Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Osteoporose is een belangrijk gezondheidsprobleem, niet enkel bij vrouwen, maar ook bij mannen. Ondanks de lagere incidentie aan osteoporotische fracturen bij mannen, gaat osteoporose bij de man gepaard met grotere morbiditeit, mortaliteit en medische kost in vergelijking met postmenopausale osteoporotische vrouwen. Alhoewel osteoporotische fracturen vooral voorkomen bij ouderen, ontstaat osteoporose reeds tijdens de jonge levensjaren door een interactie van zowel genetische als omgevingsfactoren. Geslachtshormonen worden hierbij gezien als belangrijke spelers verantwoordelijk voor het verschil in botsterkte tussen mannen en vrouwen. Een beter inzicht in de rol van mannelijke geslachtshormonen voor de opbouw van het skelet kan daarom leiden tot betere behandelingsmethoden voor osteoporose. Testosteron, het voornaamste androgeen bij mannen, wordt beschouwd als de belangrijkste determinant van mannelijke botgroei tijdens de puberteit. De botgroei kan echter ook verklaard worden door de hogere toename van spiermassa in mannen, waarbij het bot zich aanpast aan de grotere krachten die erop uitgeoefend worden. Bovendien kunnen de effecten van testosteron op bot zowel rechtstreeks gemediëerd worden via de androgeen receptor in botweefsel als onrechtstreeks, via de androgeen receptor aanwezig in spier. Om de rol van de androgeen receptor in deze spier-bot interactie te verduidelijken, werden verschillende experimenten uitgevoerd in mannelijke muizen tijdens de groei.   Eerst werd tijdens een longitudinale studie de botmassaopbouw vergeleken in een muismodel voor seniele osteoporose (SAMP6) met een muismodel voor hypogonadale osteoporose (gecastreerde controle SAMR1) van 4 tot 20 weken. Vervolgens werd ook het effect van langdurige dihydrotestosteron (DHT) en oestradiol (E2) substitutie onderzocht in deze beide muismodellen. Aangezien DHT een niet-aromatiseerbaar androgeen is en E2 een oestrogeen, werd op deze manier de rol van zowel de androgeen als de oestrogeen receptor onderzocht (Chapter 4). Een interessante bevinding van deze studie was de significant lagere opbouw van corticale botmassa in SAMP6 muizen in vergelijking met hun controlemuizen, SAMR1. Reeds voor de puberteit (voor de leeftijd van 4 weken) hadden SAMP6 muizen een merkelijk dunnere cortex als gevolg van een verhoogde medullaire botexpansie en gedaalde endocorticale botformatie (-43%). De periostale botformatie was echter toegenomen (+47%) in SAMP6 muizen, wat resulteerde in toegenomen endocorticale en periostale botomtrekken. Dit verschil in corticale botmassa kon echter niet verklaard worden door het gelijke lichaamsgewicht of kleinere spierdiameter in SAMP6 in vergelijking met SAMR1 muizen. In tegenstelling tot deze bevindingen, resulteerde castratie op jonge leeftijd vooral in een verminderde periostale botaanmaak en een verminderde toename in spiermassa tijdens de groei. Bovendien ontstonden de cortical botdefecten voornamelijk tijdens de puberteit (4 tot 8 weken). Castratie resulteerde ook in een verminderde opbouw van trabeculaire botmassa en een hoge botturnover, terwijl de trabeculaire botmassa niet verschillend was tussen SAMP6 en SAMR1. Vervolgens werd ook de werking van verschillende geslachtshormonen onderzocht in gecastreerde SAMP6 en SAMR1 muizen. Zowel DHT als E2 stimuleerde periostale botexpansie in gecastreerde SAMP6 en SAMR1 muizen. Bovendien werd ook de trabeculaire botvorming verbeterd door DHT en E2 toediening. Opmerkelijk hierbij was dat E2 de endocorticale botformatie stimuleerde in SAMP6, waardoor het corticaal fenotype gedeeltelijk hersteld werd. Aangezien ook hier het effect van beide geslachtshormonen zich voornamelijk beperkte tot de puberteit (4 tot 8 weken bij de muis) wordt de de puberteit, en zelfs de periode voor de puberteit, aanzien als een zeer kritische periode voor de corticale botontwikkeling. Bovendien was zowel een niet-aromatiseerbaar androgeen als een oestrogeen in staat om de botmassa te verbeteren bij hypogonadale muizen. Daarom lijkt niet alleen de androgeen receptor maar ook de oestrogeen receptor belangrijk voor de botopbouw bij de man. Ten tweede werd de rol van de androgeen receptor en het effect van vrijwillig lopen onderzocht tijdens de opbouw van botmassa in muizen die androgeen resistent zijn door een volledige afwezigheid van de androgeen receptor (ARKO). Gedurende een experimentele periode van 11 weken werden 5 weken oude ARKO en wildtype (WT) muizen opgevolgd, waarbij 1 groep ARKO muizen vrijwillig kon lopen in een kooi met een loopwiel (Chapter 5). Hierbij zagen we dat de corticale bottoename (corticale dikte, oppervlakte, omtrek en ‘strength strain index’) verminderd was in muizen zonder androgeen receptor. Bovendien werd er, in tegenstelling tot WT muizen (controle muizen), geen correlatie gevonden tussen de ‘strength strain index’ (een parameter voor botsterkte) en de kuitspierdiameter. Ook de opbouw van trabeculaire botmassa was ernstig verminderd in ARKO muizen ten opzichte van WT muizen. De botturnover parameters waren toegenomen bij de ARKO, een weerspiegeling van hun hoge trabeculaire bot hermodellering. Vrijwillig lopen reduceerde de bot turnovermerkers in ARKO muizen en was in staat om het trabeculair botverlies, maar niet het corticaal botverlies, in ARKO muizen gedeeltelijk tegen te gaan. Bijgevolg suggereerden deze bevindingen dat androgenen niet alleen essentieel zijn om de corticale botmassa te optimaliseren, maar vooral van belang zijn voor de ontwikkeling van het trabeculaire botnetwerk tijdens de groei. Bovendien is de groei een kritische en kwetsbare periode gedurende dewelke androgenen, spiermassa en lichaamsbeweging trabeculair en corticaal bot kunnen beïnvloeden. Zoals hoger aangegeven, stimuleren androgenen niet enkel de botmassa maar ook de spiermassa. Daarom werd ook de rol van de androgeen receptor in de opbouw van de mannelijke spiermassa bestudeerd. Hiervoor werd een spiervezel-specifieke androgeen receptor knockout muis (mARKO) ontwikkeld. In tweede instantie werd het effect van de spiervezel-specifieke androgeen receptor disruptie op spiermassa en -functie ook vergeleken met de effecten in muizen met een globale androgeen receptor knock-out (ARKO) om een beter inzicht te krijgen in de rol van de androgeen receptor in spier (Chapter 6). mARKO muizen vertoonden een belangrijke reductie in androgeen receptor in spier (-60-80%). Dit resulteerde in een lager totaal lichaamsgewicht (-8%) en lager vetvrij lichaamsgewicht (-8%) in mARKO dan WT muizen. Bovendien was ook het gewicht van de androgeen-gevoelige levator ani spier significant verminderd (-46%). Het gewicht van andere perifere skeletspieren was echter slechts weinig of niet gedaald in mARKO muizen. Opmerkelijk was ook dat mARKO muizen minder intra-abdominaal vet hadden dan hun WT controlemuizen. Ook hadden de mARKO muizen, in tegenstelling tot de ARKO muizen, geen corticaal en trabeculair botfenotype, wat aantoont dat de deletie van de androgeen receptor in spiervezels de skeletontwikkeling in de man niet beïnvloedt. De selectieve disruptie van de androgeen receptor in spiervezels resulteerde evenwel in een verschuiving van snelle naar trage spiervezels, echter zonder grote gevolgen op intrinsieke spiersterkte of vermoeidheid zoals gemeten in vitro. Bovendien was het spierfenotype van mARKO muizen gelijkaardig aan dat van muizen met een globale androgeen receptor deletie (ARKO muizen). Ook in ARKO muizen was het gewicht gedaald in sommige, maar niet alle skeletspieren. De levator ani was zelfs compleet afwezig. De levator ani lijkt daarom dus veel gevoeliger voor androgenen dan perifere skeletspieren. In overeenstemming met de veranderingen in mARKO muizen, werd er in de soleus van ARKO muizen ook een hoger percentage aan trage spiervezels gevonden terwijl de intrinsieke spiersterkte en -vermoeibaarheid grotendeels onveranderd waren. Alles bij elkaar genomen, toonden de bevindingen in deze studie aan dat, onder basale omstandigheden, de androgeen receptor in spiervezels bijdraagt tot de ontwikkeling van spiermassa en de spiervezelverdeling, maar niet of nauwelijks tot de intrinsieke spiersterkte of -vermoeibaarheid. Het gewicht van de levator ani bleek de meest gevoelige parameter voor androgeen receptor gemediëerde anabole effecten. Bovendien verandert de specifieke deletie van androgeen receptor in spiervezels de globale lichaamssamenstelling maar niet de botopbouw. Ter conclusie, de androgeen receptor is essentieel is voor een normale trabeculaire en corticale botontwikkeling in het mannelijk skelet. Ook is de androgeen receptor belangrijk voor een normale opbouw van spiermassa, maar minder voor spierfunctie. Bovendien kan een veranderde mechanische belasting door vrijwillig lopen of verandering in spiermassa de opbouw van trabeculaire en corticale botmassa gunstig beïnvloeden. Osteoporosis is an important health problem which affects not only women but also men. Despite the lower incidence of osteoporotic fractures in men, male osteoporosis is associated with even greater morbidity, mortality and medical costs than postmenopausal osteoporosis. Although osteoporotic fractures are most commonly observed among the elderly, the pathogenesis of osteoporosis starts early in life and involves the interaction of multiple genetic and environmental factors. Sex steroids and muscle loading are associated with bone strength and are believed to be largely responsible for the difference in bone strength between men and women. A better understanding of the mechanisms involved in the construction of the male skeleton may therefore lead to more effective treatment modalities for osteoporosis in men. T is the main sex steroid in men and has been proposed to be the key regulator of pubertal growth. The effects of T can be mediated directly via the AR on bone or indirectly via the AR on skeletal muscle hereby affecting mechanical loading. However, the relative importance of these pathways and the role of the AR in this respect remains largely unknown. To elucidate the role of the AR in this muscle-bone interaction, several experiments were performed in growing male mice. First, we investigated the difference in peak bone mass acquisition in a mouse model for senile (SAMP6) and hypogonadal osteoporosis (orchidectomized control SAMR1) by a longitudinal study from 4 to 20 weeks of age. Additionally, the effects of long term DHT and E2 replacement are studied in both models. This way, the role of AR-mediated and/or ER-mediated sex steroid action is investigated in growing male mice (Chapter 4). Interestingly, cortical bone mass acquisition was significantly lower in SAMP6 mice compared to their controls, SAMR1. Already at 4 weeks of age (before puberty) SAMP6 mice had significant thinner cortex due to cortical expansion. SAMP6 mice had significant lower endocortical bone formation (-43%) and increased periosteal bone formation (+47%) resulting in increased periosteal and endosteal perimeters. Cortical differences between SAMR1 and SAMP6 became more apparent during growth and resulted in severely reduced cortical bone thickness in 20-week-old SAMP6 mice. This difference in cortical bone mass could not be explained by the equal weight or lower muscle cross-sectional area in SAMP6 compared to SAMR1. Early orchidectomy, on the other hand reduced periosteal bone apposition during growth with limited reduction of endocortical bone expansion. Interestingly, the defects in cortical bone development occurred before 8 weeks of age, with no or little progress thereafter. As expected, muscle growth was impaired in hypogonadal mice as well. At the cancellous bone compartment, trabecular bone formation is not different between SAMP6 and SAMR1. In contrast, orchidectomy was characterized by high bone turnover (increased serum osteocalcin and urinary DPD) and less trabecular bone gain due to decreased trabecular number. Next, sex steroid action was investigated in orchidectomized SAMP6 and SAMR1 mice. Interestingly, both DHT and E2 stimulated periosteal expansion in orchidectomized SAMP6 and SAMR1. In addition, cancellous bone was improved by DHT and E2 treatment. However, while DHT treatment was more effective, E2 was less effective in SAMP6. Interestingly, E2 stimulated endosteal bone apposition in SAMP6, partly restoring its cortical phenotype. Moreover, the sex steroid action occurred mainly during the short time period of puberty (4-8 weeks of age) and not later on. Overall, these data indicated that puberty, and even before puberty, is a vulnerable period for cortical bone development. Both DHT and E2 improved bone mass acquisition in orchidectomized animals, suggesting a role for the AR as well as the ER in male skeletal development. Secondly, the role of the AR in male bone mass acquisition and the effect of voluntary exercise on bone mass was investigated in ARKO mice. During an experimental period of 11 weeks, 5-week-old ARKO and WT mice were followed-up and one group of ARKO mice was allowed to run voluntarily in a cage with running wheel (Chapter 5). Cortical bone gain (cortical thickness, area, perimeters and SSI) was reduced in mice with AR deletion. In addition, body weight and muscle mass gain was reduced in ARKO mice. However, in contrast to WT, no correlation between SSI and calf muscle cross-sectional area could be found in ARKO mice. Also trabecular bone mass gain was severely reduced in ARKO compared to WT mice. Bone turnover parameters were increased in sedentary ARKO mice, reflecting higher cancellous bone remodeling activity. Voluntary running reduced markers of bone remodeling and was found to partly prevent trabecular, but not cortical bone loss in ARKO mice. Taken together, these data support the concept that androgens are not only essential to optimize cortical bone mineral acquisition, but even more so for the development and integrity of the cancellous bone network during growth. In addition puberty represents a critical and vulnerable period during which androgen action, muscle mass gain, and physical exercise have both independent and interactive effects on trabecular and cortical bone compartments. Finally, a myocyte-specific AR knockout mouse (mARKO) was developed to study the role of the AR in muscle. In addition, the effect of myocyte-specific AR disruption on muscle mass and performance are compared with the effects seen in mice with a ubiquitous AR disruption (Chapter 6). mARKO mice displayed a marked reduction in AR protein levels (60-88%). Interestingly, body weights (-8%) and lean

Choose an application

• Reference Manager
• EndNote
• RefWorks (Direct export to RefWorks)

Osteoporose is een aandoening die niet alleen vrouwen maar ook mannen treft. Alhoewel de incidentie aan osteoporotische fracturen lager ligt bij mannen, verdient deze aandoening ook bij mannen de nodige aandacht aangezien ze gepaard gaat met een hogere morbiditeit, mortaliteit en medische kost. Het ontstaan van osteoporose wordt niet alleen bepaald door verlies van botmassa op oudere leeftijd, maar ook door de opbouw van botmassa tijdens de groei. Want hoe hoger de botmassa bereikt op jong volwassen leeftijd, hoe minder kans men maakt om op oudere leeftijd osteoporose te ontwikkelen. Algemeen bouwen mannen een stevigere en bredere botstructuur op die aan de buitenzijde gekenmerkt wordt door een bredere cortex en aan de binnenzijde door een groter trabeculair botvolume. Beiden dragen bij tot de sterkte van het bot. Het ophelderen van de mechanismen betrokken in zowel de opbouw als het behoud van het mannelijk skelet kan daarom bijdragen tot efficiëntere behandelingswijzen voor osteoporose bij de man. De productie van geslachtshormonen [androgenen (bijv. testosterone) en oestrogenen (bijv. 17ß-oestradiol)] aan de start van de puberteit spelen een belangrijke rol in de sterke toename van bot tijdens deze periode. Maar ook groeihormoon (GH) en insulin-like growth factor-I (IGF-I), ook wel de GH/IGF-I as genoemd, zijn essentieel. Bovendien zouden beide systemen, die werken via hun respectievelijke receptoren, kunnen interageren tijdens de puberteit om zo een maximale stimulatie van skeletale groei tot stand te brengen. Naast hun werking tijdens de groei, zijn geslachtshormonen eveneens belangrijk voor het behoud van het skelet op volwassen leeftijd. Androgenen worden traditioneel verantwoordelijk geacht voor de opbouw van een bredere botstructuur bij de man en worden als dé versterkende factor van het mannelijk bot beschouwd. Maar oefenen androgenen hun werking direct uit door stimulatie van hun receptor? Of kan hun werking ook toegeschreven worden aan aromatisatie, een proces waarbij androgenen in oestrogenen worden omgezet? Deze vragen werden beantwoord door aan jonge muizen zonder functionele androgeen receptor, zogenaamde androgeen receptor knockout muizen, ofwel aromatiseerbaar testosterone ofwel niet-aromatiseerbaar dihydrotestosterone toe te dienen. Of de werking van testosterone kan verhinderd worden door de omzetting tot oestradiol te blokkeren werd nagegaan door naast testosterone ook een aromatase inhibitor toe te dienen. Zo blijkt de opbouw van trabeculair bot, dat een soort aaneenschakeling of “netwerk” van botpartikels (de trabekels) is, volledig afhankelijk te zijn van androgeenwerking die verloopt via de androgeen receptor. Is er een functionele androgeen receptor aanwezig, dan is deze in normale omstandigheden dan ook voldoende om een normaal trabeculair netwerk op te bouwen. De groei van de cortex of m.a.w. de breedtegroei van het bot wordt ook voornamelijk bepaald door androgeenwerking via zijn receptor. Toch kan de werking van testosterone gereduceerd worden wanneer zijn omzetting tot oestradiol geblokkeerd wordt. Het bot groeit dan minder in de breedte en zal daardoor aan sterkte verliezen. Androgenen zijn dus inderdaad belangrijk voor de breedtegroei van het bot, maar naast een functionele androgeen receptor is óók aromatisatie én een functionele oestrogeen receptor essentieel om de breedtegroei van het bot maximaal te stimuleren. De productie van oestradiol en de activatie van de GH/IGF-I as bij de start van de puberteit zijn, ook bij de man, nauw met elkaar verbonden en beiden worden gerelateerd aan de toename van de groeisnelheid (de groeispurt) tijdens de puberteit. Maar kan oestradiol de groei van het skelet beïnvloeden, ook als er geen functionele GH/IGF-I as aanwezig is? Deze vraag werd beantwoord door toediening van oestradiol aan muizen zonder functionele GH receptor, zogenaamde GH receptor knockout muizen. Bij deze muizen, die dwerggroei vertonen omdat ze geen GH werking hebben en bijgevolg ook zeer lage IGF-I spiegels in de bloedbaan hebben, herstelt oestradiol de groeisnelheid van het bot in zowel de lengte als de breedte. Met andere woorden, oestradiol zet deze dwergmuizen aan tot groeien. Het mechanisme hierachter is vernieuwend en toont aan dat oestradiol rechtstreeks de synthese van IGF-I in de lever stimuleert. Tot nog toe dacht men dat enkel GH dit kon, maar wij tonen aan dat, in afwezigheid van GH werking en bij zeer lage IGF-I spiegels, ook oestradiol deze functie kan vervullen. De verhoogde IGF-I synthese in de lever resulteert in een stijging van IGF-I in de bloedbaan en deze stijging staat in rechtstreeks verband met het herstel van de groeisnelheid van het bot. Vooral het stimuleren van de breedtegroei springt in het oog aangezien deze zeer sterk bepaald wordt door circulerend IGF-I en in grote mate zal bijdragen tot de sterkte van het bot. GH en/of circulerend IGF-I zijn dus zeer belangrijk voor de breedtegroei van het skelet. Maar ook aan androgenen wordt deze belangrijke rol toegeschreven. Werken beiden samen, onafhankelijk van elkaar of net door interactie? Is ieders aandeel even groot of heeft één van beide de overhand? Deze vragen werden beantwoord door aan GH receptor knockout muizen androgenen (testosterone of dihydrotestosterone) toe te dienen. Zoals voordien al bewezen, stimuleren androgenen significant de breedtegroei van het bot. Zij doen dit onafhankelijk, namelijk zonder tussenkomst van GH en/of IGF-I. Toch kunnen androgenen het groeideficit als gevolg van afwezige GH werking niet volledig omkeren. GH/IGF-I en androgenen zijn dus beiden onafhankelijk maar samen nodig om een maximale breedtegroei van het bot tot stand te brengen. Wel wordt het merendeel van de breedtegroei bepaald door GH en/of IGF-I, aangezien het deficit als gevolg van afwezige GH werking groter is dan het deficit als gevolg van afwezige androgeenwerking. Geslachtshormonen spelen niet alleen een belangrijke rol in de groei van het skelet tijdens de puberteit, maar zijn ook onontbeerlijk voor het behoud van het skelet na de groei en dit zowel bij vrouwen als mannen. Maar zijn androgenen bij de man relatief belangrijker dan oestrogenen, of zijn ze veeleer equivalent? Deze vragen werden beantwoord door aan mannelijke muizen zonder functionele ER (zogenaamde ER knockout muizen) ofwel dihydrotestosterone ofwel oestradiol toe te dienen. Het trabeculair bot, dat een “netwerk” van botpartikels vormt binnenin het bot en op die manier de stevigheid van een bot mee bepaald, kan in dezelfde mate door zowel androgenen als oestrogenen in stand worden gehouden. De cortex van het bot lijkt echter eerder “inert” en z’n dimensies veranderen niet onder invloed van androgeen- of oestrogeenstimulatie. Dit wijst erop de structuur van de cortex voornamelijk bepaald wordt tijdens de actieve periode van groei tijdens de puberteit, terwijl het trabeculair bot responsief blijft aan veranderingen in geslachtshormonen zowel tijdens als na de puberteit. Oestradiol behoudt wel de botdensiteit, die de hoeveelheid calcium opgeslagen in een bepaald volume botweefsel weergeeft. In geval van androgeentekort bij de man en daarmee gepaard gaand botverlies is therapie noodzakelijk. In de zoektocht naar geschikte androgeentherapie is men vooral geïnteresseerd in die androgenen die een gunstig effect hebben op de botmassa en de lichaamssamenstelling (verhouding spier en vet) zonder daarbij nevenwerkingen te vertonen op andere androgeen-gevoelige weefsel, zoals de prostaat. 7α-methyl-19-nortestosterone is een synthetisch androgeen waarvan nog niet geweten was of het een positieve invloed zou kunnen hebben op het bot en de lichaamssamenstelling zonder daarbij de prostaat te vergroten. In oude ratten werd een preklinische evaluatie van dit synthetisch androgeen uitgevoerd en werd aangetoond dat vooral lage dosissen interessant zijn, aangezien deze het bot en de lichaamssamenstelling bewaren zonder de prostaat te vergroten. 7α-methyl-19-nortestosterone kan daarom potentieel belangrijk zijn als therapie bij androgeentekort bij mannen. Osteoporosis is an important health problem which affects not only women but also men. Despite the lower incidence of osteoporotic fractures in men, male osteoporosis also merits investigation as it is associated with greater morbidity, mortality and medical costs. The risk for osteoporosis results not only from increased bone loss during aging, but also from the amount of bone accumulated during growth. Indeed, the higher the amount of bone gained during growth, the lower the risk for osteoporosis later in life. In general, men acquire stronger bones due to a greater cortical bone geometry and enhanced trabecular bone volume, which both define bone strength. Elucidation of the mechanisms involved in the construction and conservation of the male skeleton would therefore lead to more effective treatment modalities for osteoporosis in men. Sex steroids have been proposed as the key regulator of pubertal skeletal growth. But also other regulatory hormones such as GH and IGF-I are essential during growth. Moreover, sex steroids and GH/IGF-I may closely interact in pubertal life in order to obtain maximal stimulation of skeletal growth and maturation. Beside their effects on skeletal growth, sex steroids are also known to play a major role in the maintenance of the skeleton during aging. The aim of this thesis was to understand the relative contribution of AR versus ER activation to male pubertal skeletal growth and maintenance, and to study the interaction between sex steroids and the GH/IGF-I axis during growth. To achieve this aim, the consequences of sex steroid deficiency and replacement on bone metabolism were studied in several different male receptor knockout mouse models and one rat model. Firstly, we addressed the question to what extent androgen action on male trabecular and cortical bone modeling depends on direct activation of the AR and/or on aromatization of androgens into estrogens. Androgen resistance, in the context of AR inactivation, and sex steroid deficiency, as induced by orchidectomy, were found to result in a similar and significant reduction of trabecular bone volume. Androgens, both aromatizable T and non-aromatizable DHT, prevented trabecular bone loss in orchidectomized WT mice, but not in AR-inactivated mice (ARKO). Moreover, inhibition of aromatase activity did not alter T action on trabecular bone. These findings support the concept that AR-mediated androgen action is the major determinant of normal trabecular bone modeling in growing male mice. Androgen resistance and sex steroid deficiency were also found to have similar, negative effects on periosteal bone formation, resulting in a reduced cross-sectional area and cortical thickness. Moreover, both aromatizable and non-aromatizable androgens stimulated periosteal bone formation with an increase in cross-sectional area and cortical thickness. The latter, however, was only observed in the presence of a functional AR, again supporting the concept that AR activation also plays a major role in cortical bone modeling in male mice. T action on periosteal bone formation, cross-sectional area and cortical thickness was attenuated by anastrazole, an aromatase inhibitor, which indicates that aromatization of androgens into estrogens and subsequent ER activation may be important as well in the process of male cortical bone modeling. Overall, AR activation also dominates cortical bone modeling in growing male mice. Yet, optimal periosteal bone expansion is only observed in the presence of both AR and ERα activation. Secondly, we addressed the question if or to what extent estrogens may be able to regulate pubertal skeletal growth independently from GH or its receptor. E2 rescued the longitudinal and radial skeletal growth rates in GHRKO mice. Moreover, E2 stimulated IGF-I synthesis in the liver, but not in bone or muscle. This E2-induced upregulation of hepatic IGF-I production resulted in increased serum IGF-I, which, in turn, correlated strongly with the rate of periosteal bone formation. Microarray analysis was performed in order to unravel the molecular mechanism of the E2-induced recovery of IGF-I expression in the GHR-deficient liver. An unexpected and novel finding was the strong downregulation of ERα and PrlR expression in the liver devoid of GHRs, which indicates that GHR signaling is critically important for the integrity of other major receptor signaling systems in the liver. Moreover, E2 induced a full compensation for this multi-receptor deficit in GHRKO mice. The full recovery of PrlR expression suggested a compensation of a putative mechanism involving the JAK-STAT pathway leading to the enhanced hepatic IGF-I gene expression. This was indeed demonstrated by significantly increased STAT5 phosphorylation in E2-treated GHRKO mice. To date, GH is the only hormone known to induce hepatic IGF-I expression through activation of the JAK-STAT pathway. Here we demonstrate that a hormone other than GH rescues pubertal skeletal growth through activation of the JAK-STAT pathway, indicating a novel regulatory mechanism for the synthesis of hepatic IGF-I. Therefore, estrogen or estrogen-like compounds (e.g. selective ER modulators) merit investigation as potential IGF-I secretagogues to restore serum IGF-I levels in GH/IGF-I deficient and/or GH resistant conditions. Next we investigated if or to what extent androgens and GH/IGF-I interact with respect to bone and muscle growth in male mice during puberty. DHT and T prevented the orchidectomy-induced trabecular bone loss in both GHRKO and WT mice and also positively affected radial bone expansion, independently from GHR activation and/or systemic and skeletal IGF-I. Compared to the effects of GH and/or IGF-I, the stimulatory effect of androgens on periosteal growth was rather modest. Thus, we here define GHR activation and systemic IGF-I as the major determinant, and AR activation as the secondary determinant of radial bone expansion and cortical bone mass. Yet, androgens and GH are both required in order to obtain a maximal stimulation of periosteal bone expansion during male puberty. GHRKO mice also showed lower muscle mass associated with a significantly reduced IGF-I mRNA synthesis in muscle, indicating that loss of GHR activation decreased muscle IGF-I synthesis and, as a result, reduced muscle growth. Androgens stimulated the gain of lean body mass independently from any changes in muscle IGF-mRNA expression. Also in muscle, GHR activation and/or local IGF-I on muscle is of greater importance than androgen action. Thus, similarly to cortical bone, GHR and AR stimulation are independently and cooperatively needed for optimal muscle mass. Beside their clear involvement in skeletal growth, sex steroids are also important for the maintenance of the male skeleton. The effects of direct AR versus ER activation on trabecular and cortical bone parameters were compared in ERα/ßKO mice. In aged mice, AR and ERα activation appeared to be equally effective in the preservation of trabecular bone mass. However, AR and ERα activation regulated trabecular bone volume by a distinct mechanism as AR activation preserved the number of trabeculae, while ERα activation maintained trabecular bone mass by both increased number and thickness of trabeculae. In contrast to trabecular bone, cortical bone and more specifically the periosteum remained irresponsive to either androgen or estrogen stimulation. Moreover, estrogens, but not androgens, maintained BMD. Finally, the potential bone- and muscle-sparing actions of the synthetic androgen, MENT were evaluated in orchidectomized aged male rats treated with different doses (low-, mid-, high-dose). This preclinical evaluation showed that low-dose MENT had clear bone-sparing effects and maintained body composition, without adverse effects on sex accessory glands. Our findings support the need for human studies to explore the potential of MENT as an option for androgen replacement in aging men. Osteoporose is een aandoening die niet alleen vrouwen maar ook mannen treft. Alhoewel de incidentie aan osteoporotische fracturen lager ligt bij mannen, verdient deze aandoening ook bij mannen de nodige aandacht aangezien ze gepaard gaat met een aanzienlijke morbiditeit, mortaliteit en een hoge medische kost. Het ontstaan van osteoporose wordt niet alleen bepaald door verlies van botmassa op oudere leeftijd, maar ook door de opbouw van botmassa tijdens de groei. Hoe hoger de botmassa bereikt op jong volwassen leeftijd, hoe minder kans men maakt om op oudere leeftijd osteoporose te ontwikkelen. Algemeen bouwen mannen een stevigere botstructuur op die aan de buitenzijde gekenmerkt wordt door een grotere corticale botmassa en aan de binnenzijde door een groter trabeculair botvolume. Beiden dragen bij tot de sterkte van het bot. Het ophelderen van de mechanismen betrokken in zowel de opbouw als het behoud van het mannelijk skelet kan bijdragen tot efficiëntere behandelingswijzen voor osteoporose bij de man. De sterke toename van botmassa tijdens de puberteit is onlosmakelijk verbonden met de aanvang van de productie van geslachtshormonen. Daarnaast zijn ook groeihormoon (GH) en insulin-like growth factor-I (IGF-I), samen ook wel de GH/IGF-I as genoemd, onontbeerlijk. In een eerste deel van deze thesis wordt de impact van zowel androgenen als GH/IGF-I op de skeletale groei van transgene muizen bepaald en wordt de hypothese getest of beiden interageren om tot een maximale stimulatie van groei te komen tijdens de puberteit. Zo blijkt dat GH en IGF-I de belangrijkste factoren zijn voor corticale botgroei en zij door significante stimulatie van botvorming aan de buitenzijde of periostale zijde bepalend zijn voor de breedtegroei van het bot en dus ook voor de sterkte van het bot. Na GH/IGF-I zijn androgenen een tweede belangrijke factor voor breedtegroei tijdens de puberteit. GH/IGF-I