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Einfluss von synthetischen Nitromoschusduftstoffen und Substanzen mit östrogener Wirkung auf ausgewählte Funktionsparameter von Sertoli-Zellen der Ratte : Entwicklung und Evaluierung eines In-Vitro-Testsystems

Bittorf, Kathrin


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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Zentrum für Dermatologie und Andrologie
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 08.05.2006
Erstellungsjahr: 2005
Publikationsdatum: 22.06.2006
Kurzfassung auf Deutsch: Als Ursache für den beobachteten Rückgang in der Anzahl der Spermatozoen wird eine Belastung des Mannes, vor allem durch Umweltschadstoffe, diskutiert. Es kam allein in den letzten Jahren gerade in den Industrienationen zu einem Anstieg der Zahl infertiler Paare. Eine Beeinträchtigung der Morphologie oder Physiologie der Sertoli-Zellen könnte dafür verantwortlich sein, da diese eine elementare Funktion in der Spermatogenese ausüben. Umweltschadstoffe, wie z.B. Moschus Keton oder Moschus Xylol, die breite Anwendung in der Kosmetikindustrie finden, oder auch die Xenoöstrogene Bisphenol-A, Ethinylöstradiol und Daidzein, scheinen dabei eine Rolle zu spielen.

Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung und Evaluierung eines Testmodells, das die Auswirkungen von Nitromoschusduftstoffen (Moschus Keton, Moschus Xylol), Xenoöstrogenen (Bispenol-A, 17alpha-Ethinylöstradiol, Daidzein) und 17beta-Östradiol auf die
biochemischen Leistungen und die Vitalität von Sertoli-Zellen untersucht.

Zu den biochemischen Parametern, die überprüft wurden, gehörte die Sekretion des Kohlenhydrats Laktat und die Sekretion des Hormons Inhibin-B. Die Versuche wurden an Sertoli-Zellmonokulturen durchgeführt, die vorher aus dem Hoden etwa 21 Tage alter Spraque-Dawley-Ratten isoliert worden waren. Die Substanzen wurden dazu in fünf Konzentrationen in Medium gelöst und die Zellen dann für 24 h und 48h (Inhibin) bzw. 48h
und 72h (Laktat,Vitalität) inkubiert. Danach wurde der Proteingehalt mit der Methode nach Lowry et al. und die Vitalität der Zellen mit dem MTT-Assay untersucht. Die Laktatproduktion wurde als metabolischer und die Inhibinproduktion als endokriner Parameter bestimmt. Dazu wurde zum einen ein gekoppelter Enzym-Assay und zum anderen ein ELISA verwendet.

Außer bei Ethinylöstradiol konnte bei keinem der untersuchten Xenoöstrogene und Nitromoschusverbindungen eine signifikante Veränderung der sekretorischen Sertoli-Zell- Parameter festgestellt werden.

Bis zu einer Konzentration von 10 ng/ml kam es auch bei Ethinylöstradiol zu keiner signifikanten Veränderung der sekretorischen Parameter. Ab Konzentrationen von 10 bzw. 100 ng/ml (0,03/0,33 müM) Ethinylöstradiol kam es zu einer signifikanten Erhöhung der Laktat- und Inhibin-B-Produktion der Sertoli-Zellen. Unter den Nitromoschusverbindungen zeigte nur Moschus Xylol einen Trend zu konzentrationsabhängig leicht ansteigenden Werten
in der Laktatproduktion der Sertoli-Zellen. Moschusketon führte sogar zu einem geringfügigen Abfall der Laktatwerte, dagegen fielen unter Moschus Xylol die Inhibinwerte geringfügig ab.

Bei Daidzein fiel auf, dass es bei einer Konzentration von 10000 ng/ml (36 müM)zu einer Abnahme der Vitalität kam und in diesem Konzentrationsbereich auch die Laktatproduktion
der Sertoli-Zellen abfiel. Die Inhibinkonzentration zeigte bei Konzentrationen von 1-10000 ng/ml (0,036-36 müM) Daidzein keine Veränderungen. Bisphenol-A führte zu einer Senkung der Inhibinproduktion der Sertoli-Zellen im Konzentrationsbereich 10000 ng/ml (43,85 müM)
bei gleichbleibender Vitalität der Sertoli-Zellen. Das natürliche Östradiol zeigte dagegen überhaupt keinen Einfluss auf die sekretorischen Parameter der Sertoli-Zellen im Konzentrationsbereich von 0,1-1000ng/ml (0-3,6 müM).

Aus den Ergebnissen dieser Arbeit geht hervor, dass sich die Änderungen in Laktat- und Inhibin-Produktion und auch der Vitalität erst nach Gabe höherer Konzentrationen, vor allem mikromolare Konzentrationen, der verwendeten Noxen zeigen, welches daher nicht mit einem Östrogen-Rezeptor vermittelten Mechanismus zu begründen ist. Hier treten eher direkte hemmende Einflüsse auf Enzyme auf, die bei dem Stoffwechsel von Laktat sowie Inhibin eine Rolle spielen. Solche Änderungen in der Physiologie der Sertoli-Zelle könnten schließlich auch zu einer gestörten Spermatogenese führen.

Die Interpretation der Daten gestaltet sich jedoch schwierig im Hinblick auf die zellulären Angriffspunkte der unterschiedlichen Substanzen. Von dem natürlichen Östradiol ist bekannt,
dass es über Östrogen-Rezeptoren an der Sertoli-Zelle wirkt. Es gibt aber noch viele andere Wirkmechanismen, über die die Sertoli-Zelle in Hinblick auf die Laktat und Inhibin- Produktion beeinflusst werden kann. Einige Mechanismen wurden in dieser Arbeit vorgestellt.

Trotzdem lassen die Laktat- und Inhibin-Bestimmung in Zusammenhang mit den Vitalitätswerten eine valide Aussage über die toxische Potenz einer Substanz in bezug auf die Sertoli-Zelle zu. Der sensitivste Parameter scheint dabei die Inhibin-B-Sekretion zu sein.

Die Etablierung des Testsystems konnte somit erfolgreich durchgeführt werden. Praxistauglichkeit und Zeitaufwand hielten sich im Rahmen der anfänglichen Zielformulierung.