© Borgis - Postępy Fitoterapii 4/2010, s. 192-198
*Barbara Macura, Leopold Śliwa
Wpływ fitoestrogenów na ekspresję receptorów estrogenowych typu a i b w jądrze i najądrzu samców myszy
The influence of phytoestrogens on expression estrogen receptors a and b in testis and epididymis of male mice
Zakład Biologii Rozwoju Człowieka, Wydział Nauk o Zdrowiu, Uniwersytet Jagielloński, Collegium Medicum
Kierownik Zakładu: dr hab. Leopold Śliwa
Summary
Phytoestrogens are the group of substances which naturally can be found in many plants. The richest sources of phytoestrogens in human’s diet are soy and soy products. Phytoestrogens have similar structure to main female sex hormone 17β estradiol, therefore displaying mimic effects of this hormone in organism. The aim of the dissertation was to investigate if phytoestrogens are able to influence on expression estrogens’ receptors type α and β in testis and epididymis in adult male mice. Male Balb/c mice were fed three kinds of special prepared animal chows that differed in content of soy, and in this way in content of phytoestrogens. The experiments revealed the decrease the number of estrogen receptors type β in epithelial cells of the epididymis of adult males, which were fed chow containing phytoestrogens, which can disturb their fertility. However, the direct mechanisms influencing of these substances on the organism are still unclear. Therefore, the further research is required to elucidate the molecular actions of phytoestrogens on cells.
Wstęp
Podstawową funkcją gonady męskiej jest wytwarzanie plemników (spermatogeneza) oraz produkcja hormonów steroidowych (steroidogeneza). Utrzymanie precyzyjnej równowagi hormonalnej w jądrze decyduje o powstaniu odpowiedniej ilości prawidłowych plemników, co jest warunkiem płodności osobników męskich.
Podwzgórze wydziela gonadoliberynę (GnRH), która stymuluje uwalnianie z przysadki mózgowej hormonów gonadotropowych LH i FSH. Hormony te są odpowiedzialne za syntezę testosteronu w komórkach Leydiga i estradiolu w komórkach Sertoliego (1-3).
Estrogeny powstają z androgenów, dzięki aktywności enzymu aromatazy. Obecność receptorów estrogenowych i aromatazy u samców stwierdzono w układzie rozrodczym, sercowo-naczyniowym, tkance tłuszczowej, komórkach mięśniowych, mózgu, kościach i płucach, tak więc hormony te są niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania wielu narządów (4-6). W mózgu samców występują receptory nie tylko dla testosteronu, ale i dla estrogenów oraz enzym aromataza. Działanie steroidów płciowych jest ważne dla aktywności kopulacyjnej i płodności samców (5).
Estrogeny pełnią ważną fizjologiczną rolę w męskim układzie rozrodczym, a równowaga hormonalna pomiędzy androgenami i estrogenami odgrywa kluczową rolę w każdym okresie życia samca. Odpowiadają one za prawidłowy rozwój męskiego układu rozrodczego w prenatalnym okresie życia samca. W okresie dojrzewania płciowego są odpowiedzialne za rozpoczęcie spermatogenezy, a następnie za utrzymanie jej efektywności w całym okresie dojrzałości płciowej samca poprzez wpływ na funkcjonowanie komórek Leydiga, komórek Sertoliego oraz komórek plemnikotwórczych. Estrogeny odpowiadają również za resorpcję wody przez kanaliki odprowadzające oraz komórki nabłonka najądrza, wpływając w ten sposób na zagęszczenie plemników, a także na kapacytację i reakcję akrosomalną plemników oraz ich przeżywalność (5-7).
Fitoestrogeny są związkami naturalnie występującymi w wielu roślinach. Budowa ich cząsteczek jest strukturalnie podobna do budowy cząsteczki żeńskiego hormonu płciowego – 17β estradiolu, dlatego też mogą one zaburzać równowagę hormonalną organizmu (8-11).
Najbogatszym i najbardziej popularnym źródłem fitoestrogenów w diecie wielu organizmów, między innymi człowieka, są soja i produkty sojowe (8, 12-14).
Fitoestrogeny po wchłonięciu do organizmu wędrują wraz z krwią do wielu tkanek. Tam współzawodniczą z estradiolem o miejsce wiązania na receptorze estrogenowym. Ich siła działania estrogennego jest wielokrotnie niższa, niż 17β estradiolu. Związki te mają około sto razy niższe powinowactwo do receptorów estrogenowych niż estrogeny. Poszczególne fitoestrogeny znacznie jednak różnią się między sobą powinowactwem do receptorów estrogenowych α i β, a tym samym możliwością wywołania efektu biologicznego. Większość fitoestrogenów wykazuje większe powinowactwo do receptora estrogenowego typu β niż typu α. Cząsteczki fitoestrogenów po wniknięciu do komórki mogą również blokować niektóre enzymy szlaku syntezy estrogenów. Przykładem enzymów wrażliwych na działanie fitoestrogenów są: dehydrogenaza 3β hydroksysteroidowa, dehydrogenaza 17β hydroksysteroidowa, 5α reduktaza oraz aromataza (15-19).
Wydaje się, że fitoestrogeny wpływają w większym stopniu na płodność samców niż samic. Wynika to najprawdopodobniej z faktu, że estrogeny są u kobiet hormonami występującymi fizjologicznie w wyższych stężeniach niż u mężczyzn i bardzo wysokie stężenia fitoestrogenów byłyby potrzebne do wywołania uchwytnego efektu ich działania (20).
Celem pracy było poznanie wpływu fitoestrogenów na ekspresję receptorów estrogenowych typu α i β w jądrach i najądrzach dojrzałych płciowo samców myszy.
Materiał i metody
36 dojrzałych płciowo samców myszy podzielono na trzy grupy, liczące po 12 zwierząt. Zwierzęta z każdej grupy żywione były paszą o innej zawartości soi, głównego źródła fitoestrogenów. Zwierzęta z grupy kontrolnej karmione były paszą niezawierającą soi, zwierzęta z grupy I paszą o pośredniej zawartości soi (2,55 kg soi na 30 kg paszy), a zwierzęta z grupy II paszą o maksymalnej, dopuszczalnej dietetycznie zawartości soi (5,4 kg soi na 30 kg paszy). Maksymalna, przyjęta zawartość soi podyktowana była koniecznością zachowania takiej samej wartości odżywczej i energetycznej, jak w pozostałych paszach. Wszystkie pasze miały podobną, odpowiednią dla myszy, zawartość składników mineralnych i witamin.
Po upływie 8, 16 i 24 tygodni karmienia z każdej grupy uśmiercano, poprzez dyslokację rdzenia kręgowego, po 4 zwierzęta. W czasie sekcji pobierano ich jądra i najądrza. Po jednym jądrze i najądrzu losowo od każdego samca z każdej grupy przeznaczono do immunohistochemicznego oznaczenia rozmieszczenia receptorów estrogenowych typu α oraz typu β (ERα i ERβ, z ang. estrogen receptors).
W celu oznaczenia rozmieszczenia receptorów estrogenowych wykorzystano kilkuetapową procedurę immunohistochemiczną, wykorzystując odczynniki firmy Dako i Biokom.
Preparaty analizowano przy użyciu mikroskopu świetlnego. Określenie stopnia natężenia reakcji, czyli intensywności zabarwienia preparatu ciemnoczerwonym produktem reakcji barwnej miało charakter subiektywnej oceny: – brak odczynu, + odczyn o niskiej intensywności, ++ odczyn o średniej intensywności, +++ odczyn o wysokiej intensywności.
Wyniki
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
29 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
69 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
129 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 78 zł
Piśmiennictwo
1. Holdcraft RW, Braun RE. Hormonal regulation of spermatogenesis. Int J Androl 2004; 27:335-42. 2. Bullock J, Boyle J, Wang MB. Fizjologia (red. W Tuganowski). Wyd Med Urban & Partner, Wrocław 1997. 3. Murray RK, Granner DK, Mayes PA i wsp. Biochemia Harpera. Wyd Med PZWL, Warszawa 1994. 4. Kondarewicz A, Urban F, Marchlewicz M i wsp. Estrogeny w męskim układzie płciowym. Post Biol Kom 2008; 35:499-516. 5. Kula K, Walczak-Jędrzejowska R, Słowikowska-Hilczer J i wsp. Ważne funkcje estrogenów u mężczyzn – przełom we współczesnej medycynie. Przegl Lek 2005; 62:908-15. 6. Paziewska A, Bilińska B. Estrogeny i ich rola w regulacji spermatogenezy. Post Biol Kom 2003; 30:461-81. 7. O’Donnell L, Robertson KM, Jones ME i wsp. Estrogen and spermatogenesis. Endocrin Rev 2001; 22:289-318. 8. Kraszewska O, Nynca A, Kamińska B i wsp. Fitoestrogeny. I. Występowanie, metabolizm i znaczenie biologiczne u samic. Post Biol Kom 2007; 34:189-205. 9. Vaya J, Tamir S. The relation between the chemical structure of flavonoids and their estrogen – like activities. Curr Med Chem 2004; 11:1333-43. 10. Cos P, De Bruyne T, Apers S i wsp. Phytoestrogens: recent developments. Planta Med 2003; 69:589-99. 11. Duncan AM, Phipps WR, Kurzer MS. Phytooestrogens. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab 2003; 17:253-71. 12. Albertazzi P, Purdie DW. The nature and utility of the phytoestrogens: a review of the evidence. Maturitas 2002; 42:173-85. 13. Stark A, Madar Z. Phytoestrogens: a review of recent findings. J Pediatr Endocrinol Metab 2002; 15:561-72. 14. Badowski P, Urbanek-Karłowska B. Fitoestrogeny – występowanie w żywności. Roczn Państw Zakł Hig 2001; 52:203-12. 15. Nynca A, Kraszewska O, Słomczyńska M i wsp. Fitoestrogeny. II. Wewnątrzkomórkowy mechanizm działania w układzie rozrodczym samicy. Post Biol Kom 2007; 34:207-22. 16. Deluca D, Krazeisen A, Breitling R i wsp. Inhibition of 17beta-hydroxysteroid dehydrogenases by phytoestrogens: comparison with other steroid metabolizing enzymes. J Steroid Biochem Mol Biol 2005; 93:285-92. 17. Magee PJ, Rowland IR. Phyto-oestrogens, their mechanism of action: current evidence for a role in breast and prostate cancer. Br J Nutr 2004; 91:513-31. 18. Kurzer MS, Xu X. Dietary phytoestrogens. Ann Rev Nutr 1997; 17:353-81. 19. Molteni A, Brizio-Molteni L, Persky V. In vitro hormonal effects of soybean isoflavones. J Nutr 1995; 125:751-6. 20. Rozman KK, Bhatia J, Calafat AM i wsp. NTP-CERHR expert panel report on the reproductive and developmental toxicity of genistein. Birth Defects Res 2006; 77:485-638. 21. Phillips KP, Tanphaichitr N. Human exposure to endocrine disrupters and semen quality. J Toxicol Environ Health B Crit Rev 2008; 11:188-220. 22. Swan SH. Does our environment affect our fertility? Some examples to help reframe the question. Semin Reprod Med 2006; 24:142-6. 23. Wiszniewska B, Marchlewicz M, Kolasa A. Zaburzenia rozwojowe i dysfunkcja gonad spowodowane nieprawidłowym działaniem hormonów warunkujących rozwój męskiego układu płciowego. Post Biol Kom 2004; 31:127-41. 24. Rozati R, Reddy PP, Reddanna P i wsp. Role of environmental estrogens in the deterioration of male factor fertility. Fertil Steril 2002; 78:1187-94. 25. Kilian E, Delport R, Bornman MS i wsp. Simultaneous exposure to low concentrations of dichlorodiphenyltrichloroethane, deltamethrin, nonylphenol and phytoestrogens has negative effects on the reproductive parameters in male Spraque-Dawley rats. Andrologia 2007; 39:128-35. 26. You L, Casanova M, Bartolucci EJ i wsp. Combined effects of dietary phytoestrogen and synthetic endocrine – active compound on reproductive development in Spraque-Dawley rats; genistein and metoxychlor. Toxicol Sci 2002; 66: 91-104. 27. Chavarro JE, Toth TL, Sadio SM i wsp. Soy food and isoflavone intake in relation to semen quality parameters among men from an infertility clinic. Hum Reprod 2008; 23:2584-90. 28. Lewis JG, Morris JC, Clark BM i wsp. The effect of isoflavone extract ingestion, as Trinovin, on plasma steroids in normal men. Steroids 2002; 67:25-9. 29. Mitchell JH, Cawood E, Kinniburgh D i wsp. Effect of a phytoestrogen food supplement on reproductive health in normal males. Clin Sci 2001; 100:613-8. 30. Casini ML, Gerli S, Unfer V. An infertile couple suffering from oligospermia by partial sperm maturation arrest: can phytoestrogens play a therapeutic role? A case report study. Gynecol Endocrinol 2006; 22:399-401. 31. Shahin AY, Ismail AM, Zahran KM i wsp. Adding phytoestrogens to clomiphene induction in unexplaned infertility patients – a randomized trial. Reprod Biomed Online 2008; 16:580-8. 32. Engelhardt PF, Riedl CR. Effects of one-year treatment with isoflavone extract from red clover on prostate, liver function, sexual function and quality of life in men with elevated PSA levels and negative prostate biopsy findings. Urology 2008; 71:185-90. 33. Shibayama T, Fukata H, Sakurai K i wsp. Neonatal exposure to genistein reduces expression of estrogen receptor alpha and androgen receptor in testes of adult mice. Endocr J 2001; 48:655-63. 34. Dalu A, Blaydes BS, Bryant CW i wsp. Estrogen receptor expression in the prostate of rats treated with dietary genistein. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci 2002; 777:249-60. 35. Fritz WA, Wang J, Eltoum IE i wsp. Dietary genistein down – regulates androgen and estrogen receptor expression in the rat prostate. Mol Cell Endocrinol 2002; 186:89-99. 36. Glover A, Assinder S. Acute exposure of adult male rats to dietary phytoestrogens reduces fecundity and alters epididymal steroid hormone receptor expression. J Endocrinol 2006; 189:565-73. 37. Papież M, Gancarczyk M, Bilińska B. The compounds from the hollyhock extract (Althaea rosea cav. var. nigra) affect the aromatization in rat testicular cells in vivo and in vitro. Folia Histochem Cytobiol 2002; 40:353-9.
