EREDETI KÖZLEMÉNYEK
Szintetikus szteroidhormonokkal végzett perinatalis kezelés hatása felnőtt patkányok csontmineralizációjára
Karabélyos Csaba, Horváth Csaba, Holló István, Csaba György
 
 
 
 

dr. Karabélyos Csaba, dr. Csaba György: Semmelweis Egyetem Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai Intézet
1118 Budapest, Beregszász u. 55/B
dr. Horváth Csaba, dr. Holló István: Semmelweis Egyetem I. Belgyógyászati Klinika

Ca és Csont 2001;4 (1): 32-35.

Érkezett: 2000. október 10.
Elfogadva: 2001. április 9.



ÖSSZEFOGLALÁS

Bevezetés - A targethormon és a fejlődő receptor közötti első találkozás a perinatalis korban jön létre, hormonális imprintinget okozva, amely életre szólóan meghatározza a receptor-hormon kötés hatásosságát az érintett sejtben és annak további generációiban. A csont ásványianyag-denzitása és -koncentrációja nemi hormonok által befolyásolt tulajdonságok, emiatt célszerű annak vizsgálata, hogy milyen módon változtatja meg a neonatalis allilösztrenol- vagy dietil-stilbösztrol-kezelés a csont ásványianyag-paramétereit felnőtt, intakt hím, illetve intakt és ovariectomisalt nőstény állatokban.

Módszer - Kísérleteinkben az újszülöttkori, szintetikus szteroidhormonnal végzett kezelés hatását vizsgáltuk felnőtt patkányok csontmineralizációjára, röntgenabszorpciometriás módszer segítségével.

Eredmények - Neonatalis allilösztrenol- vagy dietil-stilbösztrol-kezelés anélkül csökkentette a felnőtt nőstény patkányok csontásványianyag-tartalmát (BMC/tt), hogy befolyásolta volna a csont ásványianyag-denzitását (BMD/tt). Hímekben ezen újszülöttkori kezelések mind a BMC-, mind a BMD-értékeket megnövelte. A nőstény állatokon végzett ovariectomia csökkentette a BMC-t és a BMD-t, a neonatalis hormonkezelés ezt a redukált értéket nem befolyásolta. Két hónapos állatokon végzett ovariectomia a neonatalis hormonkezelések hatásai nélkül növelte a testtömeget. Felnőtt hím állatokban neonatalis dietil-stilbösztrol-kezelés szignifikánsan, a neonatalis allilösztrenol-kezelés nem szignifikánsan redukálta a testtömeget.

Következtetés - Jelen kísérletek felhívják a figyelmet az elmúlt évtizedekben terhességvédő gyógyszerként alkalmazott allilösztrenol- és dietil-stilbösztrol-kezelés csontrendszerre kifejtett lehetséges hatásaira.

hormonális imprinting, csontmineralizáció, szintetikus ösztrogének, allilösztrenol, dietil-stilbösztrol


A receptorfejlődés kritikus periódusa a perinatalis kor, amikor létrejön az első találkozás az adekvát hormon és a fejlődő receptor között, a hormonális imprinting jelenségét okozva (1, 2), amely életre szólóan meghatározza a receptor-hormon kötés hatásosságát a megjelölt sejtben és annak további generációiban. A receptor hormonkötő képessége pozitívan vagy negatívan tudja befolyásolni a receptorral rendelkező sejt válaszát (3).

A hormonreceptorok specificitása nem teljes a perinatalis kritikus időszakban (ez az imprinting által specifikálódik), és ennek következményeként a hormonszerű molekulák (ugyanazon hormoncsalád tagjai, orvosi terápiában alkalmazott szintetikus hormonok,  hormonszerű szerkezettel rendelkező környezetszennyező anyagok) megzavarhatják a fiziológiás hormonális imprinting folyamatát (1-4). Így rokon molekulák jelenlétében vagy feleslegében hibás imprinting alakulhat ki, a hormonkötés és a célsejt válaszának életre szóló megváltozását okozván. Ezen túl a saját receptorra gyakorolt hatás mellett a hormonfelesleg a receptorcsalád más tagjainak válaszkészségét is megváltoztathatja, és úgynevezett hibás imprintinget hozhat létre. Például szteroidhormon-analóggal (allilösztrenol, dietil-stilbösztrol) végzett egyszeri perinatalis kezelés nemcsak az uterus ösztrogén-, hanem a thymus glükokortikoid-recepcióját is szignifikánsan csökkenti a további életben. Emellett a receptorfüggő paraméterek - mint a hormonszintek, a sejtproliferáció, a szexuális viselkedés stb. - is változnak (5-12). A csont ásványianyag-denzitása és -tartalma a nemi hormonok által befolyásolt tulajdonságok (13). Ismertek adatok a gesztáció alatti anyai ösztrogénszint magzati vázrendszerre gyakorolt hatásáról, vagy az ovariectomia befolyásáról a felnőttek csontrendszerére (14). Ezek miatt célszerű annak vizsgálata, hogy milyen módon változtatja meg a neonatalis allilösztrenol- vagy dietil-stilbösztrol-kezelés a csont ásványianyag-paramétereit felnőtt, intakt hím, illetve intakt és ovariectomisalt nőstény állatokban.
 

Módszerek

Kísérletünkben saját zárt tenyészetünkből származó Wistar patkányokkal dolgoztunk. Az újszülött állatokat véletlenszerűen kiválasztva - azonos átlagsúlyú csoportokat képezvén - a születésük utáni első, harmadik és ötödik napon allilösztrenollal (Gestanon, Organon, Oss, Hollandia) 17,5 mikrog/állat dózisban, illetve dietil-stilbösztrollal (DES, Sigma, St.Louis, Mo.USA) 8,8 mikrog/állat dózisban, egyaránt subcutan módon kezeltük (a kezelési mennyiséget a normális emberi dózisból a fiziológiás körülmények/különbségek figyelembevételével számítottuk). A kontrollállatok napraforgóolajat kaptak. Az állatokat négyhetes korukban nemenként elválasztottuk egymástól; a csoportokat úgy állítottuk össze, hogy a kísérleti csoportok nagysága egyforma legyen. A nőstények egyik felét két hónapos korukban ovariectomisaltuk, majd négy hónapos korukban csoportonként (összességében 3×3 csoport) 8-8 patkány csontmineralizációját teszteltük tömegmérésüket és nembutállal végzett altatásukat követően.

Az állatok csontásványianyag-tömegét Norland XR-26 röntgenabszorpciométer segítségével általános opciók mellett vizsgáltuk. Az állat teljes testét pásztázva 17,0×10,0 cm-es mérési területet kijelölve, 3,0 mm-es lépésekkel és 80 mm/perc szkennelési sebességgel végeztük a meghatározást. A csont ásványianyag-tartalmát (BMC, grammban) és a csont ásványianyag-denzitását (BMD, g/cm2-ben) a műszer automatikusan számolta.

A statisztikai értékelést Student-teszttel és az ezt megelőző F-próbával végeztük. A t-próbát csakis az F-próba megfelelősége esetén (varianciaeltérés nem szignifikáns) alkalmaztuk.
 

Eredmények

Testtömeg

Mint azt az 1. ábra is mutatja, gyakorlatilag sem az allilösztrenol-, sem a dietil-stilbösztrol-kezelés nem befolyásolta az intakt és az ovariectomisalt nőstény patkányok testtömegét. A neonatalis dietil-stilbösztrol-kezelés azonban szignifikáns csökkenést idézett elő a felnőtt hím patkányok testtömegében. Az ovariectomia önmagában (neonatalis hormonkezelés nélkül) szignifikánsan (p<0,05) emelte a nőstények testtömegét.
 

1. ábra. Felnőttkori testtömeg kontroll hím és nőstény (intakt és ovariectomisalt), perinatalisan allilösztrenollal (AE), valamint dietil-stilbösztrollal (DES) kezelt állatok esetén
 **=p<0,01 saját kontrolljához viszonyítva
 +=p<0,05, a nem ovariectomisalt csoport hasonló módon kezelt kontrollállataihoz viszonyítva

 

Csontásványianyag-tartalom

Az újszülöttkori allilösztrenol-kezelés szignifikánsan (p<0,01) csökkentette a BMC értékét. A dietil-stilbösztrol szintén ugyanilyen irányú változást hozott létre, de ez nem bizonyult szignifikánsnak. Az ovariectomia önmagában (újszülöttkori hormonális kezelés nélkül) szignifikánsan (p<0,01) csökkentette a BMC-t, bár további redukciót nem észleltünk a neonatalisan hormonkezelt állatokban. Felnőtt hímekben a BMC értéke a kontrollhoz képest szignifikáns emelkedést mutatott neonatalis allilösztrenol- (p<0,05) vagy dietil-stilbösztrol- (p<0,01) kezelés hatására (2. ábra).
 

2. ábra. Felnőttkori BMC-értékek allilösztrenollal (AE), valamint dietil-stilbösztrollal (DES) kezelt állatok esetén
  *=p<0,05
 **=p<0,01 saját kontrolljához viszonyítva 
++=p<0,01 a nem ovariectomisalt csoport hasonló módon kezelt kontrollállataihoz viszonyítva

 

Csontásványianyag-denzitás

A BMD-t egyik neonatalis kezelés sem befolyásolta nőstényekben. Az ovariectomia önmagában (neonatalis hormonkezelés nélkül) szignifikánsan (p<0,01) csökkentette a BMD-t, és ez megjelent az újszülöttkori allilösztrenol-kezelést követően is. A neonatalis dietil-stilbösztrol-kezelés nem szignifikáns módon növelte a BMD-t az ovariectomisalt nőstényekhez képest. Hímekben a dietil-stilbösztrol szignifikánsan (p<0,01), míg az allilösztrenol nem szignifikánsan emelte a BMD értékét (3. ábra).
 

3. ábra. Felnőttkori BMD allilösztrenollal (AE), valamint dietil-stilbösztrollal (DES) kezelt állatok esetén 
 **=p<0,01 saját kontrolljához viszonyítva
++=p<0,01 a nem ovariectomisalt csoport hasonló módon kezelt kontrollállataihoz viszonyítva

 

Megbeszélés

A perinatalis hormonkezelések, mint azt korábbi kísérleteinkben is láthattuk (15-17), a hormonreceptorok kötési képességét életre szólóan befolyásolják (hormonális imprinting). Mind az osteoclastok, mind az osteoblastok rendelkeznek ösztrogénreceptorokkal (13); ezáltal azt vártuk, hogy a csontfejlődés és a csontmineralizáció perinatalisan imprintált állatokban megváltozik.

Migliacco és munkatársai a csonttömeg dózisfüggő növekedését írták le 7-12 hónapos egereknél életük 1. és 5. napja között végzett dietil-stilbösztrol-kezelés következtében, a vázrendszer normális mineralizációja mellett (14). Más kísérletekben (18) azt találták, hogy a terhesség alatt (9.-16. nap) végzett hasonló kezelés anélkül hozott létre dózisfüggő növekedést a csonttömegben, hogy vázrendszeri mineralizációs problémákat eredményezett volna. Ez a kutatócsoport is leírta ezen imprintinghatásokat. Kísérleteinkben (patkányokon kétnaponta végzett háromszori neonatalis kezelések során) szintén nem mutatott változást a csontásványianyag-den-zitás, míg a csontásványianyag-tartalom erősen szignifikáns redukciót szenvedett nőstények neonatalis allilösztrenol-kezelését követően. A két nem reakciója különböző volt, hímekben mind a BMC, mind a BMD növekedett. Ez azt jelenti, hogy azok a receptorok, amelyek a csont fejlődési folyamataiban részt vesznek, megjelölhetők, bár a válasz nemtől függő. Mint azt már korábban is megfigyelték, az ovariectomia extrém módon csökkentette a BMC- és BMD-értékeket (19, 20). Ezen hatás különösen szignifikánsnak volt tekintendő, mivel az operáció és a mérés között mindössze két hónap telt el. Ez azzal a ténnyel magyarázható, hogy a csont reszorpciója rögtön az ovariectomia után megkezdődik és folyamatosan tart (21). Ezt a folyamatot nem befolyásolta a szteroidhormonnal végzett imprinting, mivel az ösztrogénszint nem stimulálható vagy gátolható a szintetizáló szerv (petefészek) által, és a jelenséget ovariectomisalt állatoknál figyelték meg. Nőstényekben a csontásványianyag-tartalom nem különbözött szignifikánsan a csak allilösztrenollal kezelt és a csak ovariectomisalt állatokban.

Ez a kísérlet [hasonlóan az általunk végzett korábbiakhoz (15-17)] rámutat arra, hogy az intracytoplasmaticus receptorokon ható szteroidtermészetű vegyületek hosszú távon befolyásolják a szervezet bizonyos paramétereit. Ezért megfontolandó, hogy érdemes-e a gyakorlatban jelenleg is alkalmazott úgynevezett terhességvédő szteroidok nagyon gyakori adása, annak ismeretében, hogy az esetlegesen megtartott terhességből születő gyermek serdülő- vagy felnőttkorára milyen károsodásokat szenvedhet. Természetes, hogy az állatkísérletek eredményeit nem szabad közvetlenül emberi viszonylatokra vetíteni, de mind a korábbi, mind a jelen kísérletek eredményei elgondolkoztatóak, mivel a kísérletekben alkalmazott állatok esetén az intrauterin fejlődés az élettani alapok miatt az emberével hasonlóságot mutat.

Köszönetnyilvánítás

A kísérletes munkában nyújtott lelkes és rendkívül szakszerű segítségükért köszönet illeti asszisztenseinket: Arany Zoltánné Zsuzsát, Gálné Szántó Erikát és Kovács Andreát.

Irodalom

  1. Csaba G. Interactions between the genetic programme and environmental influences in the perinatal critical period. Zool Sci 1991;8:813-25.
  2. Csaba G. Phylogeny and ontogeny of hormone receptors: the selection theory of receptor formation and hormonal imprinting. Biol Rev 1980;55:47-63.
  3. Csaba G. Phylogeny and ontogeny of chemical signalling; origin and development of hormone receptors. Internat Rev Cytol 1994;155:1-48.
  4. Csaba G. Receptor ontogeny and hormonal imprinting. Experientia 1986;2:750-59.
  5. Bern HA, Gorski S, Kawashima S. Long term effects of prenatal hormone administration. Science 1973;181:188-90.
  6. Bern HA, Jones LA, Mori T, Young PN. Exposure of neonatal mice to steroids: long term effects on the mammary gland and other reproductive structures. J Steroid Biochem 1975;6:673-6.
  7. Csaba G, Inczefi-Gonda Á, Dobozy O. Hormonal imprinting by steroids: a single neonatal treatment with diethylstilbestrol and allylestrenol gives rise to lasting decrease in the number of rat uterine receptors. Acta Physiol Hung 1986;67:207-12.
  8. Csaba G, Karabélyos Cs, Dalló J. Fetal and neonatal action of polycyclic hydrocarbon (benzpyrene) or a synthetic steroid hormone (allylestrenol) as reflected by the sexual behaviour of adult rats. J Dev Physiol 1993;19:67-70.
  9. Iguchi T. Cellular effects of early exposure to sex hormons and antihormons. Int Rev Cytol 1992;139:1-57.
  10. Inczefi-Gonda Á, Csaba G, Dobozy O. Reduced thymic glycocortocoid reception in adult male rats prenatally treated with allylestrenol. Acta Physiol Hung 1986;67:207-12.
  11. Sato T, Chiba A, Hayashi S, Okamura H, Ohta Y, Takasugi N, et al. Induction of estrogen receptor and cell division in genital tract of male mice by neonatal exposure to diethylstilbestrol. Repr Toxicol 1994;8:145-83.
  12. Tchernitchin A, Tchernitchin N. Imprinting of paths of heterodifferentation by prenatal or neonatal exposure to hormones, pharmaceuticals, pollutants and other agents and conditions. Med Sci Res 1992;20:391-7.
  13. Migliacco S, Newbold RR, McLachlan JA, Korach KS. Alteration in estrogen levels during development affects the skeleton: use of an animal model. Environ Health Perspect 1995;103(Suppl7):95-7.
  14. Migliacco S, Newbold RR, Bullock BC, Jefferson WJ, Sutton FG jr, McLachlan JA, et al. Alterations of maternal estrogen level during gestation affect the skeleton of female offspring. Endocrinology 1996;137:2118-25.
  15. Karabélyos Cs, Horváth Cs, Holló I, Csaba Gy. Effect of neonatal glucocorticoid treatment (hormonal imprinting) of adult non-treated, dexamethasone or vitamin D3 treated rat. Gen Pharmac 1998;31(5):789-91.
  16. Karabélyos Cs, Horváth Cs, Holló I, Csaba Gy. Effect of a single neonatal vitamin D3 treatment (hormonal imprinting) on the bone mineralization of adult non-treated and dexamethasone treated rat. Hum Exp Toxicol 1998;17:424-9.
  17. Karabélyos Cs, Horváth Cs, Holló I, Csaba Gy. Effect of perinatal synthetics steroid hormone (allylestrenol, diethylstilbestrol) treatment (hormonal imprinting) on the bone mineralization of adult male and female rat. Life Sci 1999;64(9):105-10.
  18. Danielsen CC, Mosekilde L, Svenstrup B. Cortical bone mass composition and mechanical properties in female rats in relation to age long term ovariectomy and estrogen substitution. Calcif Tissue Int 1993;52:26-33.
  19. Ma Y, Chen YY, Jee WS, Ke HZ, Ijiri K. Co-treatment of PGE2 and Risedronate is better than PGE2 alone in the long term treatment of ovariectomised - induced - and osteopenic rats. Bone 1995;17(Suppl4):267-72.
  20. Roudebush RE, Magee DE, Benslay DN, Bendele AM, Bryant HU. Effect of weight manipulation of bone loss due to ovariectomy and the protective effects of estrogen in the rat. Calcif Tissue Int 1993;53:61-4.
  21. Lean JM, Chow JW, Chambers TJ. The rate of cancellous bone formation falls immediately after ovariectomy in the rat. Endocrinol 1994;142:119-25.


Effects of perinatal treatment with synthetic steroid hormones on the bone mineralization in adult rats

INTRODUCTION - The first encounter between the target hormone and the maturating receptor in the perinatal period causes hormonal imprinting which can determine the lifelong efficacy of the receptor-hormone binding of the affected cell and its further generations. Bone mineral density (BMD) and bone mineral concentration (BMC) are influenced by the sexual hormones; based on this we decided to investigate the effect of neonatal allylestrenol and diethylstilbestrol treatment on the bone mineral parameters of adult male, female and ovariectomised female rats.

MATERIALS AND METHODS - In the experiments, the effect of neonatal synthetic steroid treatment on the bone mineralization of adult rats by X-ray absorptimetry was studied.

RESULTS - Neonatal treatment with allylestrenol (AE) or diethylstilbestrol (DES) reduced the bone mineral content (BMC/bw) of the adult (four month old) female rats, without influencing bone mineral density (BMD/bw). In males, these neonatal treatments elevated BMC and BMD alike. Ovariectomy alone decreased both BMC and BMD, however, neonatal hormone treatments did not influence this reduced value. Ovariectomy of two months old animals increased body weight without the influence of neonatal hormone treatments. In adult males, the body weight was reduced significantly by neonatal DES and non-significantly by neonatal allylestrenol treatment.

CONCLUSION - These experiments draw attention to the possible human bone effects of allylestrenol and diethylstilbestrol that were used as protective agents in high-risk pregnancies

Correspondence: dr. Karabélyos Csaba, dr. Csaba György: Department of genetics, Cell and Immunbiology, Semmelweis University;
1118 Budapest, Beregszász u. 55/B
dr. Horváth Csaba, dr. Holló István: 1st Department of Internal Medicine, Semmelweis University

hormonal imprinting, bone mineralization, synthetic estrogens, allylestrenol, diethylstilbestrol