Die Effekte von Estradiol, Testosteron, Belamcanda chinensis und Cimicifuga racemosa auf die Expression von IGF-1 in Knochen und Leber von orchiektomierten Ratten
Effects of Estradiol, Testosterone, Belamcanda chinensis and Cimicifuga racemosa on the expression of IGF-1 in bone and liver of orchidectomized rats
by Kamyar Emami
Date of Examination:2009-07-07
Date of issue:2009-05-05
Advisor:Prof. Dr. Wolfgang Wuttke
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Size:372.Kb
Format:PDF
Description:Dissertation
Abstract
English
AbstractKamyar Emami:Effects of Estradiol, Testosterone, Belamcanda chinensis and Cimicifuga racemosa on the expression of IGF-1 in bone and liver of orchidectomized rats.The androgen deficit in aging men can induce osteoporosis. A testosterone substitution, however, contributes to the development of prostate cancer. So the researchers look for alternative therapies for osteoporosis in the hypogonadal men. Thereby the medicinal plants Belamcanda chinensis (BC) and Cimicifuga racemosa (CR) moved into the focus of the research. The osteoprotective and organ-selective effects of the extracts of both plants have already been identified in numerous studies. Furthermore, for both BC and CR antiproliferative effects on prostate cancer have been described. In this experimental dissertation the effects of BC and CR in comparison to the effects of 17-beta estradiol (E2) and testosterone (T), were investigated on the IGF-1-synthesis. IGF-1 plays a prominent role in bone metabolism and the pathomechanism of osteoporosis. IGF-1 was measured in bone and liver of male orchidectomized rats, which present a model for endocrinological conditions in the hypogonadal man. Thereby the liver is an interesting object for analysis as the main place of IGF-synthesis and as a "endocrine gland".The laboratory animals were treated for a period of 10 days with a defined quantity of test substances s.c.: E2 3.5 µg/ml, E2 0.5 µg/ml, T 3.5 mg/ml, BC 62.5 mg/ml and CR 62.5 mg/ml. Subsequently, the gene expression of IGF-1 and the IGF-1-concentrations were measured by the TaqMan-PCR and radioimmunoassay. Both in bone and in liver the two concentrations of E2 increased the IGF-1-synthesis. Thus the IGF-1-synthesis seems to be one of the mechanisms which induce the growth-stimulating and the antiosteoporotic effects of estrogens. In contrast testosterone impacted hardly the synthesis of IGF-1 in both organs. BC, whose agents also were called phytestrogens, behaved in respect of gene expression and synthesis of IGF-1 similarly to E2. By CR the gene expression of IGF-1 decreased clearly, while the IGF-1-concentration (ng/ml) increased. Thereby the local IGF-1-synthesis and the concentration of total protein in the bone increased by CR considerably more than in the liver. Thus, BC and CR exercise their antiosteoporotic effect inter alia by the stimulation of the local IGF-1-synthesis in the bone. They could be considered as potential alternatives in the antiosteoporotic treatment of the hypogonadal man.
Keywords: Belamcanda chinensis; Cimicifuga racemosa; estradiol; testosterone; IGF-1
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AbstractKamyar Emami:Die Effekte von Estradiol, Testosteron, Belamcanda chinensis und Cimicifuga racemosa auf die Expression von IGF-1 in Knochen und Leber von orchiektomierten RattenDas Androgendefizit im alternden Mann kann zur Osteoporose führen. Eine Testosteronsubstitution trägt aber zur Entwicklung eines Prostatakarzinoms bei. Deswegen sucht man nach alternativen Therapien der Osteoporose im hypogonadalen Mann. Dabei rückten die Arzneipflanzen Belamcanda chinensis (BC) und Cimicifuga racemosa (CR) in den Blickpunkt der Forschung. Für die Extrakte beider Pflanzen wurden bereits in zahlreichen Studien osteoprotektive und organselektive Effekte nachgewiesen. Ferner sind sowohl für BC als auch für CR antiproliferative Effekte auf das Prostatakarzinom beschrieben worden. In dieser experimentellen Arbeit wurden die Einflüsse von BC und CR im Vergleich mit denen von Estradiol 17-beta (E2) und Testosteron (T) auf die IGF-1-Synthese untersucht. Dabei spielt IGF-1 eine herausragende Rolle im Knochenmetabolismus und Pathomechanismus der Osteoporose. IGF-1 wurde in Knochen und Leber von männlichen orchiektomierten Ratten, die ein Modell für die endokrinologische Verhältnisse im hypogonadalen Mann darstellen, gemessen. Dabei stellt die Leber als Hauptbildungsort der IGFs und als endokrine Drüse , ein interessantes Untersuchungsobjekt dar.Die Versuchstiere wurden für die Dauer von 10 Tagen mit einer definierten Menge der Testsubstanzen s.c. behandelt: E2 3.5 µg/ml, E2 0.5 µg/ml, T 3.5 mg/ml, BC 62.5 mg/ml und CR 62.5 mg/ml. Anschließend wurden die Genexpression von IGF-1 durch die TaqMan-PCR und die IGF-1-Konzentrationen radioimmunologisch gemessen. Sowohl im Knochen als auch in der Leber steigerten beide Konzentrationen von E2 die IGF-1-Synthese. Somit scheint die IGF-1-Synthese einer der Mechanismen zu sein, die zu der wachstumsstimulierenden und antiosteoporotischen Wirkung der Östrogene führen. Dagegen beeinflußte das Testosteron in beiden Organen kaum die Synthese von IGF-1. BC, deren Wirkstoffe auch Phytöstrogene genannt werden, verhielt sich bezüglich der Genexpression und Synthese von IGF-1 ähnlich wie E2. Unter CR nahm die Genexpression von IGF-1 deutlich ab, während die IGF-1-Konzentration (ng/ml) anstieg. Dabei nahmen unter CR die lokale IGF-1-Synthese und die mittlere Gesamtproteinkonzentration im Knochen deutlich stärker als in der Leber zu. Somit üben BC und CR ihre antiosteoporotische Wirkung u.a. über die Anregung der lokalen IGF-1-Synthese im Knochen aus und könnten als potenzielle Alternativen in der antiosteoporotischen Therapie des hypogonadalen Mannes angesehen werden.
Schlagwörter: Belamcanda chinensis; Cimicifuga racemosa; Estradiol; Testosteron; IGF-1