Einfluss des Metabolismus auf die hormonelle bzw. antihormonelle Aktivität von endokrinen Disruptoren an ausgewählten Beispielen

  • Wesentliches Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der Umwandlung des Akarizids Dicofol zu Dichlorbenzophenon (DCBP). Literaturhinweise führten zu dem begründeten Verdacht, dass keine metabolische Transformation, sondern ein UV-Licht- bzw. alkali-induzierter Zerfall der Substanz stattfindet. Diese Hypothese wurde durch Inkubation von aktiven und inaktivierten Lebermikrosomen mit Dicofol bestätigt. Sowohl in Gegenwart aktiver und inaktivierter Mikrosomen, als auch in Ansätzen ohne Mikrosomen wurden nahezu vergleichbare Mengen an gebildetem DCBP beobachtet. Eine Erhöhung der Inkubationstemperatur führte anschliessend zu einer Verstärkung der DCBP-Bildung. Die in dieser Arbeit bestimmte Aktivierungsenergie der Degradation von Dicofol zu DCBP in Gegenwart aktiver Mikrosomen stimmt mit der Aktivierungsenergie derselben Reaktion in wässriger Umgebung überein. Der Abbau von Dicofol zu DCBP ist wahrscheinlich auch im Organismus ein nicht-enzymatisch katalysierter Prozess. Im Anschluss wurde die UV-Licht-induzierte Reaktion von Dicofol zu DCBP untersucht. Es wurde festgestellt, dass mit steigender Strahlungsdosis eine Verstärkung der DCBP-Bildung einhergeht, die in unpolaren Lösungsmitteln deutlich ausgeprägter ist als in polaren Lösungsmitteln. Es ist daher davon auszugehen, dass auch auf der wachsartigen, lipophilen Oberfläche von Zitrusfrüchten eine Umsetzung von Dicofol zu DCBP stattfindet. Die Abbaubarkeit von Dicofol in wässrigen Medien wurde durch Inkubation von Dicofol in methanolischen Lösungen unterschiedlichen Hydroxidionenkonzentrationen untersucht. Die Umsatzrate der Degradation stieg dabei mit zunehmender Hydroxidionenkonzentration und zunehmender Inkubationsdauer an. Die alkali-induzierte Reaktion wird wahrscheinlich durch Deprotonierung von Dicofol eingeleitet. Im Anschluss werden in der Literatur als mögliche Reaktionsmechanismen entweder eine Eliminierung von Chloroform unter DCBP-Bildung oder die Bildung eines 2,2-Dichlor-3,3-bis-(p-chlorphenyl)-oxirans diskutiert, aus dem DCBP und Dichlorcarben entstehen. In orientierenden Versuchen wurde Chloroform durch Headspace-GC annähernd äquimolar zur eingesetzten Dicofolmenge nachgewiesen, was auf ersteren Reaktionsmechanismus hindeutet. Bei der Untersuchung von Dicofol, DCBP und DCBH auf androgene bzw. antiandrogene Aktivität im Hefe-AR-Testsystem wurde nur DCBP eindeutig als antiandrogen aktiv erkannt. Die eingesetzten Hefezellen reagierten mit Anzeichen erheblicher Toxizität auf hohe Dicofol- bzw. DCBH-Konzentrationen, was eine Beurteilung ihrer antiandrogene Aktivität in diesem Testsystem erschwert. Die beobachtete antiandrogene Aktivität von Dicofol im transienten Transaktivierungssystem (COS-AR-Luc) beruht wahrscheinlich zum grössten Teil auf der alkali-induzierten Degradation von Dicofol zu DCBP im Inkubationsmedium. Die antiandrogene Aktivität von DCBH könnte auf die Oxidation von DCBH zu DCBP durch Luftsauerstoff oder auf enzymatische Katalyse zurückgeführt werden. Dicofol, DCBP und DCBH zeigten in der Mammakarzinomzelllinie MCF-7-Luc keine estrogene Aktivität. Auch Hefe-ER-Zellen reagierten auf die Exposition mit Dicofol und DCBH mit Anzeichen starker Toxizität. Die dargestellten Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass die Reduktion der Alligatorpopulation des Lake Apopka nach Kontamination mit Dicofol und DDT nicht ausschliesslich auf estrogene Aktivität von DDT bzw. antiandrogene Aktivität von DDE zurückzuführen ist. Das aus Dicofol gebildete DCBP könnte einen wesentlichen Beitrag geleistet haben. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung des Einfluss des Metabolismus auf die antiandrogene Aktivität des Phenylharnstoffherbizids Linuron (N-3,4-Dichlorphenyl-N'-methoxy-N'-methyl-harnstoff). Linuron wird durch Abspaltung der N'-Substituenten und Auflösung der Harnstoffstruktur zu 3,4-Dichloranilin (DCA) abgebaut. Die Linuronmetabolite N-3,4-Dichlorphenyl-harnstoff (Linuron M1) und DCA waren in den eingesetzten Testsystemen weder androgen noch antiandrogen aktiv. Linuron und der primäre gebildete Metabolit N-3,4-Dichlorphenyl-N'-methyl-harnstoff (Linuron M2) zeigten keine androgene, aber antiandrogene Aktivität. Der Metabolit Linuron M2 zeigte im stabil transfizierten Hefe-AR-System mit Linuron vergleichbare Aktivität, schien aber im COS-AR-Luc-System etwas stärker antiandrogen aktiv zu sein. Im Zuge des metabolischen Abbaus von Linuron kommt es zu einer Inaktivierung hinsichtlich antiandrogener Aktivität. Da die Metabolisierung insgesamt jedoch langsam abläuft und der primär gebildete Metabolit Linuron M2 starke antiandrogene Aktivität zeigt, kann aufgrund der vorliegenden Daten eine Gefährdung exponierter Organismen nicht ausgeschlossen werden. Des Weiteren sollte die endokrine Aktivität von Xanthohumol, dem prenylierten Hauptchalcon des Hopfens, untersucht werden. Xanthohumol zeigte keine estrogene aber starke antiestrogene Aktivität im Hefe-ER-System. Es wurde keine androgene, aber antiandrogene Aktivität in den Testsystemen COS-AR-Luc und Hefe-AR beobachtet. Der Einsatz von Hopfen als Nahrungsergänzungsmittel sollte insbesondere wegen möglicher hoher Exposition mit Xanthohumol und dem potenten Estrogen 8-Prenylnaringenin kritisch auf potentielle endokrine Effekte in vivo überprüft werden. Mit der Untersuchung von Xanthohumol sollte auch festgestellt werden, ob die Einführung einer Vinylbindung zwischen Ketofunktion und Phenylrest in die Diarylketonstruktur Einfluss auf die antiandrogene Aktivität hat. Legt man die vorliegenden Ergebnisse zu Grunde, hat diese Strukturänderung keinen Einfluss. Dies sollte aber in nachfolgenden Untersuchungen mit geeigneten Substanzen weiter geprüft werden.

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Metadaten
Author:Anette Höll
URN (permanent link):urn:nbn:de:bsz:386-kluedo-15311
Advisor:Gerhard Eisenbrand
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Year of Completion:2002
Year of Publication:2002
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2002/12/16
GND-Keyword:Androgene ; Markierungsgen; Metabolismus ; Östrogene
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Chemie
DDC-Cassification:540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften

$Rev: 12793 $