Das Bakterium Bradyrhizobium japonicum ist wie andere Rhizobien in der Lage mit Pflanzen der Familie Fabales (Leguminosen) eine Symbiose einzugehen. Im symbiontischen Zustand fixieren die Mikrosymbionten atmosphärischen, molekularen Stickstoff und stellen diesen den Pflanzen in verwertbarer Form zur Verfügung. Im Gegenzug erhalten die Bakterien von den Pflanzen verschiedene Verbindungen als Kohlenstoff- und Energiequelle. Dem geht ein komplexer Signalaustausch voraus um die gegenseitige Erkennung der Partner und die Spezies-spezifische Symbiose zu ermöglichen. Auf Seite der Bakterien erfolgt die Reaktion auf die Gegenwart pflanzlicher Signalmoleküle. In B. japonicum induziert das Flavonoid Genistein die Transkription einer Reihe von Genen. Durch die Expression der nod-Gene erfolgt eine Synthese von Lipochitooligosacchariden. Diese sogenannten Nodulationsfaktoren rufen wiederum eine Reaktion in der Wirtspflanze hervor. Um die zugrunde liegende Genexpression und deren Regulationsmechanismen zu erforschen, standen bis dato nur Methoden für die Untersuchung einzelner Gene zur Verfügung. Die erstmals 1995 publizierte Microarraytechnologie eröffnete die Möglichkeit zu einem Zeitpunkt die Gentranskription eines gesamten Organismus zu untersuchen (Schena et al. 1995). Um mit dieser Technologie die Gentranskription bei B. japonicum zu untersuchen, wurde ein auf PCR-Produkten basierender Microarray hergestellt. Grundlage für die Synthese genspezifischer PCR-Produkte war die symbiontische Region von B. japonicum und andere zu diesem Zeitpunkt bekannte Gensequenzen (Göttfert et al. 2001). Nach der 2002 erfolgten Veröffentlichung des Genoms von B. japonicum erfolgte ein Abgleich der bisher verwendeten Sequenzen mit der vollständigen Sequenzinformation (Kaneko et al. 2002a). Nach Synthese der PCR-Produkte und deren Kontrolle durch Sequenzierung erfolgte die Herstellung des Microarrays unter Einsatz eines Microarrayspotters. Geeignete Techniken der cDNA-Markierung und die Microarray-Hybridisierung wurden mit Total-RNA von B. japonicum-Kulturen ausgetestet und etabliert. Eine differentielle Expremierung war eine Stunde nach Genistein- bzw. Methanolgabe zum Kulturmedium nicht nachweisbar. Zum darauffolgenden Zeitpunkt konnte die bekannte Induktion der nod-Gene durch dass Flavonoid Genistein beobachtet werden. Diese Induktion fiel in den verbleibenden zwei Zeitpunkten stark ab. Dieser Abfall der Induktionsrate ließ sich nicht mit dem Genisteingehalt im Kulturmedium erklären, da dieser Zeitraum konstant blieb. Vier Stunden nach Genisteingabe war die Induktion der Gene nolA und nodD2, deren Produkte sind an der negativen Regulation der nod-Gene beteiligt, nachweisbar. Dies wäre eine mögliche Erklärung für den Abfall der Induktion der nod-Gene. Im gleichen untersuchten Zeitraum wurde die Transkription verschiedener Gene der Stickstofffixierung und Denitrifikation durch das Flavonoid Genistein induziert. Auch für die bekannten Regulatoren dieser Gene war eine Induktion nachweisbar. Nach bisherigen Arbeiten war die Expression dieser Gene auf mikroaerobe und anaerobe Zustände, wie z.B. dem symbiontischen Stadium, beschränkt. Eine Induktion durch Flavonoide ist bisher nicht beobachtet worden. Um die Verwendbarkeit des Microarrays auch für den symbiontischen Zustand von B. japonicum zu testen, wurden Versuche mit Wurzelknöllchen von Sojabohne (Glycine max) durchgeführt. Dafür wurden Keimlinge der Sojabohne (G. max) mit B. japonicum inokuliert und die Total-RNA der entstehenden Wurzelknöllchen isoliert. Jedoch war eine Kreuzhybridisierung mit pflanzlicher Total-RNA zu beobachten. Der auf PCR-Produkten basierende Microarray ist für die Untersuchung des symbiontischen Stadiums von B. japonicum nicht einsetzbar. Im Vergleich dazu wurde ein auf Oligomeren basierender, kommerzieller Microarray für diesen Versuch getestet. Die Kreuzhybridisierung mit pflanzlicher Total-RNA war auf die Oligomere für die 16S rDNA und 23S rDNA reduziert.

In cultured medaka testis fragments, cells remained viable for the entire culture period (17h), and spermatids that developed from spermatocytes were viable and motile. Primary cultures were characterized over a period of two days with respect to cell viability and the distribution of adherent and suspended cells. These two cell populations were maintained in dynamic equilibrium in vitro for several days. Proliferating cells were predominant among clusters of suspended cells, as determined by BrdU labeling, and CFSE and propidium iodide PI labeling. Based on cytological criteria, the proliferating cells were mostly spermatogonia and possibly also preleptotene spermatocytes. Differentiation of spermatocytes into spermatids or spermatozoa was also observed, mainly among the suspended cells. These results suggest that the organ and primary culture systems are suitable systems for studying the effects of substances that interfere with spermatogenesis in the medaka, a model vertebrate. The organ and primary culture systems were used to analyze the effects of a synthetic estrogen, EE2, on cell proliferation in medaka testis. Both organ and primary culture were suitable for this purpose consistently small concentrations (0.01 and 1 nM) of EE2 stimulated cell proliferation slightly, while higher concentrations (100 nM) had an inhibitory effect. To investigate the effect of phytoestrogens on cell proliferation in spermatogenesis, selected flavonoids [genistein (1, 10, 100 µg/ml), quercetin (0.01, 1, 100 µM), and 8-prenylnarigenin (0.001, 0.1, 1, 10 µM)] were added to medaka testis primary cultures. Genistein and quercetin inhibited cell proliferation in the cultures while 8-prenylnarigenin had no effect. In a second series of experiments the addition of genistein (10 µg/ml) to primary cultures significantly inhibited both cell proliferation and cell differentiation as determined by flow cytometry using CFSE/PI labeling.

In cultured medaka testis fragments, cells remained viable for the entire culture period (17h), and spermatids that developed from spermatocytes were viable and motile. Primary cultures were characterized over a period of two days with respect to cell viability and the distribution of adherent and suspended cells. These two cell populations were maintained in dynamic equilibrium in vitro for several days. Proliferating cells were predominant among clusters of suspended cells, as determined by BrdU labeling, and CFSE and propidium iodide PI labeling. Based on cytological criteria, the proliferating cells were mostly spermatogonia and possibly also preleptotene spermatocytes. Differentiation of spermatocytes into spermatids or spermatozoa was also observed, mainly among the suspended cells. These results suggest that the organ and primary culture systems are suitable systems for studying the effects of substances that interfere with spermatogenesis in the medaka, a model vertebrate. The organ and primary culture systems were used to analyze the effects of a synthetic estrogen, EE2, on cell proliferation in medaka testis. Both organ and primary culture were suitable for this purpose consistently small concentrations (0.01 and 1 nM) of EE2 stimulated cell proliferation slightly, while higher concentrations (100 nM) had an inhibitory effect. To investigate the effect of phytoestrogens on cell proliferation in spermatogenesis, selected flavonoids [genistein (1, 10, 100 µg/ml), quercetin (0.01, 1, 100 µM), and 8-prenylnarigenin (0.001, 0.1, 1, 10 µM)] were added to medaka testis primary cultures. Genistein and quercetin inhibited cell proliferation in the cultures while 8-prenylnarigenin had no effect. In a second series of experiments the addition of genistein (10 µg/ml) to primary cultures significantly inhibited both cell proliferation and cell differentiation as determined by flow cytometry using CFSE/PI labeling.

No description available.

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The prevalence of obesity is dramatically increasing and thus constitutes a major risk factor for developing chronic diseases such as type 2 diabetes, dyslipidemia, cardiovascular diseases, and certain forms of cancer. High-caloric nutrition and a lack of physical activity are the main contributing factors for this global epidemic. Estrogen receptors (ERs) are recognized to be involved in many processes related to the control of energy homeostasis. In my studies, I investigated the impact of estrogens (17beta-estradiol (E2)) on energy homeostasis. Special emphasis was given to the effects of two synthetic ER subtype-selective agonists, 16alpha-LE2 (Alpha) and 8beta-VE2 (Beta), to determine to what extend the two distinct ER subtypes are involved in the underlying molecular mechanisms. Because of its estrogenic activity and also its widespread use as a nutritional supplement the influence of the isoflavone genistein (Gen) was examined. For this purpose two different female rat models were used: Wistar rats with nutrition-induced obesity and leptin resistant Zucker diabetic fatty (ZDF) rats. In both experiments, the animals were ovariectomized (OVX) and treated with vehicle (untreated controls) or the estrogenic compounds. The most important finding was that treatment of OVX animals with Beta enlarges soleus muscle fiber sizes in both animal models compared to untreated OVX animals. This anabolic effect may in turn improve the muscle/fat ratio of the body that enhances muscular uptake and utilization of fuels. By contrast, in the gastrocnemius muscle of OVX ZDF rats substitution with Alpha increased expression and distribution of the insulin-dependent glucose transporter 4 (GLUT4). Consequently, systemic insulin sensitivity in both animal models was improved by treatment with estrogenic compounds compared to untreated OVX animals. The strongest effect was observed in E2-treated rats that indicate an additive effect through activation of both pathways. In all OVX rats, treatment with either ER subtype-selective agonist showed an anti-lipogenic effect in adipose tissue, liver, and skeletal muscle of nutrition-induced obese Wistar rats in comparison to OVX animals without treatment. Decreased visceral fat mass, adipocyte sizes, serum leptin levels, triglyceride accumulation in liver and muscle as well as mRNA expression of genes that are involved in lipo-/adipogenesis reflected this. Therefore, the lower visceral fat mass as well as decreased accumulation of triglycerides in non-adipose tissues such as liver and skeletal muscle most likely contributes to the improved insulin sensitivity in such treated animals. Gen exerted effects similar to those of the ER beta-selective agonist (except on adipose tissue in Wistar rats). Especially, the similar ability to induce anabolic activity in the soleus muscle might be highly relevant. Gen-treated animals might have a more effective utilization of fuels compared to untreated OVX animals because they showed a lower TG content in muscle and liver as well as improved glucose metabolism. In conclusion, because of my studies and the fact that ER beta signaling is not involved in proliferation of uterus and mammary gland, an effective way to treat obesity and co-morbidities in postmenopausal women might be substances that only activate ER beta. A combination with physical activity may support the therapy of obesity and co-morbidities. The isoflavone Gen is able to activate both ER-subtypes. This compound is already placed on the market for treatment of postmenopausal complaints, although adverse effects of Gen cannot be excluded so far (e.g., increased risk of breast cancer). However, Gen might be a natural alternative – not only to the conventional hormone replacement therapy, but also as a strategy for treatment of obesity and co-morbidities – that deserves further research with respect to these new data. / Die dramatisch zunehmende Prävalenz der Adipositas und das damit verbundene Risiko für Folgeerkrankungen wie Diabetes mellitus, Hypertonie, Dyslipidämie und koronare Herzkrankheiten stellt eine große Herausforderung für das Gesundheitswesen dar. Als Hauptursache wird ein chronisches Missverhältnis der Energiehomöostase aufgrund permanenter Überernährung und Bewegungsmangel postuliert. Estrogene beeinflussen den Glukose- und Lipidstoffwechsel und sind somit in die Regulation des Energiehaushaltes involviert. Estrogene vermitteln ihre Effekte über zwei Estrogenrezeptor (ER)-Subtypen, den ER alpha und den ER beta. Ziel der vorliegenden Arbeit war es mittels tierexperimentellen Studien den Einfluss von Estrogenen, speziell 17beta-Estradiol, auf den Energiehaushalt zu untersuchen. Um einen tieferen Einblick in die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen zu erhalten, wurden zwei Subtyp-selektive ER-Agonisten, 16alpha-LE2 (Alpha) and 8beta-VE2 (Beta), synthetischer Herkunft eingesetzt. Aufgrund der estrogenen Aktivität und der Verfügbarkeit als Nahrungsergänzungsmittel wurde des Weiteren der Einfluss des Isoflavons Genistein untersucht. Für die Studien wurden zwei Tiermodelle genutzt: zum einen weibliche Wistar-Ratten mit ernährungsinduzierter Adipositas und zum anderen weibliche leptinresistente „Zucker diabetic fatty“ (ZDF)-Ratten. Die Tiere wurden ovarektomiert (OVX) und entweder mit einem Vehikel (unbehandelte Kontrolltiere) oder mit der entsprechenden estrogenen Substanz behandelt. Die interessanteste Erkenntnis war, dass im Vergleich zu unbehandelten OVX-Tieren beider Tiermodelle die Behandlung mit Beta zur Vergrößerung der Faserquerschnitte im Soleusmuskel führte. Dieser anabole Effekt könnte die muskuläre Aufnahme und Verwertung von Brennstoffmolekülen verbessern und sich insgesamt positiv auf die Körperzusammensetzung auswirken. Den stärksten Effekt hinsichtlich einer erhöhten Expression und Translokation des insulinabhängigen Glukosetransporters 4 (GLUT4) in die Zellmembran des Gastrocnemiusmuskels zeigte sich dagegen durch die Behandlung von OVX ZDF-Ratten mit Alpha. Im Endergebnis zeigten die Tiere beider Modelle durch die Behandlung mit estrogenen Substanzen eine verbesserte systemische Insulinsensitivität im Vergleich zu unbehandelten Kontrolltieren. E2-behandelte Tiere tolerierten die Glukose am besten und lassen einen additiven Effekt aufgrund der Aktivierung beider Signalwege vermuten. Im Vergleich zu unbehandelten OVX Wistar-Ratten führte die Behandlung mit E2 oder mit jeweils einem der beiden ER-Subtyp-selektiven Agonisten zu einer geringeren viszeralen Fettmasse, kleineren Fettzellen, niedrigeren Leptinspiegeln im Serum und geringeren Triglyzeridwerten in Leber und Muskel. Auf der Ebene der Genexpression waren zudem geringere mRNA-Spiegel von lipo- und adipogenen Genen messbar. Somit scheinen beide ER-Subtypen in die antilipogene Wirkung von E2 involviert zu sein. Sowohl die reduzierte viszerale Fettmasse als auch die geringere Anreicherung von Triglyzeriden in Leber und Muskel tragen sehr wahrscheinlich ebenfalls zur verbesserten Insulinsensitivität bei. Die Behandlung von OVX Tieren mit Gen führte zu ähnlichen Ergebnissen wie die Behandlung mit Beta. Eine alleinige Ausnahme stellte das Fettgewebe dar, da hier eine Gen-Behandlung keine antilipogenen/-adipogenen Effekte zeigte. Speziell die Fähigkeit von Gen ebenfalls anabol zu wirken, könnte die molekulare Grundlage sein, weshalb Gen-behandelte Tiere im Vergleich zu unbehandelten Tiere eine verbesserte Toleranz gegenüber Glukose und eine geringere Anreicherung von Triglyzeriden in Muskel und Leber zeigten. Der ER beta ist nicht in die estrogenvermittelte Proliferation von Uterus und Brustdrüse involviert. Vor diesem Hintergrund lassen meine Ergebnisse vermuten, dass eine Behandlung mit ER beta-selektiven Substanzen eine effektive Möglichkeit darstellt, um Adipositas und deren Folgeerkrankungen in postmenopausalen Frauen zu behandeln, ohne deren Risiko für estrogenabhängige Krebsformen zu erhöhen. Eine Kombination mit regelmäßiger körperlicher Aktivität könnte die Erfolge bei der Behandlung von Adipositas und deren Folgeerkrankungen noch maximieren bzw. eine geringere Dosierung der verwendeten Substanz bei gleichbleibendem Behandlungserfolg ermöglichen. Das Isoflavon Gen mit seiner Fähigkeit beide ERs zu aktivieren ist eine bereits auf dem Markt befindliche Substanz und wird zur Behandlung von postmenopausalen Beschwerden eingesetzt, obwohl mögliche negative Effekte (z.B. ein erhöhtes Brustkrebsrisiko) noch nicht abschließend geklärt sind. Falls diese Risiken von Gen ausgeräumt werden können, könnte diese Substanz eventuell eine kostengünstige Alternative darstellen, um sowohl postmenopausale Beschwerden als auch Adipositas und deren Folgekrankheiten zu behandeln.

Phytoöstrogene sind in den vergangenen Jahren zunehmend in den Fokus der Wissenschaft gerückt, weil sie eine potentielle Alternative zur klassischen Hormonersatztherapie darstellen. Diese ist aufgrund von zum Teil drastischen Nebenwirkungen für den Einsatz von klimakterischen Beschwerden umstritten. In dieser Arbeit wird die dosisabhängige Wirkung des Phytoöstrogens Genistein an ausgewählten östrogenselektiven Organen näher untersucht. Die Versuche wurden am Modell der langzeitovarektomierten Maus durchgeführt. Es wurden 70 ovarektomierte Tiere in sieben Gruppen aufgeteilt und untersucht. Fünf der sieben Gruppen erhielten genisteinhaltiges Futter in verschiedenen Konzentrationen. Die anderen beiden Gruppen erhielten Estradiol als Zusatz oder sojafreie Diät und dienten jeweils als Positiv- und Negativkontrollgruppe. Zusätzlich gab es eine nicht ovarektomierte intakte Kontrollgruppe, die ebenfalls sojafreies Futter erhielt. Während des dreimonatigen Versuchszeitraums wurden regelmäßig Gewicht und Futterverbrauch der Tiere gemessen. Nach Ende des Versuchs wurden die Feuchtgewichte von Uterus und Herz bestimmt sowie die Genexpression am linken Ventrikel von IGF-1, ERα und Myocardin mittels PCR analysiert. Darüber hinaus wurde am Tibia-Knochen per pQCT die Messung der Spongiosadichte, des polaren Widerstandsmoments und des prozentualen Anteils der Trabekel an der Spongiosaquerschnittsfläche durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass Genistein direkt am Herz wirkt, indem es das relative Herzgewicht und die Genexpression am Herz erhöht. Genistein beeinflusst auch das Körpergewicht und das relative Gewicht des Uterus und die untersuchten Knochenparameter dosisabhängig. Genistein kann in höherer Dosierung am Uterus proliferierend wirken, jedoch nach derzeitigem Kenntnisstand weniger stark als der klassische Hormonersatztherapie-Wirkstoff E2. Genistein kann zukünftig nur dann eine Therapiealternative zur klassischen Hormonersatztherapie darstellen, wenn es gelingt, eine Dosis zu finden, bei der Genistein die gewünschten Wirkungen entfaltet, gleichzeitig aber die unerwünschte proliferierende Wirkung an Brust und Uterus sicher ausgeschlossen werden kann. Im Modell der ovarektomierten Maus scheint eine Dosis von 1 g/kg Genistein im Futter ein vielversprechender Ansatzpunkt für weitere Untersuchungen zu sein.

The prevalence of obesity is dramatically increasing and thus constitutes a major risk factor for developing chronic diseases such as type 2 diabetes, dyslipidemia, cardiovascular diseases, and certain forms of cancer. High-caloric nutrition and a lack of physical activity are the main contributing factors for this global epidemic. Estrogen receptors (ERs) are recognized to be involved in many processes related to the control of energy homeostasis. In my studies, I investigated the impact of estrogens (17beta-estradiol (E2)) on energy homeostasis. Special emphasis was given to the effects of two synthetic ER subtype-selective agonists, 16alpha-LE2 (Alpha) and 8beta-VE2 (Beta), to determine to what extend the two distinct ER subtypes are involved in the underlying molecular mechanisms. Because of its estrogenic activity and also its widespread use as a nutritional supplement the influence of the isoflavone genistein (Gen) was examined. For this purpose two different female rat models were used: Wistar rats with nutrition-induced obesity and leptin resistant Zucker diabetic fatty (ZDF) rats. In both experiments, the animals were ovariectomized (OVX) and treated with vehicle (untreated controls) or the estrogenic compounds. The most important finding was that treatment of OVX animals with Beta enlarges soleus muscle fiber sizes in both animal models compared to untreated OVX animals. This anabolic effect may in turn improve the muscle/fat ratio of the body that enhances muscular uptake and utilization of fuels. By contrast, in the gastrocnemius muscle of OVX ZDF rats substitution with Alpha increased expression and distribution of the insulin-dependent glucose transporter 4 (GLUT4). Consequently, systemic insulin sensitivity in both animal models was improved by treatment with estrogenic compounds compared to untreated OVX animals. The strongest effect was observed in E2-treated rats that indicate an additive effect through activation of both pathways. In all OVX rats, treatment with either ER subtype-selective agonist showed an anti-lipogenic effect in adipose tissue, liver, and skeletal muscle of nutrition-induced obese Wistar rats in comparison to OVX animals without treatment. Decreased visceral fat mass, adipocyte sizes, serum leptin levels, triglyceride accumulation in liver and muscle as well as mRNA expression of genes that are involved in lipo-/adipogenesis reflected this. Therefore, the lower visceral fat mass as well as decreased accumulation of triglycerides in non-adipose tissues such as liver and skeletal muscle most likely contributes to the improved insulin sensitivity in such treated animals. Gen exerted effects similar to those of the ER beta-selective agonist (except on adipose tissue in Wistar rats). Especially, the similar ability to induce anabolic activity in the soleus muscle might be highly relevant. Gen-treated animals might have a more effective utilization of fuels compared to untreated OVX animals because they showed a lower TG content in muscle and liver as well as improved glucose metabolism. In conclusion, because of my studies and the fact that ER beta signaling is not involved in proliferation of uterus and mammary gland, an effective way to treat obesity and co-morbidities in postmenopausal women might be substances that only activate ER beta. A combination with physical activity may support the therapy of obesity and co-morbidities. The isoflavone Gen is able to activate both ER-subtypes. This compound is already placed on the market for treatment of postmenopausal complaints, although adverse effects of Gen cannot be excluded so far (e.g., increased risk of breast cancer). However, Gen might be a natural alternative – not only to the conventional hormone replacement therapy, but also as a strategy for treatment of obesity and co-morbidities – that deserves further research with respect to these new data. / Die dramatisch zunehmende Prävalenz der Adipositas und das damit verbundene Risiko für Folgeerkrankungen wie Diabetes mellitus, Hypertonie, Dyslipidämie und koronare Herzkrankheiten stellt eine große Herausforderung für das Gesundheitswesen dar. Als Hauptursache wird ein chronisches Missverhältnis der Energiehomöostase aufgrund permanenter Überernährung und Bewegungsmangel postuliert. Estrogene beeinflussen den Glukose- und Lipidstoffwechsel und sind somit in die Regulation des Energiehaushaltes involviert. Estrogene vermitteln ihre Effekte über zwei Estrogenrezeptor (ER)-Subtypen, den ER alpha und den ER beta. Ziel der vorliegenden Arbeit war es mittels tierexperimentellen Studien den Einfluss von Estrogenen, speziell 17beta-Estradiol, auf den Energiehaushalt zu untersuchen. Um einen tieferen Einblick in die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen zu erhalten, wurden zwei Subtyp-selektive ER-Agonisten, 16alpha-LE2 (Alpha) and 8beta-VE2 (Beta), synthetischer Herkunft eingesetzt. Aufgrund der estrogenen Aktivität und der Verfügbarkeit als Nahrungsergänzungsmittel wurde des Weiteren der Einfluss des Isoflavons Genistein untersucht. Für die Studien wurden zwei Tiermodelle genutzt: zum einen weibliche Wistar-Ratten mit ernährungsinduzierter Adipositas und zum anderen weibliche leptinresistente „Zucker diabetic fatty“ (ZDF)-Ratten. Die Tiere wurden ovarektomiert (OVX) und entweder mit einem Vehikel (unbehandelte Kontrolltiere) oder mit der entsprechenden estrogenen Substanz behandelt. Die interessanteste Erkenntnis war, dass im Vergleich zu unbehandelten OVX-Tieren beider Tiermodelle die Behandlung mit Beta zur Vergrößerung der Faserquerschnitte im Soleusmuskel führte. Dieser anabole Effekt könnte die muskuläre Aufnahme und Verwertung von Brennstoffmolekülen verbessern und sich insgesamt positiv auf die Körperzusammensetzung auswirken. Den stärksten Effekt hinsichtlich einer erhöhten Expression und Translokation des insulinabhängigen Glukosetransporters 4 (GLUT4) in die Zellmembran des Gastrocnemiusmuskels zeigte sich dagegen durch die Behandlung von OVX ZDF-Ratten mit Alpha. Im Endergebnis zeigten die Tiere beider Modelle durch die Behandlung mit estrogenen Substanzen eine verbesserte systemische Insulinsensitivität im Vergleich zu unbehandelten Kontrolltieren. E2-behandelte Tiere tolerierten die Glukose am besten und lassen einen additiven Effekt aufgrund der Aktivierung beider Signalwege vermuten. Im Vergleich zu unbehandelten OVX Wistar-Ratten führte die Behandlung mit E2 oder mit jeweils einem der beiden ER-Subtyp-selektiven Agonisten zu einer geringeren viszeralen Fettmasse, kleineren Fettzellen, niedrigeren Leptinspiegeln im Serum und geringeren Triglyzeridwerten in Leber und Muskel. Auf der Ebene der Genexpression waren zudem geringere mRNA-Spiegel von lipo- und adipogenen Genen messbar. Somit scheinen beide ER-Subtypen in die antilipogene Wirkung von E2 involviert zu sein. Sowohl die reduzierte viszerale Fettmasse als auch die geringere Anreicherung von Triglyzeriden in Leber und Muskel tragen sehr wahrscheinlich ebenfalls zur verbesserten Insulinsensitivität bei. Die Behandlung von OVX Tieren mit Gen führte zu ähnlichen Ergebnissen wie die Behandlung mit Beta. Eine alleinige Ausnahme stellte das Fettgewebe dar, da hier eine Gen-Behandlung keine antilipogenen/-adipogenen Effekte zeigte. Speziell die Fähigkeit von Gen ebenfalls anabol zu wirken, könnte die molekulare Grundlage sein, weshalb Gen-behandelte Tiere im Vergleich zu unbehandelten Tiere eine verbesserte Toleranz gegenüber Glukose und eine geringere Anreicherung von Triglyzeriden in Muskel und Leber zeigten. Der ER beta ist nicht in die estrogenvermittelte Proliferation von Uterus und Brustdrüse involviert. Vor diesem Hintergrund lassen meine Ergebnisse vermuten, dass eine Behandlung mit ER beta-selektiven Substanzen eine effektive Möglichkeit darstellt, um Adipositas und deren Folgeerkrankungen in postmenopausalen Frauen zu behandeln, ohne deren Risiko für estrogenabhängige Krebsformen zu erhöhen. Eine Kombination mit regelmäßiger körperlicher Aktivität könnte die Erfolge bei der Behandlung von Adipositas und deren Folgeerkrankungen noch maximieren bzw. eine geringere Dosierung der verwendeten Substanz bei gleichbleibendem Behandlungserfolg ermöglichen. Das Isoflavon Gen mit seiner Fähigkeit beide ERs zu aktivieren ist eine bereits auf dem Markt befindliche Substanz und wird zur Behandlung von postmenopausalen Beschwerden eingesetzt, obwohl mögliche negative Effekte (z.B. ein erhöhtes Brustkrebsrisiko) noch nicht abschließend geklärt sind. Falls diese Risiken von Gen ausgeräumt werden können, könnte diese Substanz eventuell eine kostengünstige Alternative darstellen, um sowohl postmenopausale Beschwerden als auch Adipositas und deren Folgekrankheiten zu behandeln.

This thesis aims to assess the human health impact of exposure to estrogenic compounds from the diet. A multi-disciplinary approach is taken to address various aspects of this issue. An introduction to xenoestrogens, including international research priorities, wildlife and human health effects, mechanisms of action, structure activity relationships and additivity of estrogenic effects is provided as background information. An assessment of exposure to a range of naturally occurring and synthetic estrogenic compounds found in food is derived in Chapter 2. The assessment combines new and existing data on food concentration, food consumption and serum levels for each xenoestrogen. Exposure is combined with relative estrogenic potency data from published bioassasy data to estimate risk relative to normal circulating levels of estradiol. Assuming additivity of xenoestrogens, for an average New Zealand male and for post-menopausal women, xenoestrogens in the diet contribute an additional 12-90% of estrogenicity above normal circulating levels. For a pre-menopausal female, the contribution from the diet represents in the order of an additional 2%. The level of exposure determined in this thesis would seem to be of pharmacological relevance, especially for men with low levels of estrogen and for post-menopausal women. Bisphenol A (BPA) is an important monomer used in the manufacture of epoxy resins for internal food can linings. A survey of the BPA content of a range of 80 canned foods available to the New Zealand consumer was undertaken and the results used in the exposure and risk assessments. BPA was detected in all foods analysed except soft drinks, at concentrations ranging from <10-29 µg/kg, except for individual samples of tuna, corned beef and coconut cream that were 109, 98 and 191 µg/kg respectively. None, of over 4000 individual exposure scenarios, exceeded the temporary Tolerable Daily Intake (TDI) of 10 µg/kg body weight per day set by the Scientific Committee on Food in 2002. Intestinal microflora influence the bioavailability of the naturally occurring xenoestrogens genistein and daidzein that contribute significantly to total estrogenicity from the diet. The degradation of genistein and daidzein by the faecal microfloral of 5 human subjects was variable and unpredictable between individuals and within an individual. These findings have important implications for the promotion and prescription of soy foods and supplements for disease prevention and health benefits. The "yeast assay" is one of a number of methods available to measure estrogenicity. This assay was established and validated. In utero exposure to estrogenic compounds at critical periods of sexual differentiation and endocrine development may imprint for health effects observed later in life. Placental transfer of estrogenicity, from 17β-estradiol was studied using the human placental perfusion model and the yeast assay. The placenta provides a protective barrier to the transfer of estrogenicity. Experiments with genistein showed that 5-15% placental transfer occurred, suggesting that in utero exposure might be in the order of 10% of maternal exposure. The thesis concludes with consideration of a genomic approach to substantiate, or refute, the mechanistic link between exposure to xenoestrogens and claimed human health effect. Such an approach offers exciting opportunity to clarify the mode of action of the synthetic versus the naturally occurring xenoestrogens, to confirm or dispute additivity of effect that is an important premise of the exposure assessment, to identify key genes involved in the many possible health effects and thence risk to the individual from dietary exposure to xenoestrogens.

by Yip Mei Chu Pandora. / Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 1998. / Includes bibliographical references (leaves 207-233). / Abstract also in Chinese. / STATEMENT --- p.i / ACKNOWLEDGEMENTS --- p.ii / ABSTRACT --- p.iii / ABSTRACT (CHINESE VERSION) --- p.v / TABLE OF CONTENTS --- p.vii / ABBREVIATIONS --- p.xiii / LIST OF FIGURES AND TABLES --- p.xvii / Chapter CHAPTER ONE ... --- GENERAL INTRODUCTION / Chapter 1.1 --- the blood cells formation - hematopoiesis --- p.1 / Chapter 1.1.1 --- Hierarchy of hematopoiesis --- p.2 / Chapter 1.1.2 --- Malfunction in the process of hematopoiesis - hematologic neoplasia - Leukemia --- p.6 / Chapter 1.1.2.1 --- Classification of leukemia --- p.7 / Chapter 1.1.2.2 --- Differentiation therapy ´ؤ a new hope in the treatment of leukemia --- p.9 / Chapter 1.2 --- Understanding the pathogenesis of leukemia --- p.12 / Chapter 1.2.1 --- General regulation of hematopoiesis --- p.12 / Chapter 1.2.2 --- Regulation of the differentiation of myeloid lineage --- p.15 / Chapter 1.2.2.1 --- Regulation of myeloid cell differentiation by hematopoietic regulatory protein --- p.16 / Chapter 1.2.2.2 --- Signal transduction pathways in myeloid cell differentiation --- p.20 / Chapter 1.2.2.3 --- Gene regulation of myeloid cell differentiation --- p.22 / Chapter 1.2.2.3.1 --- Transcription factors --- p.23 / Chapter 1.2.2.3.2 --- Myeloid specific genes --- p.31 / Chapter 1.2.2.3.3 --- Protooncogenes and tumor suppressor genes --- p.37 / Chapter 1.2.2.3.4 --- Homeobox genes --- p.42 / Chapter 1.2.2.3.5 --- Cell cycle control in myeloid growth and differentiation --- p.47 / Chapter 1.3 --- Induction of differentiation in myeloid leukemia cell --- p.48 / Chapter 1.3.1 --- Induced myeloid leukemia cell differentiation --- p.48 / Chapter 1.3.2 --- Inducers of myeloid cell differentiation --- p.52 / Chapter 1.3.3 --- Chemical inducers ´ؤ Flavonoids --- p.57 / Chapter 1.3.4 --- Murine myeloid leukemia cell ´ؤ WEHI-3B JCS --- p.60 / Chapter 1.4 --- Aim of study --- p.53 / Chapter CHAPTER TWO ... --- ISOLATION OF GENES THAT ARE DIFFERENTIALLY EXPRESSED DURING BIOCHANIN A INDUCED WEHI-3B (JCS) MYELOID LEUKEMIA CELL DIFFERENTIATION / Chapter 2.1 --- Introduction --- p.65 / Chapter 2.1.1 --- Strategy for searching differentially expressed genes - RNA fingerprinting by arbitrarily primed polymerase chain reaction (RAP- PCR) --- p.65 / Chapter 2.1.2 --- Reamplification of PCR products by Touchdown PCR --- p.67 / Chapter 2.1.3 --- Methods for eliminating false positives : Dot blot hybridization screening --- p.68 / Chapter 2.2 --- Materials --- p.70 / Chapter 2.2.1 --- "Cell line, Bacterial strain and Vector" --- p.70 / Chapter 2.2.2 --- Chemicals --- p.70 / Chapter 2.2.3 --- Reagents and nucleic acids --- p.71 / Chapter 2.2.4 --- Kits --- p.72 / Chapter 2.2.5 --- Solutions --- p.72 / Chapter 2.2.6 --- Equipments --- p.73 / Chapter 2.3 --- Methods --- p.74 / Chapter 2.3.1 --- Induction of murine myeloid leukemia cell line -WEHI-3B (JCS) cells by biochanin-A --- p.74 / Chapter 2.3.2 --- Isolation of total RNA by guanidium thiocyanate cesium chloride ultracentrifugation --- p.74 / Chapter 2.3.3 --- RNA fingerprinting by arbitrarily primed PCR --- p.75 / Chapter 2.3.3.1 --- Synthesis of first strand cDNA --- p.75 / Chapter 2.3.3.2 --- Normalization of RNA samples --- p.75 / Chapter 2.3.3.3 --- RAP-PCR --- p.76 / Chapter 2.3.3.4 --- Reamplification of differentially amplified fragment --- p.77 / Chapter 2.3.4 --- First round dot blot hybridization screening --- p.78 / Chapter 2.3.4.1 --- Dot blot --- p.78 / Chapter 2.3.4.2 --- Preparation of cDNA probe --- p.79 / Chapter 2.3.4.3 --- 32P-labelling of cDNA probe --- p.79 / Chapter 2.3.4.4 --- Removal of unincorporated probe by NICK´ёØ column --- p.80 / Chapter 2.3.4.5 --- Estimation of 32P labelling efficiency by scintillation counting --- p.80 / Chapter 2.3.4.6 --- Prehybridization and hybridization --- p.81 / Chapter 2.3.4.7 --- Quantitation of hybridization signal by scanning densitometry --- p.81 / Chapter 2.3.5 --- Second round dot blot hybridization screening --- p.81 / Chapter 2.3.5.1 --- Subcloning of differentially amplified fragments --- p.82 / Chapter 2.3.5.1.1 --- Preparation of vector DNA --- p.82 / Chapter 2.3.5.1.2 --- Synthesis of blunt end PCR product --- p.84 / Chapter 2.3.5.1.3 --- Blunt end ligation --- p.34 / Chapter 2.3.5.1.4 --- Transformation --- p.85 / Chapter 2.3.5.1.5 --- Selection and confirmation by polymerase chain reaction --- p.85 / Chapter 2.3.5.2 --- Dot blot hybridization screening --- p.85 / Chapter 2.4 --- Results --- p.87 / Chapter 2.4.1 --- Spectrophotometric analysis of total RNA --- p.87 / Chapter 2.4.2 --- Normalization of RNA samples --- p.88 / Chapter 2.4.3 --- RNA fingerprinting by arbitrarily primed PCR --- p.39 / Chapter 2.4.4 --- Reamplification of isolated RAP-PCR products --- p.91 / Chapter 2.4.5 --- First round of dot blot hybridization screening --- p.92 / Chapter 2.4.6 --- Subcloning of differentially amplified fragments --- p.100 / Chapter 2.4.7 --- Second round of dot blot hybridization screening --- p.102 / Chapter 2.4.8 --- Comparison of the first and second round of dot blot hybridization screening --- p.106 / Chapter 2.5 --- Discussion --- p.108 / Chapter 2.5.1 --- RNA fingerprinting by arbitrarily primed PCR --- p.108 / Chapter 2.5.2 --- Limitation of RAP-PCR --- p.110 / Chapter 2.5.3 --- Two rounds of dot blot hybridization screening --- p.111 / Chapter CHAPTER THREE... --- CHARACTERIZATION OF THE ISOLATED GENE FRAGMENTS / Chapter 3.1 --- Introduction --- p.113 / Chapter 3.1.1 --- Automated DNA sequencing and analysis --- p.113 / Chapter 3.1.2 --- GenBank and the BLAST homology search --- p.115 / Chapter 3.2 --- Materials --- p.118 / Chapter 3.2.1 --- Selected recombinant plasmids --- p.118 / Chapter 3.2.2 --- Chemicals --- p.118 / Chapter 3.2.3 --- Reagents --- p.118 / Chapter 3.2.4 --- Kits --- p.119 / Chapter 3.2.5 --- Solutions --- p.119 / Chapter 3.2.6 --- Equipment --- p.119 / Chapter 3.3 --- Methods --- p.120 / Chapter 3.3.1 --- Preparation of selected recombinant plasmid DNA --- p.120 / Chapter 3.3.2 --- Restriction digestion of recombinant plasmid DNA --- p.120 / Chapter 3.3.3 --- Automated DNA sequencing --- p.120 / Chapter 3.3.3.1 --- Primer annealing to template --- p.120 / Chapter 3.3.3.2 --- Sequencing reactions --- p.121 / Chapter 3.3.3.3 --- Polyacrylamide gel electrophoresis --- p.121 / Chapter 3.3.3.4 --- Data analysis by ALF manager and DNAsis --- p.122 / Chapter 3.3.4 --- Sequence homology search with databases --- p.122 / Chapter 3.4 --- Results --- p.123 / Chapter 3.4.1 --- Spectrophotometric analysis of selected recombinant plasmid DNAs subcloned with differentially amplified fragments --- p.123 / Chapter 3.4.2 --- Restriction digestion of selected recombinant plasmid DNA --- p.124 / Chapter 3.4.3 --- Sequences of the subcloned differentially amplified fragments --- p.126 / Chapter 3.4.4 --- Sequence analysis of the subcloned differentially amplified fragments --- p.144 / Chapter 3.5 --- Discussion --- p.157 / Chapter 3.5.1 --- Sequence analysis of the isolated gene fragment --- p.157 / Chapter CHAPTER FOUR … --- "EXPRESSION PROFILE OF ISOLATED GENES FRAGMENTS IN MYELOID LEUKEMIA CELL, MOUSE EMBRYO, AND TISSUES" / Chapter 4.1 --- Introduction --- p.162 / Chapter 4.1.1 --- Quantitation of mRNA by Reverse transcription-polymerase chain reaction --- p.162 / Chapter 4.1.2 --- Internal primer design by OLIGO´ёØ ver 34 --- p.167 / Chapter 4.2 --- Materials --- p.168 / Chapter 4.2.1 --- Mice --- p.168 / Chapter 4.2.2 --- Cell lysate --- p.168 / Chapter 4.2.3 --- Total RNAs --- p.168 / Chapter 4.3 --- Methods --- p.169 / Chapter 4.3.1 --- Internal primer design by OLIGO´ёØ ver 34 --- p.169 / Chapter 4.3.2 --- "Isolation of total RNA from biochanin A induced JCS cells, mouse embryos and tissue" --- p.169 / Chapter 4.3.2.1 --- Preparation of cell lysate from mouse embryo and postnatal mouse brain --- p.169 / Chapter 4.3.2.2 --- Isolation of RNA by guanidium thiocyanate cesium chloride method --- p.170 / Chapter 4.3.3 --- Preparation of saggital section of mouse embryo --- p.170 / Chapter 4.3.4 --- Confirmation of differential expression of isolated genes fragments during biochanin A and midazolam induced WEHI 3B (JCS) differentiation and the expression profile in mouse tissues and during mouse embryo development by reverse transcription-polymerase chain reaction --- p.171 / Chapter 4.4 --- Results --- p.173 / Chapter 4.4.1 --- Internal primer design of the sequenced fragments --- p.173 / Chapter 4.4.2 --- Spectrophotometric analysis of total RNA --- p.175 / Chapter 4.4.3 --- Saggital section of mouse embryo --- p.176 / Chapter 4.4.4 --- Normalization of RNA samples --- p.180 / Chapter 4.4.5 --- Analysis of mRNA expression of differentially amplified fragmentsin biochanin A or midazolam induced JCS cells and mouse embryos by RT- PCR --- p.182 / Chapter 4.4.5.1 --- "Genes downregulated at 1 hour, 5 hours and 48 hours after biochanin A induction of JCS cells" --- p.183 / Chapter 4.4.5.2 --- Genes up-regulated at 48 hours after biochanin A induction --- p.183 / Chapter 4.4.5.3 --- Genes constitutively expressed during the course of biochanin A treatment --- p.184 / Chapter 4.4.5.4 --- Genes showing undetectable level of expression in biochanin A induced JCS cells --- p.184 / Chapter 4.4.6 --- Tissue expression of the biochanin A induced-differentially expressed fragments by RT-PCR --- p.188 / Chapter 4.5 --- Discussion --- p.191 / Chapter 4.5.1 --- Expression profiles of isolated differentially amplified fragments --- p.191 / Chapter 4.5.2 --- Comparison of the expression profiles of the isolated gene fragments analyzed by dot blot hybridization screening and RT-PCR --- p.197 / Chapter CHAPTER FIVE ... --- GENERAL DISCUSSION --- p.200 / REFERENCES --- p.207 / APPENDIX --- p.234