Influence of soy isoflavonoids on the detoxification of catechol and quinoid estrogens in vitro
Final Report Abstract
In westlichen Ländern ist Brustkrebs die häufigste Krebserkrankungen bei Frauen. Obwohl einige Risikofaktoren, die zur Entstehung von Brustkrebs bekannt sind, werden die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen nicht vollständig verstanden. Auf der Suche nach chemopräventiven Substanzen in der Nahrung wird seit Jahren eine protektive Wirkung von Soja-lsoflavonen, insbesondere dem Genistein, postuliert. Die Wirkungsweise von Genistein auf die initialen Prozesse bei der Brustkrebsentstehung durch körpereigene weibliche Sexualhormone, sind jedoch bisher nicht untersucht und waren Gegenstand dieses Projekts. Das körpereigene weibliche Sexualhormon 17ß-Estradiol kann durch gewebespezifische Enzyme direkt im Brustgewebe gebildet werden und über eine Zwischenstufe (Catecholestrogene) zu reaktiven Biotransformationsprodukten aktiviert werden, die mit der DNA reagieren und so Mutationen hervorrufen können. Die Bildung dieser Stoffe wird im Brustgewebe hauptsächlich durch Inaktivierung der Catecholestrogene verhindert. Weitere Möglichkeiten bieten die enzymvermittelte Abfangreaktion der aktivierten Stoffe mit Glutathion oder deren enzymatische Reduktion zurück zu den Catecholestrogenen. Zum Verständnis der Wirkungsweise von Genistein auf Zellen der weiblichen Brustdrüse wurde deshalb im Rahmen dieses Projektes 1) der Einfluss von Genistein auf die Expression von 17ß-Estradiol-metabolisierenden Enzymen in kultivierten menschlichen Brustkrebszellen (MCF-7 BUS) und 2) die Auswirkungen eines veränderten 17ß-Estradiol Metabolismus auf das mutagene Potenzial von 17ß-Estradiol und Catecholestrogenen in kultivierten Säugerzellen untersucht. Steroidfrei kultivierte MCF-7 BUS Zellen erwiesen sich als geeignetes Modelsystem für die Metabolisierung von 17ß-Estradiol in der weiblichen Brustdrüse. Genistein induzierte in diesen, wie erwartet, Estrogenrezeptor alpha-abhängig die Proliferation und bewirkte auf mRNA Ebene eine Reduktion des Enzyms, das die effektivste Inaktivierung von Catecholestrogenen im Brustdrüsengewebe katalysiert. Die daraus resultierende verringerte Enzymaktivität wurde durch eine geringere Methylierung von einem Catecholestrogen (4-H0-17ß-Estradiol) quantitativ belegt. Darüber hinaus reduzierte Genistein die Transkriptmengen sowohl von weiteren 17ß-Estradiolmetabolisierenden Enzyme als auch von Indikatoren für genatoxischen Stress. Das Catecholestrogen 4-H0-17ß-Estradiol induzierte in kultivierten Lungenfibroblasen des Chinesischen Hamsters (V79 Zellen) konzentrationsabhängig, aber statistisch nicht signifikant die Anzahl von Mutanten, die in der höchsten Konzentration durch gleichzeitige kompetitive Hemmung der Methylierungsenzyme leicht verstärkt wurde. Im Gegensatz dazu führte die intrazelluläre Bildung von Catecholestrogenen in transgenen V79 Zellen auch nach verlängerter Inkubationszeit von bis zu 3 Wochen zu keiner substanzbedingten Steigerung der Mutationsrate im gleichen Testsystem. Zusätzliche, bewertungsrelevante Informationen könnten aus dem Mutationsspektrum der erhaltenen Mutanten im Vergleich zur Negativkontrolle gewonnen werden. Die Etablierung einer Methode zur Bestimmung des Mutationsspektrums dieser Mutanten wurde im Rahmen dieses Projektes abgeschlossen. Ebenso wurde der random mutation capture assay erfolgreich in kultivierten MCF-7 BUS etabliert, wodurch die Bestimmung der Mutationsfrequenz in einem beliebigen Gen ermöglich wird, die mit dem Einfluss von Genistein auf die Transkriptmenge 17ß-Estradiol-metabolisierender Enzyme oder Indikatoren für genatoxischen Stress korreliert werden kann.
Publications
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