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Beeinflussung der Zellfunktionen von immortalisierten Leydigzellen R2C der Ratte durch Chlororganika

Droste, Cornelia Elisabeth


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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Medizinisches Zentrum für Dermatologie und Andrologie
Fachgebiet: Medizin
DDC-Sachgruppe: Medizin
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 29.05.2007
Erstellungsjahr: 2007
Publikationsdatum: 11.09.2007
Kurzfassung auf Deutsch: Seit einigen Jahren besteht ein vermehrtes Interesse an den Effekten endokrin aktiver Umweltchemikalien auf die männliche Fertilität. Über eine zunehmende Zahl an Entwicklungsstörungen der männlichen Geschlechtsorgane beim Menschen und in der Tierwelt, sowie eine Abnahme der Spermienqualität fertiler Männer in den vergangenen 50 Jahren wurde vielfach berichtet. In diesem Zusammenhang sind chlorierte Kohlenwasserstoffe, wie z.B. polychlorierte Biphenyle, aufgrund ihrer chemischen Stabilität, Persistenz, langen Halbwertszeit und Bioakkumulation von großem Interesse. Obwohl sie seit Ende der siebziger Jahre verboten sind, werden sie auch heute noch bei Verbrennungsvorgängen freigesetzt. Diese Stoffe können auf verschiedenen Wegen in das Hormonsystem, speziell in das Wirkungsgefüge der Steroidhormone, eingreifen und so einen negativen Einfluss auf die Fertilität des Mannes bewirken.

In der vorliegenden Arbeit sollten die Effekte von zwei chlorierten Kohlenwasserstoffen (PCB 126 und TCPM) auf die Östrogensynthese der Leydigzelle am Beispiel der malignen transformierten, immortalisierten R2C-Leydigzelllinie der Ratte untersucht werden. Zunächst wurde die Eignung der R2C-Zellen als In-vitro-Modell für Partialfunktionen der Steroidhormonsynthese überprüft. Diese Zellen produzieren in vitro ohne Stimulation Progesteron und Östrogen als Hauptsekretionsprodukt. Auch in dieser Arbeit konnte bestätigt werden, dass die R2C-Zellen ihre Hormonsekretion über 24 Stunden unter serumfreien Bedingungen aufrechterhalten können.

Des Weiteren wurde der Einfluss verschiedener Stimulatoren und Inhibitoren von Signaltransduktionswegen auf die Zelllinie untersucht. Dazu wurden die Zellen mit verschiedenen Konzentrationen von 4-OHA (Aromataseinhibitor), Forskolin (Adenylatcyclaseaktivator), H7 (Proteinkinase-C-Inhibitor), PDA (Aromataseinduktor) und PMA (Proteinkinase-C-Aktivator) inkubiert. Besonders auffällig war eine massive Reduktion der Östradiolkonzentration nach Inkubation mit 4-OHA, was mit einer Inhibierung der Aromatase in den R2C-Zellen erklärt werden könnte. Von daher scheint die P450-Aromatase in den R2C-Zellen von besonderem Interesse.

Zu den Hauptversuchen zählte die Inkubation der R2C-Zellen mit verschiedenen Konzentrationen des coplanaren PCB 126. Dabei zeigte sich eine signifikante Erhöhung der Östradiolsekretion. PCB 126 führt in Konzentrationen, die ungefähr um den Faktor 1000 höher liegen als die derzeitige Hintergrundbelastung, zu einer Erhöhung der Östradiolsekretion bei fehlender Zytotoxizität. Inwieweit hierbei der Ah-Rezeptor eine Rolle spielt, oder PCB 126 direkt die P450-Aromatase moduliert, gilt es in weiteren Experimenten zu untersuchen.
Als weitere chlororganische Substanz wurde das TCPM gewählt. TCPM kommt ubiquitär in der Umwelt vor, ist aber weit weniger gut untersucht. Bei der Inkubation mit TCPM zeigten sich bei subtoxischen Konzentrationen erniedrigte Östradiolwerte, ebenso wie bei zytotoxischen, höheren TCPM-Konzentrationen. Die beobachtete Zytotoxizität ist dosisabhängig. Inwieweit auch hier die Aromatase involviert ist oder das TCPM direkt in die Hormonsekretion eingreift bleibt noch weiter zu klären.


Die dargestellten Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass unter bestimmten Bedingungen eine Beeinflussung der Leydigzellfunktion durch subtoxische PCB- und TCPM-Konzentrationen denkbar ist und zu einer veränderten endokrinen Homöostase führen kann. Die R2C-Zelllinie scheint geeignet zur Untersuchungen von Effekten exogener Störfaktoren (z.B. endokrin aktive Umweltchemikalien) auf die Östradiolsekretion und letztlich auf die P450-Aromatase.
Kurzfassung auf Englisch: In the past years there has been increased interest in assessing the relationship between impaired male fertility and environmental chemicals. There have been many reports about an increased number of reproductive dysfunctions in male animals and humans and a decrease in sperm quality in the past 50 years. Due to their chemical stability, persistence, long life time and bioaccumulation in the food chain chlorinated hydrocarbons, such as polychlorinated biphenyls, are of special interest. Despite their interdiction at the end of the seventies, they are released from garbage incinerations until this day. These substances may interfere with the hormone system, especially with effects on steroid hormones. Eventually they may interfere even with male fertility.
In the experiments presented the effects of two different chlorinated hydrocarbons (PCB 126 and TCPM) have been evaluated. We used the malignant, immortalised R2C-leydig cell line of the rat. First we examined the suitability of R2C cells as an in vitro model for steroid hormone secretion. Progesterone and estrogen are the main secretion products. The cells are able to maintain their hormone production for more than 24 hours under serum free conditions. Afterwards, we investigated the influence of enzymeinhibitors and -inductors on R2C-cells. For this purpose the cells have been incubated with different concentrations of 4-OHA (aromataseinhibitor), Forscolin (adenylatcyclaseactivator), H7 (proteinkinase-C-inhibitor), PDA (aromataseinductor) and PMA (proteinkinase-C-activator) for some days. We found a significant decrease in estradiol production after incubation with 4-OHA. So an inhibition of the aromatase could be shown in these cells and seems to be a matter of particular interest.

Then we incubated the R2C-cells with the coplanar PCB 126 and TCPM. After PCB incubation the estradiol secretion has been increased, without affecting the cell vitality. Up to now it is not clear, whether PCBs links to the Ah receptor or direct affects enzyme function. Another chlororganic substance we tested has been the TCPM. TCPM has been found in the environment like PCBs, but is still not well characterized.

After TCPM incubation with low concentrations we found decreased estradiol concentration, but cytotoxicity with higher concentrations. Still it is not clear, if it acts via aromatase or could direct affect the hormones. All these results lead to the hypothesis, that PCB and TCPM could influence the Leydig cell function and on this way could even influence fertility. The R2C-cell line seems to be suitable for investigations on exogenous chemicals on aromatase activity.