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Molekulartoxikologische Untersuchungen zur Wirkung von Gestagenen auf Reproduktionsorgane der Ratte

Torno, Nicole

Inst. Lebensmitteltechnologie und Lebensmittelchemie

Im Rahmen der vorliegenden Dissertation wurden die Wirkprofile vier synthetischer Gestagene (ein nicht-steroidaler Progesteron-Rezeptor-Ligand, Promegeston, Medroxyprogesteronacetat (MPA) und Progesteron) an den Reproduktionsorganen (Uterus und Mamma) der Ratte charakterisiert. Dazu wurde die Histologie als konventioneller toxikologischer Parameter herangezogen und zusätzlich Veränderungen auf Genexpressionsebene analysiert. Die erhobenen Daten verdeutlichten an beiden Zielorganen einen gemeinsamen Wirkmechanismus der vier Progestine bei pharmakologisch wirksamer Dosis. Dieser spiegelte histologisch die erwarteten Effekte wider und konnte auf Transkriptionsebene insbesondere auf deren gemeinsame Signalgenerierung über den Progesteron-Rezeptor zurückgeführt werden. Abweichungen von den Wirkprofilen der übrigen Gestagene wurden insbesondere für MPA deutlich. Dafür scheinen hauptsächlich die zusätzlichen androgenen und glucocorticoiden Partialeffekte von MPA verantwortlich zu sein. Zur Prädiktion von Substanzeffekten in vivo wurde ein geeignetes In-vitro-Testsystem identifiziert. Die mittels RT-PCR ermittelte Änderung in der Expression von 13 Genen erwies sich als geeignet, um im Rahmen eines frühen Screeningsystems mit uterinen Leiomyomzellen der Ratte (ELT 3 Zellen) gestagene Effekte von neuen Substanzen am Rattenuterus anzuzeigen. Als wesentlicher methodischer Aspekt wurde die Laser Capture Microdissection zur Separierung und Analyse spezifischer Zielzellen der Gestagenwirkung (Drüsenepithelien) aus dem komplexen Mammagewebe etabliert. Diese Methode ermöglichte zelltypspezifische Genexpressionsanalysen, wurde aber für die Bewertung aller gestagenbedingten Effekte in der Mamma als weniger geeignet im Vergleich zur Genexpressionsanalyse im Gesamtorgan angesehen. Die im Rahmen dieser Dissertation durchgeführten molekularbiologischen Untersuchungen konnten als Ergänzung des Informationsgehalts der konventionellen toxikologischen Parameter bewertet werden. Sie lieferten zusätzliche Informationen zum besseren Verständnis der Wirkungsweise der vier Testsubstanzen und konnten so einen zusätzlichen Beitrag zu deren pharmakologisch-toxikologischer Charakterisierung leisten.
In the frame of the present doctoral thesis, four synthetic progestins (a non-steroidal progesterone receptor agonist, Promegestone, Medroxyprogesterone acetate (MPA) and Progesterone) were characterised regarding their effects on reproductive organs (uterus and mammary gland) of the rat. Histology was evaluated as a well-characterised endpoint. In addition, effects on the molecular level were investigated by gene expression analysis. The obtained data revealed a common mechanism of all four progestins at their respective pharmacological dose at both target organs. Based on the transcriptional profile, the histologically observed effects were reflected and could be mainly assigned to the common signalling via the progesterone receptor. Differences between the different progestins were also noted, especially for MPA. Mainly the additional androgenic and glucocorticoid effects of MPA appear to be responsible for these observations. To indicate progestagenic effects of new drug candidates in the rat uterus, a qualified in vitro test system was identified. Changes in the expression of 13 genes, determined by RT-PCR, proved to be suitable to predict compound effects in vivo within an early screening test system based on uterine leiomyoma cells (ELT 3 cells) of the rat. The method of Laser Capture Microdissection was established to separate and analyse specific target cells of progestagenic effects (mammary gland epithelial cells) from complex mammary gland tissue. This method enables cell type specific gene expression analysis but proved to be less qualified for the estimation of overall gestagenic effects on the mammary gland compared with gene expression analysis of whole tissue samples. In summary, the performed molecular investigations provided additional information to the conventional toxicological parameters. They enabled a better understanding of the mechanism of action of all four test substances and generated hypotheses about differences in their pharmacological and toxicological mode of action.
  • Namensänderung der Autorin: Nicole Mazurek (geb. Torno)