastava P., Manchanda P., Bid H.K., Kapoor R. Polymorphisms in the vitamin D receptor and the androgen receptor gene associated with the risk of urolithiasis. Indian J. Clin. Biochem. 2010;25(2):119–126. doi: 10.1007/s12291-010-0023-0.
  3. Chen W.C., Wu H.C., Lin W.C., Wu M.C., Hsu C.D., Tsai F.J. The association of androgen- and oestrogen-receptor gene polymorphisms with urolithiasis in men. BJU Int. 2001;88(4):432–436. doi: 10.1046/j.1464-410x.2001.02319.x.
  4. Fang Z., Peng Y., Li L., Liu M., Wang Z., Ming S., et al. The molecular mechanisms of androgen receptor in nephrolithiasis. Gene. 2017;616:16–21. doi: 10.1016/j.gene.2017.03.026.
  5. Basiri A., Naji M., Houshmand M., Shakhssalim N., Golestan B., Azadvari M., et al. CAG repeats and one polymorphism in androgen receptor gene are associated with renal calcium stone disease. Urologiia. 2022;89(3):391–396. doi: 10.1177/03915603211017885.
  6. Li J.Y., Zhou T., Gao X., Xu C., Sun Y., Peng Y., et al. Testosterone and androgen receptor in human nephrolithiasis. J. Urol. 2010;184(6):2360–2363. doi: 10.1016/j.juro.2010.08.009.
  7. Liang L., Li L., Tian J., Lee S.O., Dang Q., Huang C.K., et al. Androgen receptor enhances kidney stone-CaOx crystal formation via modulation of oxalate biosynthesis & oxidative stress. Mol. Endocrinol. 2014;28(8):129–1303. doi: 10.1210/me.2014-1047.
  8. Zhu W., Zhao Z., Chou F., Zuo L., Liu T., Yeh S., et al. Loss of the androgen receptor suppresses intrarenal calcium oxalate crystals deposition via altering macrophage recruitment/M2 polarization with change of the miR-185-5p/CSF-1 signals. Cell Death Dis. 2019;10(4):275. doi: 10.1038/s41419-019-1358-y.
  9. Naghii M.R., Babaei M., Hedayati M. Androgens involvement in the pathogenesis of renal stones formation. PLoS One. 2014;9(4):e93790. doi: 10.1371/journal.pone.0093790.
  10. Gupta K., Gill G.S., Mahajan R. Possible role of elevated serum testosterone in pathogenesis of renal stone formation. Int. J. Appl. Basic Med. Res. 2016;6(4):241–244. doi: 10.4103/2229-516X.192593.
  11. Yucel E., DeSantis S., Smith M.A., Lopez D.S. Association between low-testosterone and kidney stones in US men: The national health and nutrition examination survey 2011-2012. Prev. Med. Rep. 2018;10:248–253. Retracted in: Prev Med Rep. 2020;17:101069 doi: 10.1016/j.pmedr.2018.04.002.
  12. Stone L. Risk of urolithiasis increased with testosterone replacement therapy. Nat. Rev. Urol. 2019;16(6):330. doi: 10.1038/s41585-019-0189-z.
  13. Yagisawa T., Ito F., Osaka Y., Amano H., Kobayashi C., Toma H. The influence of sex hormones on renal osteopontin expression and urinary constituents in experimental urolithiasis. J. Urol. 2001;166(3):1078–1082.
  14. Chaiyarit S., Thongboonkerd V. Oxidative Modifications Switch Modulatory Activities of Urinary Proteins From Inhibiting to Promoting Calcium Oxalate Crystallization, Growth, and Aggregation. Mol. Cell. Proteomics. 2021;20:100151. doi: 10.1016/j.mcpro.2021.100151.
  15. Knoedler J.J., Krambeck A.E., Astorne W., Bergstralh E., Lieske J. Sex Steroid Hormone Levels May Not Explain Gender Differences in Development of Nephrolithiasis. J. Endourol. 2015;29(12):1341–1345. doi: 10.1089/end.2015.0255.
  16. Peng Y., Fang Z., Liu M., Wang Z., Li L., Ming S., et al. Testosterone induces renal tubular epithelial cell death through the HIF-1α/BNIP3 pathway. J. Transl. Med. 2019;17(1):62. doi: 10.1186/s12967-019-1821-7.
  17. Yuan P., Sun X., Liu X., Hutterer G., Pummer K., Hager B., et al. Kaempferol alleviates calcium oxalate crystal-induced renal injury and crystal deposition via regulation of the AR/NOX2 signaling pathway. Phytomedicine. 2021;86:153555. doi: 10.1016/j.phymed.2021.153555.
  18. Lin C.Y., Liu J.M., Wu C.T., Hsu R.J., Hsu W.L. Decreased Risk of Renal Calculi in Patients Receiving Androgen Deprivation Therapy for Prostate Cancer. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2020;17(5):1762. doi: 10.3390/ijerph17051762.
  19. Takahashi S., Aruga S., Yamamoto Y., Matsumoto T. Urinary Oxalate Excretion Decreased in Androgen Receptor-Knockout Mice by Suppressing Oxalate Synthesis in the Liver. Open Journal of Urology. 2015;05(08):123–132. doi: 10.4236/oju.2015.58020.
  20. Huang F., Li Y., Cui Y., Zhu Z., Chen J., Zeng F., et al. Relationship Between Serum Testosterone Levels and Kidney Stones Prevalence in Men. Front. Endocrinol. (Lausanne). 2022;13:863675. doi: 10.3389/fendo.2022.863675.
  21. Heller H.J., Sakhaee K., Moe O.W., Pak C.Y. Etiological role of estrogen status in renal stone formation. J. Urol. 2002;168(5):1923–1927. doi: 10.1016/S0022-5347(05)64264-4.
  22. Shakhssalim N., Gilani K.R., Parvin M., Torbati P.M., Kashi A.H., Azadvari M., et al. An assessment of parathyroid hormone, calcitonin, 1,25 (OH)2 vitamin D3, estradiol and testosterone in men with active calcium stone disease and evaluation of its biochemical risk factors. Urol. Res. 2011;39(1):1–7. doi: 10.1007/s00240-010-0276-3.
  23. Kuczera M., Kiersztejn M., Kokot F., Klin M. Behavior of sex hormone and gonadotropin secretion in men with active nephrolithiasis. Endokrynol. Pol. 1993;44(4):539–547. Polish.
  24. Fuster D.G., Morard G.A., Schneider L., Mattmann C., Lüthi D., Vogt B., et al. Association of urinary sex steroid hormones with urinary calcium, oxalate and citrate excretion in kidney stone formers. Nephrol. Dial. Transplant. 2022;37(2):335–348. doi: 10.1093/ndt/gfaa360.
  25. Changtong C., Peerapen P., Khamchun S., Fong-Ngern K., Chutipongtanate S., Thongboonkerd V. In vitro evidence of the promoting effect of testosterone in kidney stone disease: A proteomics approach and functional validation. J. Proteomics. 2016;144:11–22. doi: 10.1016/j.jprot.2016.05.028.
  26. Sueksakit K., Thongboonkerd V. Protective effects of finasteride against testosterone-induced calcium oxalate crystallization and crystal-cell adhesion. J. Biol. Inorg. Chem. 2019;24(7):973–983. doi: 10.1007/s00775-019-01692-z
  27. Peerapen P., Thongboonkerd V. Protective Cellular Mechanism of Estrogen Against Kidney Stone Formation: A Proteomics Approach and Functional Validation. Proteomics. 2019;19(19):e1900095. doi: 10.1002/pmic. 201900095
  28. Yoshihara H., Yamaguchi S., Yachiku S. Effect of sex hormones on oxalate-synthesizing enzymes in male and female rat livers. J. Urol. 1999;161(2):668–73.
  29. Abufaraj M., Xu T., Cao C., Waldhoer T., Seitz C., D'andrea D., et al. Prevalence and Trends in Kidney Stone Among Adults in the USA: Analyses of National Health and Nutrition Examination Survey 2007-2018 Data. Eur. Urol. Focus. 2021;7(6):1468–1475. doi: 10.1016/j.euf.2020.08.011

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

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».