Die therapeutischen Effekte von Estradiol, Dihydrotestosteron, Genistein und Equol auf den osteoporotischen Knochen der orchidektomierten männlichen Sprague-Dawley-Ratte
Therapeutic effects of estradiol, dihydrotestosterone, genistein and equol on osteoporotic bone of orchidectomized male Sprague Dawley rat
von Elena Vorwerk
Datum der mündl. Prüfung:2010-12-08
Erschienen:2010-12-06
Betreuer:Prof. Dr. Wolfgang Wuttke
Gutachter:Prof. Dr. Dr. Thomas Crozier
Gutachter:Prof. Dr. Dr. Franz-Josef Kramer
Dateien
Name:vorwerk.pdf
Size:497.Kb
Format:PDF
Description:Dissertation
Zusammenfassung
Englisch
The importance of osteoporosis in men has long been underestimated, and studies of male osteoporosis were rarely performed. In the present study we used 150 orchidectomized Sprague Dawley rats to analyze the therapeutic effects of estradiol, dihydrotestosterone, and the isoflavones genistein and equol on the osteoporotic bone. Following a therapeutic strategy we started dietary administration of the substances after manifestation of osteoporosis 4 weeks after orchidectomy. The orchidectomized control group received soy-free chow only. To quantify osteoporosis and the therapeutic effects of the administrated substances we evaluated bone density of the proximal metaphysis of the tibia by quantitative computer tomography before orchidectomy and after 2, 3, and 8 weeks of treatment, respectively. Additionally, the biochemical markers for bone metabolism, i.e. CrossLaps and osteocalcin were determined in the serum. We found evidence for a significant reduction of bone density in all animals after orchidectomy and biochemical markers of bone metabolism were increased. The parameters of bone metabolism Osteocalcin and the CrossLaps were decreased by estradiol and the supply of estradiol had best effect on bone mineral density compared to the other substances. After 8 weeks of administration of estradiol cancellous density was significantly increased compared to the control group. Similarly, the cortical bone parameters were significantly higher compared to the control. There was less effect of dihydrotestosterone on the osteoporotic bone compared to estradiol. Parameters of bone metabolism were less inhibited by dihydrotestosterone than estradiol and no significant improvement in bone density by dihydrotestosterone could be identified compared to the control. Isoflavones genistein and equol inhibited increased bone metabolism after orchidectomy less than gonadal steroids and there was no significant difference to the control. Concerning bone density, there was no significant effect of genistein or equol. As a conclusion we could find estradiol to reduce increased bone metabolism and further loss of bone density after orchidectomy significantly. However neither treatment was able to restore lost bone density and there was no evidence for a therapeutic effect on bone structure of osteoporotic bone of the orchidectomized Sprague Dawley rat found. Thus, this result supports the importance of prevention of osteoporosis.
Keywords: osteoporosis; male; sprague-dawley rat; isoflavones; phytohormones; genistein; equol; metaphysis of tibia; qCT
Weitere Sprachen
Die Wichtigkeit der Osteoporose beim Mann wurde lange Zeit unterschätzt und Studien zur männlichen Osteoporose wurden kaum durchgeführt. In der hier vorliegenden Studie wurden die therapeutischen Effekte von Estradiol, Dihydrotestosteron und den Isoflavonen Genistein und Equol auf den osteoporotischen Knochen untersucht. Als Tiermodell für die Untersuchung der Osteoporose des Mannes kamen 150 männliche, orchidektomierte Sprague-Dawley-Ratten zum Einsatz. Erstmalig wurde in dieser Arbeit die therapeutische Wirkung dieser Substanzen auf den osteoporotischen, männlichen Knochen untersucht. Daher erfolgte die Applikation der Testsubstanzen über das Futter erst 4 Wochen nach Orchidektomie. Als Kontrollgruppe diente ein orchidektomiertes Kollektiv an Tieren, welches soja- und testsubstanzfreies Futter erhielt. Die Wirkung dieser Substitutionstherapie wurde mit Hilfe einer Knochendichtemessung an der proximalen Metaphyse der Tibia durch periphere quantitative Computertomographie vor Orchidektomie sowie 2, 3 und 8 Wochen nach Applikation der Testsubstanzen untersucht. Des Weiteren erfolgte eine Messung der Knochenstoffwechselparameter Cross-Laps und Osteocalcin im Serum. Nach Orchidektomie ist es bei allen Tieren zu einer signifikanten Reduktion der Knochendichteparameter gekommen und die Knochenstoffwechselparameter im Serum waren erhöht. Unter der Zufuhr von Estradiol konnte der erhöhte Knochenstoffwechsel signifikant gegenüber der Kontrolle gehemmt werden und Estradiol hatte im Vergleich zu den anderen Substanzen die beste Wirkung auf die Knochendichte. Nach 8-wöchiger Applikation wurde unter Estradiol die größte Spongiosadichte gemessen und diese war signifikant größer gegenüber der Kontrollgruppe. Ebenso waren die gemessenen Kortikalis-Parameter unter Estradiol signifikant größer gegenüber der Kontrolle. Die Wirkung von Dihydrotestosteron auf den osteoporotischen Knochen war im Vergleich zu Estradiol schwächer. Unter der Zufuhr von Dihydrotestosteron konnte der erhöhte Knochenstoffwechsel weniger stark gehemmt werden als durch Estradiol. Eine signifikante Verbesserung der Knochendichte durch Dihydrotestosteron im Vergleich zur Kontrolle konnte nicht festgestellt werden. Durch die Zufuhr der Isoflavone Genistein oder Equol wurde in dieser Studie der nach Orchidektomie erhöhte Knochenstoffwechsel weniger stark gehemmt als durch die gonadalen Steroide und es bestand kein signifikanter Unterschied gegenüber der Kontrolle. Auf die untersuchten Knochenparameter des osteoporotischen Knochens konnte keine signifikante Wirkung von Genistein bzw. Equol gegenüber der Kontrolle nachgewiesen werden. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass besonders Estradiol den erhöhten Knochenstoffwechsel und den Rückgang an Knochendichte nach Orchidektomie im Vergleich zur Kontrolle signifikant reduziert hat. Allerdings konnte keine der untersuchten Substanzen die Knochenstruktur des osteoporotischen Knochens der männlichen S.D. Ratte therapeutisch adäquat beeinflussen. Insgesamt untermauert dieses Ergebnis daher die Wichtigkeit der Prävention der Osteoporose.
Schlagwörter: Osteoporose; Mann; Sprague-Dawley-Ratte; Isofalvone; Phytohormone; Genistein; Equol; Metaphyse Tibia; QCT