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Der Einfluss von Daidzein und 4-Methylbenzylidine Camphor auf die Lendenwirbelsäule ovariektomierter Sprague-Dawley-Ratten

dc.contributor.advisorSehmisch, Stephan PD Dr.de
dc.contributor.authorWeßling, Thomasde
dc.date.accessioned2013-06-24T09:08:38Zde
dc.date.available2013-07-09T22:50:05Zde
dc.date.issued2013-06-24de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0001-B8C0-Fde
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-3892
dc.description.abstractDie Osteoporose ist eine systemische Skeletterkrankung, die durch eine niedrige Knochenmasse und eine Verschlechterung der Mikroarchitektur des Knochengewebes mit nachfolgend erhöhter Knochenbrüchigkeit charakterisiert ist. Hauptverantwortlich für den Verlust der Knochenmasse ist vor allem der Östrogenmangel, der die mit Abstand häufigste Form, die postmenopausale Osteoporose, verursacht. Jahrelang ist diese durch die Substitution von Östrogenen therapiert worden. Die Hormonersatztherapie, die unter vielen Substanzen nachweislich das höchste antiosteoporotische Potenzial besitzt, scheidet jedoch aufgrund diverser unerwünschter Nebenwirkungen als Therapieoption aus. Daher gilt es, Therapiealternativen zur Prävention und Behandlung der Osteoporose zu finden. Als potenzielle Therapiealternativen werden in dieser Arbeit ein Phytohormon namens Daidzein und ein endokriner Disruptor namens 4-MBC an der Lendenwirbelsäule ovariektomierter und konsekutiv an Osteoporose erkrankter Sprague-Dawley-Ratten über eine Therapiedauer von 35 (5 Wochen), respektive 70 Tagen (10 Wochen), untersucht. Als Kontrolle über die Wirksamkeit der getesteten Substanzen dienten eine sojafrei behandelte sowie eine mit Östrogenen behandelte Kohorte. Phytoöstrogene sind hauptsächlich Bestandteil von Sojabohnen, Klee, Alfalfasprossen und Leinsamen. Bevorzugt binden sie an Östrogenrezeptor β, wenn auch mit einer geringeren Affinität. Eines dieser Phytoöstrogene ist Daidzein, dessen osteoprotektive Wirkung zuvor bereits vielfach nachgewiesen wurde. 4-MBC als zweite Substanz ist ein sogenannter endokriner Disruptor, der in Europa zur Herstellung von Kosmetika zugelassen ist. Bevorzugt bindet 4-MBC an Östrogenrezeptor β und seine osteoprotektive Wirkung an ovariektomierten Ratten ist ebenfalls bereits nachgewiesen. In der vorliegenden Arbeit wurden 3 Monate alte ovariektomierte Sprague-Dawley-Ratten über einen Zeitraum von 8 Wochen mit einer sojafreien Nahrung gefüttert. In dieser Zeit entwickelt die Ratte eine schwere Osteoporose. Anschließend wurde bilateral eine Tibiaosteotomie, die osteosynthetisch versorgt wurde, durchgeführt. Die Ratten wurden in 4 Gruppen eingeteilt und die sojafreie Basisnahrung um die zu testenden Substanzen 4- MBC (200 mg), Daidzein (50mg) und Östradiol (0,4mg) pro Kilogramm Körpergewicht ergänzt. Nach 5, respektive 10 Wochen wurden 12 Ratten je Futtergruppe per Dekapitation getötet und jeweils an den Lendenwirbelkörpern wurden verschiedene Untersuchungen durchgeführt. So wurde der zweite Lendenwirbelkörper mikroradiographisch analysiert, der dritte Lendenwirbelkörper wurde verascht und der vierte Lendenwirbelkörper biomechanisch getestet. Auf den erhobenen Daten basierend konnte nachgewiesen werden, dass sowohl Daidzein als auch 4-MBC einen positiven Einfluss auf das Knochengewebe während der gesamten Therapiedauer besitzen. Östradiol verzeichnet wie erwartet den größten Effekt, gefolgt von 4-MBC und Daidzein. Bezogen auf die Therapiedauer zeigte sich, dass die größere Wirkungsentfaltung innerhalb der Kurzzeittherapie zu verzeichnen ist. Nach einer Langzeittherapie zeigt die sojafrei ernährte Kontrollgruppe ebenfalls verbesserte Knochenparameter, möglicherweise zurückzuführen auf Adaptationsmechanismen der Osteoporose. 4-MBC ist von seinem osteoprotektiven Wirkungspotenzial dem der Östrogene am ähnlichsten. Eine Therapie mit 4-MBC verbessert sowohl spongiöse, als auch kortikale Knochenparameter und könnte somit als potenzielle Therapiealternative der Osteoporose dienen. Allerdings sind die Wirkungsmechanismen des endokrinen Disruptors zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch nicht verstanden und es bedarf diesbezüglich weiterer intensiver Forschung. Ein Aspekt, der einen Gebrauch von 4-MBC als antiosteoporotisches Medikament verhindern könnte, ist das noch nicht endgültig erforschte Nebenwirkungsspektrum. Auch hier sind weitere Untersuchungen erforderlich. Daidzein zeigt insgesamt im Vergleich zu Östradiol und 4-MBC den geringsten osteoprotektiven Effekt. Als potenzielle Therapiealternative ist es 4-MBC und Östradiol unterlegen. Möglicherweise können Patienten mit osteoporosebedingten Frakturen jedoch von einer Behandlung mit Daidzein profitieren. Komrakova et al. haben 2011 an Ratten, bei denen die Tibia osteotomiert und die anschließend osteosynthetisch versorgten wurde, nachgewiesen, dass nach einer 5 wöchigen Therapie mit Daidzein die größte Kallusdichte zu verzeichnen war, während bei 4-MBC und Östradiol eine Kallusdichte aufgewiesen wurde, die der sojafreien Kontrollgruppe ähnlich war. Ob sich Daidzein als Therapieoption zur Unterstützung der Frakturheilung eignet, ist zum aktuellen Zeitpunkt noch nicht geklärt und in weiteren Untersuchungen zu eruieren. Des Weiteren gilt es, auch für Daidzein den genauen Wirkungsmechanismus zu klären und sein Nebenwirkungsspektrum zu untersuchen.de
dc.language.isodeude
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/
dc.subject.ddc610de
dc.titleDer Einfluss von Daidzein und 4-Methylbenzylidine Camphor auf die Lendenwirbelsäule ovariektomierter Sprague-Dawley-Rattende
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedImpact of 4-methylbenzylidene camphor and daidzein on lumbar spine of ovariectomized sprague-dawley-ratsde
dc.contributor.refereeSehmisch, Stephan PD Dr.de
dc.date.examination2013-07-02de
dc.description.abstractengOsteoporosis is a disease characterized by a decrease in bone mass and deterioration in bone structure with the consequent increase in bone fragility and risk of fractures. The bone loss is most related to estrogen deficiency and age- and lifestyle related processes. Among anti-osteoporotic drugs, postmenopausal estrogen replacement therapy has been shown to have the most protective effect against osteoporosis in women. Unfortunately, hormone supplementation has many side effects. New strategies for prevention and treatment of osteoporosis and osteoporotic fractures are being developed. Therefore we investigated the influence of daidzein, a prevalent phytoestrogen in soy and 4-MBC which has been reported to be an endocrine disruptor on the lumbar spine of ovariectomized rats and compared that with untreated osteopenic control and with the standard estrogen replacement control. Phytoestrogens are mainly found in soybeans, clover, alfalfa sprouts, and oilseeds such as flaxseed. They have estrogenic effects when combining with estrogen receptors with preference for ER-β, however at a much lower affinities than estradiol-17β-benzoate (E2). One of these phytoestrogens is daidzein, which was reported to prevent bone loss in young and adult ovariectomized rats. 4- MBC as endocrine disruptor is approved to for use in European Union for cosmetic products and non-food products. 4-MBC binds to estrogen receptor-β and prevents ovariectomy-induced bone loss in rats. Three-month old Ovx rats were fed with soy-free (SF) diet over 8 weeks. In this time ovariectomized rats develop a severe osteoporosis; thereafter, bilateral transverse metaphyseal osteotomy of tibia was performed and rats were divided into groups: rats fed with SF diet and SF diet supplemented with 4-MBC (200 mg), daidzein (50 mg), or E(2) (0.4 mg) per kilogram body weight. After 5 or 10 weeks, rats were decapitated and biomechanical, histological, and ashing analyses were performed of 12 rats from each group. The second lumbar vertebral body was used for histomorphological analysis, the third lumbar vertebral body was ashed and the fourth lumbar vertebral body was tested biomechanically. The results showed that 4-MBC, E2 and Daidzein treatments improved lumbar vertebral properties, but to different extents. The effect of 4-MBC was stronger and more comparable with estrogen, whereas daidzein improved bone parameters to a lesser extent and facilitated osteotomy healing. The response of bone tissue could be ordered: daidzein< 4-MBC< E2. Based on the present data, it appeared that treatments had a benificial effect on bone tissue during the whole treatment period, but were more effective during a short period (5 weeks). In SF group, bone structure was impaired after 5 weeks and improved after 10 weeks probably due to adaptation mechanisms to osteoporosis. In conclusion, it is conceivable that 4-MBC may improve bone tissue in osteoporotic organisms. However further studies are needed to elucidate the mechanism of 4-MBC action and possible toxic effect on other tissues. Osteoporotic patients with fractures could benefit from daidzein treatment.de
dc.contributor.coRefereeKramer, Franz-Josef Prof. Dr. Dr.de
dc.subject.gerOsteoporose; 4-MBC; Daidzein; Lendenwirbelsäule, Osteoporotischer Knochende
dc.subject.engOsteoporosis; 4-MBC; Daidzein; Estrogen; Lumbar spine; Osteoporotic bonede
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-0001-B8C0-F-4de
dc.affiliation.instituteMedizinische Fakultätde
dc.subject.gokfullUnfallchirurgie (PPN619876018)de
dc.description.embargoed2013-07-09de
dc.identifier.ppn750586257de


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