Artyku³ przegl¹dowy Review
Wykazanie spo¿ywania du¿ej iloci fitoestrogenów w diecie jako przyczyny zaburzeñ rozrodu, m.in. u australijskich owiec, dziko ¿yj¹cych przepiórek ka-lifornijskich oraz gepardów, sta³o siê inspiracj¹ do roz-poczêcia licznych badañ dotycz¹cych wp³ywu fito-estrogenów na procesy zwi¹zane z regulacj¹ procesów fizjologicznych, w tym rozrodczych u zwierz¹t i ludzi (1, 6, 15). Istnieje coraz wiêcej dowodów, ¿e spo¿y-wanie fitoestrogenów wp³ywa na obni¿enie zdolnoci reprodukcyjnych wielu zwierz¹t, takich jak: gryzonie (16) i prze¿uwacze (1, 20) oraz ludzi (10). Shore i wsp. (21) wykazali, ¿e wysokie stê¿enie endogennych es-trogenów i fitoeses-trogenów w okresie inseminacji mo¿e byæ przyczyn¹ zaburzeñ zap³odnienia i rozwoju zarod-ka, co w konsekwencji prowadzi do wczesnej mierci zarodkowej u krów. W badaniach w³asnych (27)
wy-kazano, ¿e karmienie krów mlecznych rut¹ sojow¹ mo¿e byæ przyczyn¹ obni¿enia p³odnoci. Liczba kryæ w grupie dowiadczalnej (zwierzêta skarmiano 2,5 kg ruty sojowej/dzieñ/sztukê) by³a dwukrotnie wy¿sza w porównaniu do grupy kontrolnej, za skutecznoæ zacieleñ w ci¹gu jednego roku obserwacji wynosi³a 66,7% (kontrola = 100%). Wykazano przy tym wyso-kie stê¿enia metabolitów fitoestrogenów w surowicy krów karmionych rut¹ sojow¹, skorelowane z wyso-kimi stê¿eniami luteolitycznej prostaglandyny (PG)F2á i ni¿szym stê¿eniem progesteronu (P4) w osoczu ba-danych zwierz¹t (ryc. 1, 2) (19, 27).
Klasyfikacja i budowa fitoestrogenów
W przyrodzie wystêpuj¹ dwie podstawowe klasy estrogenów rodowiskowych: fitoestrogeny wystê-puj¹ce w rolinach i ksenoestrogeny bêd¹ce synte-tycznym produktem dzia³alnoci cz³owieka (7). Fito-estrogeny dzielimy na: stilbeny, lignany oraz flawo-noidy (18). Flawoflawo-noidy stanowi¹ bardzo
zró¿nicowa-Czy nieod¿ywcze sk³adniki pasz fitoestrogeny
stanowi¹ zagro¿enie w rozrodzie krów?*
)
IZABELA WOC£AWEK-POTOCKA**), ANNA KORZEKWA**), DARIUSZ J. SKAR¯YÑSKI Zak³ad Immunologii Rozrodu Instytutu Rozrodu Zwierz¹t i Badañ ¯ywnoci PAN w Olsztynie, ul. Tuwima 10, 10-747 Olsztyn
Woc³awek-Potocka I., Korzekwa A., Skar¿yñski D. J.
Can phytoestrogens pose a danger in the reproduction of cows?
Summary
Since alpha-alpha, lucern and soy bean contain high concentrations of phytoestrogens, plant estrogens may be present in fodder for ruminants, especially dairy cattle. Although the concentration of basic flavonoids in blood plasma of cows fed soy bean rises within one hour of feeding, their active metabolites are present in the blood plasma in high concentrations for a lengthy period after feeding. Phytoestrogens are much less active than endogenous estrogens, therefore their 1000-times higher concentrations in the blood plasma enable them to act on the hormonal status of the female. They might influence the reproductive processes on many regula-tory levels: on the central level as well as local and peripheral levels. It has been proved that phytoestrogens might inhibit secretion and action of pituitary LH, thus modulating the action of endogenous estrogens in the follicular phase of the estrus cycle, which may be a reason for a lack of estrus and disruption of the ovulation. Although phytoestrogens and their active metabolites do not directly influence P4 secretion in the bovine luteal cells, they may inhibit the sensitivity of the bovine CL to luteotropic factors, including LH. They may also stimulate testosterone and prostaglandin (PG)F2á secretion leading to disruption of steroidogenesis in the CL. Within the bovine oviduct and uterus, phytoestrogens modulate synthesis and action of the factors responsible for conception, embryo development and implantation. Phytoestrogens stimulate PGF2á synthesis in the bovine endometruim, leading to the disruption of the ratio of luteotropic to luteolytic arachidonic acid (AA) metabolites. Therefore, they might be one of the reasons for the disruption of early pregnancy and in the end lead to embryo mortality. In conclusion, when feeding animals with fodder containing many phytoestrogens, the fact that their high productivity might lead to low reproduction efficiency must be taken into account.
Keywords: phytoestrogens, estrus cycle, early pregnancy, cow
*) Referat przedstawiony podczas XI Miêdzynarodowej Konferencji Nauko-wej, Rozród Byd³a, Polanica Zdrój 29-20.06.2007.
**) Stypendystki Fundacji na Rzecz Nauki Polskiej, program START 2006 i 2007.
n¹ pod wzglêdem budowy chemicznej grupê substan-cji obejmuj¹c¹, obok izoflawonoidów, wiele innych zwi¹zków fenolowych, takich jak: antocyjaniny, kate-chiny, flawony, flawonole, flawanony i flawanole. Do izoflawonoidów nale¿¹ z kolei izoflawony i kumesta-ny. Ca³¹ grupê flawonoidów pochodzenia rolinnego zalicza siê do polifenoli o niskiej masie cz¹steczko-wej (2). Polifenole s¹ pochodnymi 2-fenylo-benzo-ã--pironu zbudowanymi z trzech piercieni fenolowych (8).
Wystêpowanie i metabolizm fitoestrogenów Generalnie flawonoidy rolinne s¹ odporne na ogrze-wanie, utlenianie i wysychanie oraz s¹ stosunkowo wra¿liwe na dzia³anie wiat³a (2). Fotostabilnoæ fla-wonoidów zale¿y od grupy hydroksylowej do³¹czonej do 3 wêgla w piercieniu C. Intensywnoæ syntezy po-szczególnych fitoestrogenów i ich pochodnych w ro-linach katalizowana jest poprzez nawietlanie. St¹d te¿ zawartoæ fitoestrogenów w rolinach stosowanych w ¿ywieniu zwierz¹t zale¿y od stopnia ekspozycji po-szczególnych czêci sk³adowych roliny na wiat³o s³oneczne. Najwiêksza ich iloæ znajduje siê w liciach, kwiatach i wszystkich zewnêtrznych czêciach roli-ny, eksponowanych na wiat³o s³oneczne. Wysokie stê-¿enia fitoestrogenów wystêpuj¹ czêsto w paszach sto-sowanych w ¿ywieniu krów. W koniczynie, lucernie i soi wykazano wysokie stê¿enie izoflawonów: geni-steiny i daidzeiny (27), które w organizmie krów, dziêki mikroorganizmom ¿wacza, metabolizowane s¹ do dwóch aktywnych biologicznie metabolitów: para-etyl--fenolu i ekwolu (27).
Fitoestrogeny reprezentuj¹ grupê substancji, których biologiczne dzia³anie, ze wzglêdu na obecnoæ pier-cieni fenolowych, jest bardzo zbli¿one do endogen-nych estrogenów. Jakkolwiek wykazuj¹ one s³absz¹ aktywnoæ biologiczn¹ od 17â-estradiolu (E2), to jed-nak ich wystêpowanie w znacznych ilociach w pa-szach pochodzenia rolinnego sprawia, ¿e mog¹ byæ potencjalnymi czynnikami oddzia³ywuj¹cymi na uk³ad hormonalny i rozrodczy samicy (1). W badaniach w³as-nych wykazano ponad 100 000 razy wy¿sze stê¿enia ekwolu i para-etyl-fenolu w osoczu ja³ówek (odpo-wiednio ok. 0,2 µM ekwolu i ok. 1,53 µM para-etyl--fenolu) i krów karmionych rut¹ sojow¹ (ok. 1,1 µM ekwolu i 6,3 µM para-etyl-fenolu) w porównaniu do
stê¿enia endogennego E2 obserwowanego w osoczu
krwi obwodowej krów w czasie cyklu jajnikowego (ok. 0,01-0,05 pM) (27). Tak wysokie stê¿enia izoflawo-nów mog¹ wiêc kompensowaæ ich znacznie ni¿sze powinowactwo do receptorów estrogenowych (100--1000 razy ni¿sze powinowactwo fitoestrogenów do receptora estrogenowego w porównaniu do E2) (5). W organizmie zwierzêcia istniej¹ mechanizmy obronne przed dzia³aniem aktywnych form fitoestrogenów, polegaj¹ce g³ównie na sprzêganiu ich z kwasem siar-kowym lub glukuronowym i tworzeniu w ten sposób form nieaktywnych (2, 12). St¹d w warunkach
fizjo-logicznych zaledwie 5-20% izoflawonów znajdowa-nych w osoczu krów i owiec ¿ywioznajdowa-nych pasz¹ bogata w fitoestrogeny jest w formie wolnej nieskoniugo-wanej (aktywnej) (12). Jednak¿e koniugacja fitoestro-genów i ich metabolitów jest procesem odwracalnym, sterowanym enzymatycznie przez odpowiednie enzy-my, np. przez â-glukuronidazê (22). Odwrócenie tego procesu mo¿e zachodziæ w okresie zaburzonej homeo-stazy organizmu (np. stany zapalne), prowadz¹c do wzrostu aktywnoci tych enzymów, a co za tym idzie do wzrostu stê¿enia wolnych, aktywnych form izo-flawonów w osoczu zwierz¹t dowiadczalnych i ludzi (22). W badaniach w³asnych wykazano, ¿e u krów we wczesnej ci¹¿y oraz z eksperymentalnie indukowany-mi stanaindukowany-mi zapalnyindukowany-mi macicy (metritis) i wyindukowany-mienia (mastitis) dochodzi do znacznego wzrostu stê¿enia ak-tywnych metabolitów izoflawonów we krwi (para-etyl--fenolu i ekwolu) w porównaniu do odpowiednich grup kontrolnych (29). Zaburzenia homeostazy organizmu
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 Para-etyl-fenol (µM) Progesteron (ng/ml) Ekwol (µM) 0,0 2,5 5,0 7,5 0 3 6 9 12 15 18 21 0 5 10 15
Dni cyklu rujowego * * a) b) c) Dieta standardowa (n = 5)a Dieta sojowa (n = 5)b Dieta standardowa (n = 5)a Dieta sojowa (n = 5)b Dieta standardowa (n = 5)a Dieta sojowa (n = 5)b
Ryc. 1. Stê¿enie metabolitów fitoestrogenów: ekwolu (a), para--etyl-fenolu (b) oraz progesteronu (c) w osoczu krwi ja³ówek karmionych diet¹ standardow¹ i diet¹ z dodatkiem 2,5 kg ruty sojowej/dzieñ/zwierzê. Przedrukowano za zgod¹ z pra-cy Piotrowska i wsp. (19)
mog¹ wiêc doprowadzaæ do wzrostu stê¿enia i biodo-stêpnoci nieskoniugowanych, aktywnych metabolitów izoflawonów, co dodatkowo nara¿a zwierzêta na dzia-³anie egzogennych zwi¹zków estrogenopodobnych (en-docrine disruptors).
Wp³yw fitoestrogenów na o regulacyjn¹ podwzgórzeprzysadkajajnik i lokalne mechanizmy w jajniku
Mechanizm wp³ywu fitoestrogenów na procesy re-guluj¹ce funkcje rozrodcze, a szczególnie na funkcje jajnika, jest z³o¿ony. McGarvey i wsp. (14) dowiedli, ¿e u szczurów fitoestrogeny mog¹ hamowaæ wydzie-lanie LH poprzez uniewra¿liwienie komórek przysad-ki na dzia³anie GnRH. Ponadto Hughes i wsp. (9) wy-kazali, ¿e fitoestrogeny, hamuj¹c wydzielanie LH, ob-ni¿aj¹ produkcjê P4, co jest przyczyn¹ wysokiej licz-by poronieñ. Fitoestrogeny hamuj¹ równie¿ dzia³anie endogennych estrogenów w fazie pêcherzykowej cyk-lu, co mo¿e byæ przyczyn¹ zaburzeñ w rozwoju i funk-cji pêcherzyków, braku rui oraz nieskutecznych zap³od-nieñ (7). W badaniach w³asnych okrelono wp³yw fito-estrogenów na funkcje wydzielnicze komórek cia³ka ¿ó³tego (CL) krowy (11, 19, 28). Wykazano, ¿e fito-estrogeny i ich aktywne metabolity nie wp³ywaj¹ na podstawowe i pulsacyjne uwalnianie P4, zwi¹zki
te zahamowa³y jednak stymuluj¹cy wp³yw LH i PGE2
na uwalnianie P4 w steroidogennych komórkach CL i w tkance lutealnej oraz stymulowa³y wydzielanie
PGF2á i testosteronu (19, 29). Ponad-to, oprócz wp³ywu na steroidogenne komórki CL, aktywne metabolity fito-estrogenów (para-etyl-fenol i ekwol) stymulowa³y wydzielanie luteolitycz-nej PGF2á, leukotrienu C4 i tlenku azo-tu (kolejnych mediatorów luteolizy) w pozosta³ych typach komórek CL (komórki dodatkowe CL: ródb³onka naczyñ oraz uk³adu odpornociowe-go leukocyty, monocyty) (11). Lu-teoliza (regresja CL) jest procesem z³o¿onym i za jej aktywacjê oraz prze-bieg odpowiada kaskada czynników/ produktów komórek dodatkowych (endotelina-1, cytokiny, tlenek azotu, leukotrien C4) indukowana przez ma-ciczn¹ PGF2á. Mo¿na wnioskowaæ, ¿e fitoestrogeny i ich aktywne metabo-lity (para-etyl-fenol oraz ekwol) dzia-³aj¹ jak naturalne estrogeny modulu-j¹c/inicjuj¹c procesy regresji CL za-le¿ne od komórek uk³adu immuno-logicznego i komórek ródb³onka. Wyniki badañ uzyskane metodami in vitro (kultury i kokultury komórkowe) zosta³y potwierdzone ostatnio w ba-daniach in vivo (19). Cia³ka ¿ó³te po-zyskane od krów ¿ywionych rut¹ sojow¹ wykazuj¹ nisk¹ wra¿liwoæ na endogenne czyn-niki luteotropowe (LH, PGE2), co prowadzi do zabu-rzeñ syntezy i wydzielania P4 (ryc. 1c) (19). Z kolei niedostateczna os³ona rozwijaj¹cego siê zarodka przez produkty CL w pierwszych, krytycznych okresach ci¹¿y mo¿e zaburzaæ proces matczynego rozpoznania ci¹¿y, hamowaæ rozwój i implantacjê zarodka, prowa-dz¹c do wczesnej mierci zarodkowej.
Fitoestrogeny moduluj¹ syntezê i wydzielanie prostaglandyn w b³onie luzowej macicy krowy Odpowiedni stosunek luteolitycznych i luteotropo-wych metabolitów kwasu arachidonowego odpowia-da za prawid³owy przebieg cyklu i wczesnej ci¹¿y u krowy. Prostaglandyna F2á jest g³ównym czynnikiem luteolitycznym u prze¿uwaczy (13), podczas gdy PGE2 posiada funkcje luteotropowe (4). Dlatego utrzyma-nie odpowiedutrzyma-niego stosunku PGF2á do PGE2 jest nie-zbêdne dla prawid³owej reaktywnoci macicy i utrzy-mania czynnoci CL oraz wydzielania P4 (17).
Fitoestrogeny, oprócz modulacji rozwoju oraz funk-cji pêcherzyków i oocytu oraz wp³ywu na proces za-p³odnienia, a póniej tworzenia siê i funkcji CL, mog¹ u krów bezporednio zaburzaæ funkcje wydzielnicze luzówki macicy podczas przebiegu cyklu rujowego i wczesnej ci¹¿y (27). W badaniach in vivo u krów karmionych rut¹ sojow¹ wykazano istotny spadek licz-by skutecznych zacieleñ, wzrost wydzielania PGF2á, co udokumentowano wzrostem stê¿enia jej
metaboli-Ryc. 2. Stê¿enie metabolitu prostaglandyny F2á 13,14, keto PGF2á (PGFM)
w osoczu krwi ja³ówek karmionych diet¹ standardow¹ (a) i 2,5 kg ruty sojowej/ dzieñ/zwierzê (b). C ja³ówki ciê¿arne, N ja³ówki nieciê¿arne. Przedrukowano za zgod¹ z pracy Woc³awek-Potocka i wsp. (27)
0 250 500 750 1000 a) Ja³ówki kontrolne Prostaglandyna FM (pg/ml) 1300 1600 0 3 6 9 12 15 18 21 0 250 500 750 1000 1300 1600
b) Ja³ówki karmione œrut¹ sojow¹
Dni cyklu rujowego
C1 – #8311 (N) C2 – #9827 (C) C4 – #4841 (C) C5 – #2978 (C) C3 – #9832 (C) S1– #2838 (N) S2 – #8306 (N) S4 – #9830 (C) S5 – #4841 (C) S3 – #8169 (C)
tu (PGFM) w osoczu krwi (ryc. 2) (27). Wzrost stê¿e-nia PGFM by³ dodatnio skorelowany z wysokim stê-¿eniem aktywnych metabolitów izoflawonów (ekwo-lu i para-etyl-feno(ekwo-lu) (ryc. 1, 2) (19, 27). W kolejnych dowiadczeniach in vitro zbadano mechanizmy odpo-wiedzialne za nakierowanie metabolizmu kwasu ara-chidonowego w luzówce macicy krowy na syntezê luteolitycznej PGF2á (26-28). W badaniach tych wy-kazano, ¿e fitoestrogeny silnie stymuluj¹ wydzielanie luteolitycznej PGF2á ze skrawków luzówki macicy w ci¹gu trwania ca³ego cyklu jajnikowego, tylko
nie-znacznie wp³ywaj¹c na syntezê luteotropowej PGE2
(27). Najsilniejszy efekt stymuluj¹cy wydzielanie PGF2á zaobserwowano pomiêdzy 5. a 12. dniem cyklu rujowego/ci¹¿y, a wiêc w okresie wzrostu i pe³nego funkcjonowania CL. Za syntezê luteolitycznej PGF2á w b³onie luzowej macicy krowy s¹ odpowiedzialne komórki nab³onkowe, natomiast komórki ³¹cznotkan-kowe (stromy) produkuj¹ oko³o 10 razy wiêcej luteo-tropowej PGE2 ni¿ komórki nab³onkowe (24). St¹d te¿ w kolejnych badaniach okrelono, które komórki lu-zówki macicy s¹ wra¿liwe na dzia³anie fitoestrogenów (26, 30). Wykazano, ¿e fitoestrogeny bardzo silnie
sty-muluj¹ syntezê i wydzielanie PGF2á w komórkach
nab³onkowych (ok. 600% kontroli), znacznie s³abiej za stymuluj¹ uwalnianie PGE2 w komórkach ³¹czno-tkankowych luzówki macicy (ok. 200% kontroli), po-nadto s¹ czynnikami ograniczaj¹cymi znacznie ¿ywot-noæ komórek stromy (26). Fitoestrogeny preferencyj-nie stymuluj¹ wiêc wydzielapreferencyj-nie luteolitycznej PGF2á w komórkach nab³onkowych macicy krowy, prowa-dz¹c w ten sposób do dysfunkcji tego narz¹du poprzez zachwianie stosunku wydzielania luteotropowej PGE2 do luteolitycznej PGF2á. Mo¿na s¹dziæ, ¿e w okresie wczesnej ci¹¿y fitoestrogeny dzia³aj¹c jako agonici endogennych estrogenów, mog¹ zaburzaæ odpowied-ni stosunek wydzielaodpowied-nia luteotropowych do luteolitycz-nych metabolitów kwasu arachidonowego, niezbêdny do utrzymania czynnoci CL, matczynego rozpozna-nia ci¹¿y, prawid³owego rozwoju i implantacji zarod-ka. Ponadto, wed³ug Reinhart i wsp. (20) fitoestro-geny wzmagaj¹ w jajowodzie syntezê czynnika hamo-wania bia³aczek (LIF), uczestnicz¹cego w implantacji zarodka, co przy jego nadmiernej syntezie mo¿e do-prowadziæ do przedwczesnej implantacji i zaburzeñ rozwoju zarodka u krowy. W konsekwencji fitoestro-geny mog¹ doprowadzaæ do przedwczesnej luteolizy, niedorozwoju i zatrzymania czynnoci CL, zaburzeñ rozwoju zarodka oraz wczesnego zamierania za-rodka.
Jednak¿e fitoestrogeny stymuluj¹ równie¿ silne
wydzielanie PGF2á z b³ony luzowej macicy krowy
w pónej fazie lutealnej, w okresie oko³oowulacyjnym oraz w pierwszych piêciu dniach cyklu rujowego/ci¹-¿y (27). Pomiêdzy 3.-5. dniem po zap³odnieniu do-chodzi do przemieszczenia siê zap³odnionej komórki jajowej z jajowodu do macicy. Mo¿na wiêc s¹dziæ, ¿e w okresie owulacji i w pierwszych dniach po
zap³od-nieniu stymuluj¹cy wp³yw fitoestrogenów na uwalnia-nie PGF2á, która jest czynnikiem silnie wzmagaj¹cym kurczliwoæ jajowodu i macicy (25), mo¿e mieæ ko-rzystny wp³yw na efektywniejszy transport gamet i zarodka. Ponadto, stymuluj¹cy wp³yw fitoestrogenów na wydzielanie PGF2á w okresie oko³oluteolitycznym mo¿e dodatkowo wzmagaæ dodatni¹ pêtlê zwrotn¹ miêdzy PGF2á a czynnikami indukuj¹cymi luteolizê, takimi jak OT (3) czy TNF-á (23). Fitoestrogeny, dzia-³aj¹c jak endogenne estrogeny, szczególnie w czasie luteolizy i owulacji, mog¹ wiêc byæ czynnikami wzma-gaj¹cymi mechanizmy umo¿liwiaj¹ce powrót do cyk-licznoci krów po porodzie. Dodatkowo, mog¹ zwiêk-szaæ kurczliwoæ miêniówki jajowodu, umo¿liwia-j¹c lepszy transport gamet do miejsca ich zap³odnie-nia. Jednak¿e nie mo¿na pomin¹æ opisanego wczeniej bezporedniego, negatywnego wp³ywu fitoestrogenów na proces zap³odnienia i wczesny rozwój zarodka.
Wewn¹trzkomórkowe i molekularne mechanizmy dzia³ania fitoestrogenów w komórkach uk³adu rozrodczego krowy Interesuj¹ce wydaje siê pytanie, czy izoflawony dzia-³aj¹ w komórkach uk³adu rodnego tak, jak endogenne estrogeny? Endogenne estrogeny mog¹ bowiem od-dzia³ywaæ w komórce poprzez aktywacjê wielu we-wn¹trzkomórkowych szlaków przekazywania informa-cji mechanizmów pozagenomowych oraz mecha-nizmów zwi¹zanych z aktywacj¹ genomu. Mechaniz-my pozagenomowe dzia³ania estrogenów mog¹ odby-waæ siê poprzez: aktywacjê receptorów b³onowych, zwi¹zanych z systemem bia³ek G, aktywacjê fosfo-lipazy C (PLC), kinazy bia³kowej A (PKA), kinaz ty-rozynowych oraz aktywacjê wewn¹trzkomórkowych jonów wapnia [Ca2+]
i. Klasyczny mechanizm
dzia³a-nia estrogenów zwi¹zany jest z aktywacj¹ genomu poprzez wp³yw na estrogenowe receptory j¹drowe. Badania wykaza³y, ¿e izoflawony, w odró¿nieniu od endogennych estrogenów, wykazuj¹ wy³¹cznie geno-mowy, a wiêc zale¿ny od estrogenowych (i/lub andro-genowych) receptorów j¹drowych mechanizm dzia³a-nia w komórkach CL i luzówki macicy krowy (26, 28). Estradiol-17â dzia³a w komórkach poprzez akty-wacjê genomowych receptorów, ale równie¿ mo¿e in-dukowaæ pozagenomowy szlak przekazywania infor-macji wewn¹trz komórek cia³ka ¿ó³tego i luzówki macicy krowy: PLC-PKC-[Ca2+]
i (26, 29, 28). Nie
wy-kazano pozagenomowego, zale¿nego od pobudze-nia PLC, PKC oraz aktywacji jonów [Ca2+]
i,
wewn¹trz-komórkowego mechanizmu dzia³ania tych zwi¹zków (26, 28). Wykazano ponadto, ¿e stymulacja syntezy luteolitycznej PGF2á w komórkach nab³onkowych b³o-ny luzowej macicy krowy odbywa siê poprzez wp³yw fitoestrogenów na ekspresjê genów i aktywacjê bia³ek dla enzymów zaanga¿owanych w metabolizm kwasu arachidonowego, a szczególnie enzymu bezporednio
odpowiedzialnego za powstawanie PGF2á syntazy
Podsumowanie
Fitoestrogeny i ich metabolity mog¹ oddzia³ywaæ na organizm ludzi i zwierz¹t na ró¿nych poziomach regulacyjnych: od centralnych na poziomie regula-cji funkregula-cji podwzgórza i przysadki, poprzez obwodo-we/lokalne na poziomie jajnika, a¿ po regulacjê wy-dzielania prostaglandyn w b³onie luzowej macicy. Poród wielu pozytywnych dzia³añ i praktycznych za-stosowañ fitoestrogenów w terapii i profilaktyce wie-lu schorzeñ (nowotwory, immunomodulacja), nie spo-sób pomin¹æ ich negatywnego, bezporedniego lub poredniego, wp³ywu na rozród zwierz¹t. W okresie cyklu jajnikowego i ci¹¿y fitoestrogeny dzia³aj¹c jako agonici endogennych estrogenów poprzez mecha-nizmy zale¿ne od pobudzenia j¹drowych receptorów estrogenów, obni¿aj¹ wra¿liwoæ CL na luteotropowe dzia³anie LH, stymuluj¹ w komórkach CL syntezê lo-kalnych mediatorów luteolizy (PGF2á, tlenek azotu i leukotrien C4) oraz wzmagaj¹ wra¿liwoæ komórek na luteolityczne (cytotoksyczne) dzia³anie cytokin, co mo¿e byæ przyczyn¹ niedomogi lutealnej. Ponadto fitoestrogeny stymuluj¹ syntezê i wydzielanie PGF2á w CL i w luzówce macicy krowy. Tym samym zabu-rzaj¹ stosunek wydzielania luteotropowej PGE2 do lu-teolitycznej PGF2á niezbêdny do utrzymania czynno-ci CL, matczynego rozpoznania czynno-ci¹¿y, prawid³owego rozwoju i implantacji zarodka, co w konsekwencji mo¿e doprowadzaæ do przedwczesnej luteolizy i za-mierania zarodka.
Wp³yw fitoestrogenów (negatywny-pozytywny) za-le¿y od fazy cyklu jajnikowego lub ci¹¿y b¹d zacwania homeostaty organizmu. Ka¿de zaburzenie ho-meostazy organizmu (np. stan zapalny) mo¿e nara¿aæ krowy karmione pasz¹ bogat¹ w fitoestrogeny na dzia-³anie bardzo wysokich stê¿eñ zwi¹zków estrogenopo-dobnych i zak³ócaæ procesy rozrodu zale¿ne od endo-gennych estrogenów. ¯ywi¹c zwierzêta, szczególnie wysokoprodukcyjne krowy mleczne, nale¿y pamiêtaæ, ¿e ich wysoka produkcyjnoæ mo¿e zostaæ okupiona niedostateczn¹ wydajnoci¹ rozrodu.
Pimiennictwo
1.Adams N. R.: Detection of the effects of phytoestrogens on sheep and cattle. J. Animal. Sci. 1995, 7, 1509-1515.
2.Aherne S. A., OBrien N. M.: Dietary flavonols: chemistry, food content, and metabolism. Nutrit. 2002, 18, 75-81.
3.Asselin E., Fortier M. A.: Detection and regulation of the messenger for a putative bovine endometrial 9-keto-prostaglandin E2 reductase: effect of oxytocin and interferon-ô. Biol. Reprod. 2000, 62, 125-131.
4.Asselin E., Goff A. K., Bergeron H., Fortier M. A.: Influence of sex steroids on the production of prostaglandins F2á and E2 and response to oxytocin in cultured epithelial and stromal cells of the bovine endometrium. Biol. Reprod. 1996, 54, 371-379.
5.Branham W. S., Dial S. L., Moland C. L., Hass B. S., Blair R. M., Fang H., Shi L., Tong W., Perkins R. G., Sheehan D. M.: Phytoestrogens and myco-estrogens bind to the rat uterine estrogen receptor. J. Nutr. 2002, 132, 658--664.
6.Burtan J. L., Wells M.: The effects of phytoestrogens on the female genital tract. J. Clin. Pathol. 2002, 55, 401-407.
7.Dubey R. K., Rosselli M., Imthurn B., Keller P. J., Jackson E. K.: Vascular effects of environmental oestrogens: implications for reproductive and vascular health. Hum. Reprod. Upd. 2000, 4, 351-363.
8.Harborne J. B., Mabry T. J., Mabry H.: The Flavonoids. Academic Press Inc, New York, Inc 1975, rozdz. 8 i 10, 127-213, 377, 1011-1014, 1033-1036. 9.Hughes C. L., Kaldas R. S., Weisinger A. S., McCants C. E., Basham K. B.:
Acute and subacute effects of naturally occurring estrogens on luteinizing hormone secretion in the ovariectomized rat. Reprod. Toxicol. 1991, 5, 127--132.
10.Humfrey C. D.: Phytoestrogens and human health effects: weighing up the current evidence. Nat. Toxins 1998, 6, 51-59.
11.Korzekwa A., Woclawek-Potocka I., Rogoziñska A. M., Skar¿yñski D. J.: Equol and para-ethyl-phenol modulate cytokines action on bovine corpus luteum. Joint Polish-Japanese Seminar & 4th Congress of Society for Biology of Re-production: Cutting age of reproductive physiology: regulation of ovarian function; Krakow, Poland 21-24 September 2005, s. 112.
12.Lundh T. J.-O.: Metabolism of estrogenic isoflavones in domestic animals. PSEBM 1995, 2008, 33-39.
13.McCracken J. A., Custer E. E., Lamsa J. C.: Luteolysis: a neuroendocrine--mediated event. Physiol. Rev. 1999, 79, 263-323.
14.McGarvey C., Cates P. S., Brooks N., Swanson I. A., Milligan S. R., Coen C. W., OByrne K. T.: Phytoestrogens and gonadotropin releasing hormone pulse genarator activity and pituitary luteinizing hormone release in the rat. Endo-crine 2001, 124, 1202-1208.
15.McLachlan J. A.: Endocrine disrupters and female rerpodcutive health. Best Practice Res. Clin. Endcorinol. Metabol. 2006, 20, 63-75.
16.Medlock K. L., Branham W. S., Sheehan D. M.: Effects of coumestrol and equol on the developing reproductive tract of the rat. Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 1995, 208, 67-71.
17.Milvae R. A., Hinckley S. T., Carlson J. C.: Luteotropic and luteolytic me-chanisms in the bovine corpus luteum. Theriogenology 1996, 45, 1327-1349. 18.Morley P., Whitfield J. F., Vanderhygen B. C., Tsang B. K., Schwarz J. L.: A new, nongenomic estrogen action: the rapid release of intracellular cal-cium. Endocrinology 1992, 131, 1305-1312.
19.Piotrowska K. K., Woc³awek-Potocka I., Bah M. M., Piskula M., Pilawski W., Bober A., Skarzynski D. J.: Phytoestrogens and their metabolites inhibit the sensitivity of the bovine corpus luteum on luteotropic factors. J. Reprod. Develop. 2006, 52, 33-41.
20.Reinhart K. C., Dubey R. K., Keller P. J., Lauper U., Rosselli M.: Xeno-oestrogens and phyto-Xeno-oestrogens induce the synthesis of leukaemia inhibito-ry factor by human and bovine oviduct cells. Mol. Hum. Reprod. 1999, 5, 899-907.
21.Shore L. S., Rios C., Marcus S., Bernstein M., Shemesh M.: Relationship between peripheral estrogen concentrations at insemination and subsequent fetal loss in cattle. Theriogenology 1998, 50, 101-107.
22.Shimoi K.: Deglucuronidation of flavonoid, luteolin monoglucuronide, during inflammation. Drug. Metab. Dispos. 2001, 12, 20-24.
23.Skarzynski D. J., Bah M. M., Deptu³a K. M., Woc³awek-Potocka I., Korzekwa A., Shibaya M., Pilawski W., Okuda K.: Roles of tumor necrosis factor-á in the regulation of the estrous cycle in cattle: an in vivo study. Biol. Reprod. 2003, 69, 1907-1913.
24.Skar¿yñski D. J., Miyamoto Y., Okuda K.: Production of prostaglandin F2á by cultured bovine endometrial cells in response to tumor necrosis factor-á: cell type specificity and intracellular mechanisms. Biol. Reprod. 2000, 62, 1116--1120.
25.Wijayagunawardane M. P., Miyamoto A.: Tumor necrosis factor-á system in the bovine oviduct: a possible mechanism for embryo transport. J. Reprod. Dev. 2004, 50, 57-62.
26.Woclawek-Potocka I., Acosta T. J., Korzekwa A., Bah M. M., Shibaya M., Okuda K., Skarzynski D. J.: Phytoestrogens modulate prostaglandin produc-tion in bovine endometrium: cell type specificity and intracellular mechani-sms. Exp. Biol. Med. 2005b, 230, 326-333.
27.Woclawek-Potocka I., Bah M. M., Korzekwa A., Piskula M., Wiczkowski W., Depta A., Skarzynski D. J.: Soy-bean derived phytoestrogens regulate pro-staglandin secretion in endometrium during cattle estrous cycle and early pregnancy. Exp. Biol. Med. 2005a, 230, 189-199.
28.Woclawek-Potocka I., Bober A., Korzekwa A., Okuda K., Skarzynski D. J.: Equol and para-ethyl-phenol stimulate prostaglandin F2á secretion in bovine corpus luteum: intracellular mechanisms of action. Prostaglandins Other Lipid Med. 2006, 287-297.
29.Woclawek-Potocka I., Korzekwa A., Piskula M., Skarzynski D. J.: Isoflavone metabolism during experimentally induced mastitis and metritis in cattle. Reprod. Dom. Animal. 2006, 41, 355 (P186).
30.Woc³awek-Potocka I., Okuda K., Acosta T. J., Korzekwa A., Pilawski W., Skar¿yñski D. J.: Phytoestrogen metabolites are much more active than phy-toestrogens themselves in increasing prostaglandin F2á synthesis via prosta-glandin F2á synthase-like 2 stimulation in bovine endometrium. Prostaglan-dins Other Lipid Med. 2005c, 78, 201-217.
Adres autora: prof. dr hab. Dariusz J. Skar¿yñski, ul. Tuwima 10, 10-747 Olsztyn; e-mail: skadar@pan.olsztyn.pl
