Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně. STANOVENÍ ESTROGENŮ V ODPADNÍCH VODÁCH Bakalářská práce

Transkript

1 Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav chemie a biochemie STANOVENÍ ESTROGENŮ V ODPADNÍCH VODÁCH Bakalářská práce Brno 2006 Vedoucí bakalářské práce: Vypracovala: Doc. Mgr. Bořivoj Klejdus Ph.D. Marie Šnóblová

2 Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Stanovení estrogenů v odpadních vodách vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém soupisu literatury. Souhlasím, aby práce byla uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně a zpřístupněna ke studijním účelům. V Brně, dne.. Podpis

3 Poděkování Ráda bych touto cestou poděkovala vedoucímu své bakalářské práce Doc. Mgr. Bořivoji Klejdusovi Ph.D. za jeho odborné připomínky, rady, cenné informace a také za jeho trpělivost a ochotu. Chci poděkovat také za to, že mi bylo umožněno pracovat v laboratoři kapalinové chromatografie na Ústavu chemie a biochemie MZLU v Brně a získat tak nové a užitečné zkušenosti pro mé budoucí působení v praxi.

4 ANOTACE Osud přirozených steroidních hormonů, estrogenů, v těle člověka, následné vstupy do životního prostředí odpadních vod a metody jejich detekce jsou hlavním tématem této práce. Názvem estrogeny se označují jednak přirozené steroidní hormony, secernované především v ovariích, ale také synteticky připravené látky jiné struktury s tímto účinkem. Estrogenní hormony jsou pouze přirozené látky, ať již izolované nebo synteticky připravené, a jsou pojmem užším, estrogeny (látky s estrogenním účinkem) pojmem širším. Estrogenní hormony ovlivňují řadu pochodů a jsou proto nezbytné pro správný vývoj a reprodukci organizmu. Na druhé straně, vlivem znečištěného prostředí, s rostoucí spotřebou antikoncepčních přípravků a ostatních léčiv na hormonální bázi, dochází ke vzniku hormonální nerovnováhy, což se může projevit celou řadou nežádoucích efektů u lidské i zvířecí populace. Odkazem je možné vyústění v epidemii reproduktivních abnormalit, kam patří vytrvale narůstající počet rakovin, neplodnost, nízká úroveň spermií či hermafroditizmus u ryb a obojživelníků. Seznámit se a upozornit na tuto problematiku je hlavním cílem této práce. ANNOTATION Destiny of natural steroid hormones, estrogens in human s body and following inputs in nature waste water and methods of their detection are primary goals of this thesis. So called estrogens are partly natural steroid hormones secreted especially in ovaries or synthetically prepared substances of different structure with equal effect. Estrogen hormones are pure natural materials, either isolated or synthetically prepared and estrogens are substances with estrogenic effects. Estrogen hormones influence several processes and are necessary for regular evolution and reproduction of organism. On the other hand, by influence of polluted environment with increasing consumption of anticonceptive preparatives and other hormone platform pharmaceuticals, is caused origin of hormone imbalance, which can initiate a number of adverse effects in human or animal population. Possible results are sterility, low number of sperm or hermaphroditism by fish or amphibians. Introduction and caution about this problem is main goal of this thesis.

5 OBSAH ÚVOD...11 CÍL PRÁCE...14 LITERÁRNÍ PŘEHLED VNITŘNÍ SEKRECE A ENDOKRINOLOGIE HORMONY ŽENSKÉ POHLAVNÍ HORMONY Estrogeny Chemická struktura a biosyntéza estrogenů Metabolizmus estrogenů Transport, degradace a mechanizmus účinku estrogenů Fyziologické účinky estrogenů Terapeutické užití Dostupné látky Menstruační cyklus Ovariální steroidy Estrogen produkovaný placentou Hormonální antikoncepce ESTROGENY V ŽIVOTNÍM PROSTŘEDÍ...34 Úvod Environmentální estrogeny Působení environmentálních estrogenů Toxicita Vliv estrogenních látek na vývoj Vztah struktury a estrogenní aktivity Antiestrogeny Metabolizmus a vylučování estrogenů do životního prostředí METODY STANOVENÍ ESTROGENŮ Validace metod pro analýzu estrogenů Postup při stanovení estrogenů...41

6 5.2.1 Zpracování vzorků Analytické detekční metody Metody založené na plynové chromatografii (GC-MS a GC-MS-MS) Metody založené na vysoko účinné kapalinové chromatografii (HPLC) Metody založené na imunochemických technikách Použití analytických metod pro steroidní estrogeny Odpadní vody a kaly Povrchové vody a sedimenty...44 DISKUSE...46 ZÁVĚR...51 SOUPIS LITERATURY...54 PŘÍLOHY...58 PŘÍLOHY - SEZNAM TABULEK A OBRÁZKŮ: Tab Klasifikace hormonů podle mechanizmu účinku...59 Tab Obecné znaky hormonálních skupin...60 Obr Gonan...60 Obr Metabolizmus ovariálních steroidních hormonů...61 Obr Cesty syntézy hlavních skupin steroidních hormonů...62 Obr Vzorce estrogenních hormonů...65 Obr Biosyntéza a metabolizmus estrogenů...65 Obr Konjugované vylučovací formy estrogenů...66 Obr Reaktivace estrogenu do aktivní formy uvedeno na př. estradiolu...67 Tab Fyzikálně chemické charakteristiky steroidních hormonů...67 Tab Nejnižší pozorované účinné koncentrace estrogenů při studiu ryb v literatuře...67

7 SLOVNÍK POUŽITÝCH ZKRATEK: Seznam zkratek hormonů: ACTH Adrenokortikotropní hormon = kortikotropin DES Diethylstilbestrol E1 Estron E2 17β-estradiol EE2 17α-ethinylestradiol E2-17α 17α-estradiol E3 Estriol FSH Folikuly stimulující hormon = folitropin GnRH Hormon uvolňující gonadotropiny = LHRH = hormon uvolňující luteinizační hormon = LRH = hormon uvolňující luteotropin = LRF = luteotropin uvolňující faktor LRF hcg Choriový gonadotropin LH Luteinizační hormon = ICSH = hormon stimulující intersticiální buňky LTH Luteotropní hormon = luteotropin = PRL = prolaktin MeEE2 Mestranol MSH Melanoforový hormon = melanotropin PTH Parathormon SHBG Globulin vázající sexuální hormony STH = GH Růstový hormon = somatotropní hormon = somatotropin T 4 Thyroxin T 3 Trijodthyronin TSH Tyreotropní hormon = tyreotropin Seznam ostatních zkratek: ČOV Čistírna odpadních vod DDT Dichlordifenyltrichlorethan DHEA Dehydroepiandrosteron DNA Deoxyribonukleová kyselina EREs Estrogen response elements ER Estrogenní receptor HDL Vysokodenzní lipoproteiny

8 HRE Hormone response element HRT Hormonální substituční léčba LDL Nízkodenzní lipoproteiny NADPH Redukovaná forma NADP nikotinamidadenindinukleotidfosfát P450c17 17α-hydroxyláza P450c17 17,20 lyáza P450c17 Lyáza PCB Polychlorované bifenyly PCDD Polychlorované difenyl-p-dioxiny PCDF Polychlorované difenyl-furany p.o. Per os (Podávání ústy) TCDD 2,3,7,8- tetrachlorodibenzo-p-dioxin ŽP Životní prostředí Seznam zkratek analytických metod: APCI Atmospheric Pressure Chemical Ionisation APPI Atmospheric Pressure Photo Ionisation CI Chemical ionisation DAD Diode Array Detector EI Electron impact ELISA Enzyme-linked Immunosorbent Assay ESI Electrospray ionisation GC Gas Chromatography GPC Gel Permeation Chromatography HPLC High Performance Liquid Chromatography LC Liquid Chromatography LLE Liquid-liquid Extraction LOEC Lowest Observed Effect Level Concentration LOD Level Limit Of Detection LOQ Level Limit Of Quantification MS Mass Spectrometry MS-MS Tandem Mass Spectrometry NOEC No Observed Effect Concentration PLE Pressurised Liquid Extraction

9 RIA Radio Immunoassay SPE Solid-phase Extraction STP Sewage Treatment Plan

10 11 ÚVOD

11 12 Člověk spolu s ostatními živočichy a rostlinami žije v zevním prostředí, které mu poskytuje veškeré základní podmínky potřebné pro život. Jednotlivé organizmy se ovlivňují jednak mezi sebou navzájem, ale také právě s vnějším prostředím. Rovnováha koloběhu jednotlivých součástí celku je v průběhu dlouhého časového úseku narušována a to zejména lidskou činností. Člověk ovlivňuje nejen flóru i faunu, její bohatost, rozmanitost i množství, ale i sebe mutagenními, teratogenními i karcinogenními vlivy toxických látek. Kromě zevního prostředí má pro existenci člověka jako pro každý mnohobuněčný organizmus význam i tzv. vnitřní prostředí tvořené jednak tekutinami mimobuněčnými, extracelulárními, obklopující buňky a zprostředkovávající spojení mezi zevním prostředím a vnitřkem buněk, a také tekutinami nitrobuněčnými neboli intracelulárními. V živých organizmech tak díky vnitřnímu prostředí dochází k neustálé přeměně látek, energií a výměně informací s okolím. Z termodynamického hlediska jsou proto otevřeným systémem. Podmínkou existence živého systému je, aby byl udržován v ustáleném stavu charakterizovaném tím, že vlastnosti určující vnitřní prostředí jsou konstantní. Stálost vnitřního prostředí = homeostáza je neustále vyvažována neurohumorální regulací. Regulační mechanizmy umožňují produkci jednotlivých látek podle potřeby zvýšit nebo omezit, až zastavit. Má-li organizmus přežívat, musí se neustále přizpůsobovat změnám prostředí. Musí tedy stále upravovat své vnitřní vztahy, aby odpovídaly vztahům organizmu k vnějšímu prostředí. Kromě udržování konstantnosti vnitřního prostředí řídí regulační systémy i růst, zrání a reprodukci organizmu. Funkční součástí regulačního systému jsou látky nazývané hormony, do nichž se mimo jiné řadí i steroidní hormony. Součástí této skupiny jsou pohlavní inkrety zvané estrogeny, které jsou hlavním předmětem této práce. Nejprve bude nastíněn obecný přehled o estrogenech, jejich metabolizmus, biosyntéza, účinky a použití syntetických derivátů v hormonální antikoncepci. Dále bude sledována expoziční cesta estrogenů do životního prostředí. Estrogeny se mohou dostat do rozličných složek prostředí. Mohou se stát součástí odpadních vod, kalů z ČOV, povrchových vod, sedimentů, půd, zejména jako důsledek metabolizmu nejen člověka, nýbrž i hospodářských zvířat. Následně bude obecně pojednáno o možných a v současné době dostupných metodách detekce estrogenů. Tato problematika je v současnosti prozatím málo prozkoumána. Existuje nevelké množství odborných prací, které se snaží objasnit možná rizika na zdraví populací, nalézt vhodné metody pro stanovení těchto látek v prostředí a hledat cesty k jejich odstranění

12 13 či zabránění jejich negativních účinků. S rostoucí spotřebou antikoncepčních kontraceptiv, i jiných léků na hormonální bázi a s rozvojem antropogenní činnosti se mimo přirozené estrogeny mohou do životního prostředí dostat i syntetické estrogeny a látky estrogenní povahy. Problematika látek estrogenní povahy zde bude jen naznačena, neboť přesahuje předmět této práce. Sledovány budou hlavně přirozené estrogeny estron, estradiol, estriol. Ze syntetických pak ethinylestradiol, mestranol a diethylstilbestrol. Tyto látky jsou na jedné straně pro správnou funkci organizmu nepostradatelné, na straně druhé mohou ovlivňovat endokrinní systémy a následně reprodukci a vývoj lidské a zvířecích populací. Kontaminace organizmu je dána především potravou. Existují významné důkazy o tom, že populace lidské i volně žijících organizmů byly a jsou škodlivě ovlivňovány expozicí chemickými látkami v prostředí, což je potvrzeno především modulací různých endokrinních systémů. Řada vědeckých studií z poslední doby popisuje endokrinní abnormality u specifických populací ryb, ptáků, savců i člověka.

13 14 CÍL PRÁCE

14 15 Základním cílem mého projektu byla snaha o poznání a porozumění osudu přirozených estrogenů uvnitř organizmu, o jejich metabolizmu, účincích, expozičních cestách v životním prostředí a metodách detekce v odpadních vodách přitékajících kanalizační sítí na čistírnu odpadních vod. Jako modelové sloučeniny byly vybrány přirozené steroidní estrogeny produkované hlavně ovárii; estron, estradiol, estriol. Dále bylo poukázáno na některé syntetické estrogeny, a to ethinylestradiol, mestranol a diethylstilbestrol. Důvodem byly především pravděpodobné efekty na vznik rakoviny (převážně endometria a také prsu), negativní efekty na reprodukci mužského organizmu (při expozici mužského plodu, případně novorozence prostřednictvím mateřského mléka), dané inhibicí spermatogeneze a snížením počtu spermií a další negativní efekty na zdraví, převážně reprodukci, lidského organizmu. Kromě toho byly důvodem také účinky těchto látek na divokou populaci, zejména ryb, neboť ovlivňují plodnost a sexuální vývoj.

15 16 LITERÁRNÍ PŘEHLED

16 17 1. Vnitřní sekrece a endokrinologie Endokrinní a nervový systém tvoří funkční jednotku regulací, přičemž rychlé regulační zásahy jsou zprostředkovány nervstvem, volnější popudy udržování homeostázy pak systémem vnitřní sekrece. Centrální nervová soustava ovlivňuje také vnitřní sekreci a naopak hormony mohou ovlivňovat funkční centra nervové soustavy. Reakcí se specifickým receptorem, tj. vazbou na určité makromolekuly buněk, se vyvolá řada fyzikálně-chemických změn, jejichž výsledkem je nakonec regulační efekt. Podněty mohou být přenášeny také pouze čistě krevní cestou bez součinnosti nervové soustavy. Takové orgány vylučující specifické látky působící regulačně krevní cestou na orgány jiné, jsou nazývány žlázami s vnitřní sekrecí neboli endokrinními žlázami. Endokrinologie je naukou o vnitřní sekreci. Činnost žláz s vnitřní sekrecí je řízena jednak humorálně autoregulací, jednak nervově vegetativním systémem. Obě regulační složky jsou neodlučitelné a plynule do sebe zasahují. Žlázy s vnitřní sekrecí produkují buď hormon jediný, nebo několik specifických inkretů. Některé jsou činné od narození, jiné rozvíjejí plnou činnost teprve dospíváním, nebo jsou aktivní periodicky. Důležitost endokrinních orgánů pro normální stav organizmu nezávisí přímo na jejich velikosti nebo hmotnosti. Soubor všech endokrinních žláz určitého organizmu označujeme jako endokrinní systém, čímž je vyznačena jeho funkční jednota a vzájemná závislost jeho jednotlivých částí. Poruší-li se jeden endokrinní orgán, má to nejčastěji odezvu i na ostatních, které mohou původní poruchu druhotnými změnami regulace zastírat. [14] 2. Hormony Žlázy endokrinního systému secernují do krve specifické látky, které označujeme jako hormony, jež regulují činnost jiných vzdálených tkání a to stimulačně nebo inhibičně. Hormony lze klasifikovat podle způsobu produkce; chemického složení; vzdálenosti, na kterou působí; dále dle charakteristik rozpustnosti; umístění receptorů a povahy signálu, kterého se používá k zprostředkování hormonálního účinku uvnitř buňky. Klasifikace založená na posledních dvou vlastnostech je uvedena v Přílohách v Tab Obecné charakteristiky každé skupiny jsou v Tab. 2-2.

17 18 Rozdělení hormonů podle způsobu produkce: 1. neurosekreční hormony: produkovány nervovými buňkami = neurosekrece 2. tkáňové hormony: produkovány tkáněmi, působí zpravidla v místě svého vzniku 3. endokrinní hormony: produkovány žlázamy s vnitřní sekrecí Endokrinní hormony pak rozdělujeme takto: A) HORMONY HYPOTHALAMO-HYPOFYZÁRNÍ SOUSTAVY I. Hormony adenohypofýzy = glandotropní hormony = glandotropiny 1. Tyreotropní hormon = tyreotropin = TSH 2. Adrenokortikotropní hormon = kortikotropin = ACTH 3. Růstový hormon = somatotropní hormon = somatotropin = STH = GH 4. β-endorfin 5. Gonadotropní hormony a) Folikuly stimulující hormon = folitropin = FSH b) Luteinizační hormon = LH = hormon stimulující intersticiální buňky = ICSH c) Luteotropní hormon = luteotropin = LTH = prolaktin = PRL II. Hormon střední části hypofýzy Melanoforový hormon = melanotropin = MSH III. Hormony neurohypofýzy 1. Vasopresin 2. Oxytocin B) HORMON EPIFÝZY Melatonin C) HORMON BRZLÍKU Thymokrescin = thymozin D) HORMONY ŠTÍTNÉ ŽLÁZY 1. Thyroxin T 4 a trijodthyronin T 3 2. Thyreokalcitonin = kalcitonin E) HORMON PŘÍŠTITNÝCH TĚLÍSEK Parathormon F) HORMONY SLINIVKY BŘIŠNÍ = PANKREATU 1. Inzulín 2. Glukagon

18 19 G) HORMONY NADLEDVIN I. Hormony dřeně nadledvin Adrenalin a noradrenalin II. Hormony kůry nadledvin 1. Mineralokortikoidy 2. Glukokortikoidy 3. Pohlavní hormony a) Androgeny b) Gestageny a estrogeny H) HORMONY POHLAVNÍCH ŽLÁZ I. Mužské pohlavní hormony Testosteron II. Ženské pohlavní hormony 1. Estrogeny estradiol, estron, estriol 2. Gestageny a) Progesteron b) Choriongonadotropin c) Relaxin Hormony je možno schématicky dělit do několika skupin také podle jejich chemického složení a struktury. První skupinu tvoří hormony odvozené od aminokyseliny tyrozinu, sem patří hormony dřeně nadledvin a štítné žlázy. Druhou skupinu tvoří hormony se strukturou peptidovou, složené seřetězením různých aminokyselin. Patří sem jednoduché peptidy secernované v hypothalamu a neurohypofýze i peptidy složité, mající již vlastnosti bílkovin tzv. proteohormony. Třetí skupinu hormonů z chemického hlediska tvoří hormony se strukturou steroidní, odvozené z cholesterolu, tzv. steroidní hormony, secernované gonádami a kůrou nadledvin. Popis k Tab. 2-1.: Hormony I. skupiny jsou lipofilní a s vyjímkou T 3 a T 4 jsou odvozeny z cholesterolu. Po sekreci se tyto hormony vážou na transportní proteiny: tím se obchází problém jejich rozpustnosti v krvi a prodlužuje se jejich plazmatický poločas. Volný hormon snadno prochází plazmatickou membránou všech buněk a setká se se svými

19 20 receptory v cytozolu nebo v jádře cílových buněk. Komplex ligand-receptor je patrně intracelulárním poslem v této skupině. Řízení sekrece hormonů v endokrinních žlázách záleží na buněčných mechanizmech převádějících specifický podnět k biosyntéze nebo uvolnění hormonu z buněk. Účinek hormonu je obvykle velmi komplexní. Pro praktické použití je důležité znát, v jaké formě je příslušný hormon účinný, jak je nutné ho podávat, jakou má stabilitu a jaká je jeho účinná dávka za různých okolností. Některé z těchto faktorů souvisí s chemickou povahou hormonu, jiné se stavem organizmu a funkční pohotovostí jednotlivých žláz. Hormonální regulace probíhá s určitou dobou latence. Okamžité regulační zásahy v těle se dějí nervovou cestou, i když je třeba znovu zdůraznit, že jak nervové, tak i humorální hormonové řízení spolu úzce souvisí, popřípadě jedno v druhé přechází. Hormony, jejichž produkce je podněcována sekrecí hypofýzy, samy inhibují činnost hypofýzy zpětnou vazbou. Účinky hormonů jsou zprostředkovány vazbou hormonů na receptorové molekuly: to jsou místa, kde se hormony vážou při zprostředkování jejich reakcí. V extracelulární tekutině jsou hormony přítomny ve velmi nízkých koncentracích, obecně v rozmezí od do mol/l. To je mnohem nižší koncentrace, než je koncentrace mnoha strukturně příbuzných molekul (steroly, aminokyseliny, peptidy, proteiny) a jiných molekul, které jsou v koncentracích v rozmezí 10-5 do 10-3 mol/l. Receptory musí tedy rozlišovat nejen mezi malými koncentracemi různých hormonů, ale také mezi jednotlivými hormony a 10 6 x až 10 9 x vyššími koncentracemi jiných látek a předávat vazebnou informaci do post receptorových dějů. Hormony jsou allosterickými efektory, které mění konformaci allosterických receptorových proteinů, na něž se vážou. Protože v každém účinném kontrolním systému musí existovat mechanizmus zastavení reakce, obvykle končí účinky vyvolané hormony, když se efektor (hormon) oddělí od receptoru. Všechny receptory ať pro polypeptidy nebo steroidy mají nejméně dvě funkční domény. Rozpoznávací doména váže hormon a druhá oblast produkuje signál, který spojuje rozpoznání hormonu s nějakou intracelulární funkcí. Spojení (převod signálu) se obecně děje dvěma cestami. Polypeptidové a proteinové hormony a katecholaminy

20 21 se vážou na receptory umístěné v plazmatické membráně, a tak dají vznik signálu, regulujícímu různé intracelulární funkce: často se to děje změnou aktivity nějakého enzymu. Steroidní hormony a hormony štítné žlázy interagují s intracelulárními receptory a komplex hormon-receptor dává vznik signálu. Byla identifikována aminokyselinová sekvence těchto dvou domén mnoha polypeptidových receptorů pro hormony. Receptory pro steroidní hormony mají několik funkčních domén: jedna váže hormon, druhá se váže na určitou oblast DNA, třetí aktivuje (nebo potlačuje) transkripci genu a čtvrtá může specifikovat vysoceafinitní vazbu na DNA. Receptor je definován svou duální funkcí vazbou a spojením a právě spojení vazby hormonu s převodem signálu, tzv. receptor-efektorové spojení je to, co zajišťuje první krok k zesilování reakce na hormon. Tato duální funkce také odlišuje receptory cílových buněk od plazmatických vazebných (nosičových) proteinů: ty také vážou hormon, ale nedávají vznik signálu. [27] Hormony steroidní Jako steroidy se označují sloučeniny s cyklopentano-perhydrofenanthrenovým skeletem, složeným ze 4 kruhů gonan (vzorec uveden v Přílohách Obr. 2-1.). Jsou to látky ve vodě skoro nerozpustné, lipofilní, pokud nejsou ve formě esterů s kyselinou sírovou, ve formě glukuronidů nebo glykozidů. Mezi steroidy patří hormony pohlavní (sexuální), které se dělí na ženské (estrogeny, gestageny) a mužské (androgeny). Dále sem patří hormony produkované kůrou nadledvin (kortikoidy). Z dalších přirozených látek mají steroidní strukturu steroly, žlučové kyseliny, aglykony srdečních glykozidů, některé sapogeniny a alkaloidy. Některé z těchto přírodních látek jsou vhodnou surovinou pro syntetickou přípravu steroidních hormonů. Základní izolace účinných steroidů ze žláz byly v počátcích ztíženy nedostatečnou metodikou při čištění a dělení látek strukturou vzájemně podobných v mikroměřítku, nezbytném pro nepatrná množství hormonů ve žlázách. Teprve chromatografické postupy umožnily účinné izolace jednotlivých steroidních hormonů v čistém stavu. Steroidní hormony se již nepřipravují ze žláz, ale synteticky z některých přírodních steroidů, zejména rostlinných. Většina farmaceutických preparátů steroidních hormonů jsou dnes syntetické steroidní estery se složkou kyseliny propionové, nebo trimethyloctové apod. Estery steroidních hormonů mají protrahované působení, je to způsobeno pomalejší

21 22 resorpcí těchto látek a jejich zvolněnou inaktivací v organizmu, zvláště v játrech, takže se dosáhne vyšších hladin hormonů po delší dobu. Metabolizmus ovariálních steroidních hormonů a cesty syntézy hlavních skupin steroidních hormonů jsou uvedeny v Přílohách Obr a Ženské pohlavní hormony Ženské pohlavní hormony, tj. estrogeny a gestageny (progestiny) jsou především vytvářeny ve vaječnících, proto se pro ně někdy používá název ovariální hormony. Dalším místem jejich tvorby je kůra nadledvin (u žen i mužů), u mužů varlata a v těhotenství i placenta. Ovariální hormony jsou zodpovědné za rozvoj ženského pohlaví, vývin sekundárních pohlavních znaků, ovlivňují psychosexuální funkce žen, po pubertě vyvolávají cyklické změny spojené s ovulací, a konečně hrají také významnou roli při těhotenství. Ženské pohlavní hormony mají mnohačetné indikace. Používají se jako substituční léky při hypogonadizmu, v gynekologii k úpravě ovulace a menstruačního cyklu, a v řadě farmaceutických indikacích, nejčastějšími indikacemi je jejich použití jako antikoncepční látky, protinádorové látky a v dermatologii. Kromě indikací v gynekologii, se používají jako hormonální substituční léčba (HRT) u žen především po menopauze. Orálně a transdermálně podávané estrogeny a gestageny patří mezi nejčastěji předepisovaná léčiva. V terapii mají význam i látky s antiestrogenními a antigestagenovými účinky. Pohlavní žlázy (gonády) Tyto žlázy tvoří hlavní část reprodukčního ústrojí u živočichů, kteří mají nejčastěji pohlaví oddělené. Každý jedinec je vybaven pouze jedním druhem žláz, buďto samčími nebo samičími. Jen zřídka se vyskytuje pohlavní obojetnost (hermafroditizmus). Pohlaví (sexus) je u obratlovců určeno genotipově. [14] Gonády jsou bifunkční orgány, které produkují zárodečné buňky a pohlavní hormony. Mezi oběma funkcemi je úzký vztah, protože pro vývoj zárodečných buněk je zapotřebí vysokých lokálních koncentrací pohlavních hormonů. Ovaria produkují vajíčka a pohlavní hormony estrogeny a progesteron, varlata produkují spermatozoa a testosteron. Tak jako v nadledvinách, i v gonádách se tvoří mnoho steroidů, ale jen několik z nich je aktivních jako hormony. Tvorba těchto hormonů je přesně regulována zpětnými vazbami,

22 23 ve kterých se účastní hypofýza a hypothalamus. Hormony gonád působí nukleárním mechanizmem, podobným mechanizmu působení steroidních hormonů kůry nadledvin. 3.1 Estrogeny Chemická struktura a biosyntéza estrogenů Estrogenní aktivita je výrazná jak u steroidních, tak některých nesteroidních látek, z nichž je nejznámější diethylstilbestrol. Z přirozeně se vyskytujících látek je nejúčinnější 17β-estradiol, po něm následuje estron a nejnižší účinnost má estriol. 17α-epimer je daleko méně účinný nežli přirozený hormon estradiol. Všechny tyto látky jsou steroidy s 18ti uhlíky, fenolovým A kruhem, a hydroxynebo ketoskupinou na C 17. Alkylací na A kruhu dochází ke snížení vazebné kapacity příslušných látek na estrogenní receptory. Substituce ethinylem na C 17 výrazně zesiluje účinek po p.o. podání. Chemické vzorce uvedeny v Přílohách Obr Biochemické cesty, včetně hlavních enzymů a jejich intracelulární lokalizace jsou podobné v ovariích, varlatech a nadledvinách. Steroidní hormony jsou syntetizovány z cholesterolu, který je přítomný v ovariu jak volný, tak i esterifikovaný s mastnými kyselinami (estery cholesterolu). Cholesterol získaný jak z cirkulujících lipoproteinů, tak z esterů cholesterolu se konvertuje v ovariích na pregnenolon odstraněním 6 uhlíkového fragmentu izokapronové kyseliny. Tato reakce nebo skupina reakcí je rychlost limitujícím krokem v biosyntetických procesech a je kontrolována luteinizačním hormonem (LH) z adenohypofýzy. Pregnenolon tvořený touto reakcí může být konvertován na progesteron nebo 17α-hydroxypregnenolon. Konverze na progesteron vyžaduje působení 3β-hydroxysteroiddehydrogenázy a 5 4 ketosteroid izomerázy, která posune dvojnou vazbu z 5 na 4 pozici. Progesteron se secernuje žlutým tělískem ve velikých množstvích po ovulaci. Slouží však také jako prekurzor pro androgeny a estrogeny, protože je substrátem pro P450c17 (17α-hydroxyláza), která přeměňuje progesteron na 17α-hydroxyprogesteron v endoplazmatickém retikulu. Po 17α-hydroxylaci může být dvouuhlíkový postranní řetězec odštěpen pomocí enzymu P450c17 (17,20 lyáza) za vzniku androgenů. 17α-hydroxypregnenolon se přeměňuje pomocí P450c17 (lyáza) na dehydroepiandrosteron (DHEA). Tento může být pak přeměněn na androstendion. Relativní příspěvek těchto metabolických cest k produkci androgenů není jasný.

23 24 Androstendion je hlavní androgen secernovaný ovarii, ale uvolňují se také malá množství DHEA a testosteronu. Estradiol je syntetizován z androgenů skupinou enzymů nazývaných aromatázový komplex nebo systém. Tento proces má tři stupně: hydroxylace methylové skupiny na 19 uhlíku, oxidace této skupiny a hydroxylace v 3 α pozici. Soudí se, že tyto tři kroky nastávají v mikrozomální frakci. Tyto tři hydroxylační kroky vyžadují O 2 a NADPH. Aromatázový enzymový komplex pravděpodobně zahrnuje P450-oxidázu se smíšenou funkcí. Když je substrátem tohoto enzymového komplexu testosteron, vzniká estradiol, kdežto z aromatizace androstendionu vzniká estron. Estron vzniká také z estradiolu působením 17-hydroxysteroiddehydrogenázy, z estronu může dále vznikat estriol působením 16α-hydroxylázy, který však může být vytvářen také přímo z estradiolu působením 16α-hydroxylázy a 17-hydroxysteroiddehydrogenázy nebo aromatizací 16α-hydroxyandrostendionu působením 17-hydroxysteroiddehydrogenázy. Během menstruačního cyklu je regulace biosyntézy a uvolňování kontrolována gonadotropiny, stejně jako lokálními faktory. U mužů 80 % estradiolu pochází z periferní aromatizace testosteronu. U žen jsou androgeny též významnými substráty, protože až 50 % estradiolu v těhotenství vzniká aromatizací androgenů. Konečně je konverze androstendionu na estron hlavním zdrojem estrogenů u postmenopauzálních žen. Aromatázová aktivita je přítomna v tukových buňkách a též v játrech, v kůži a v jiných tkáních. Zvýšená aktivita tohoto enzymu se podílí na estrogenizaci, která je typická pro takové stavy jako je cirhóza jater, hyperthyreóza, stárnutí a obezita. Schéma biosyntézy estrogenů uvedeno v Přílohách Obr Vztah mezi estrogeny a gonadotropiny Hypothalamus a hypofýza tvoří jednotku, která řídí funkci řady endokrinních žláz, mezi něž patří i gonády, a také řadu fyziologických funkcí. Adenohypofýza (přední lalok hypofýzy) secernuje pod kontrolou hypothalamických hormonů řadu hormonů (trofní hormony), které regulují růst a funkci jiných endokrinních žláz nebo působí na metabolické procesy v jiných cílových tkáních. Hypothalamické hormony je možno rozdělit na ty, které se secernují do hypofyzárních

24 25 portálních cév = hypofýzotropní hormony, a na ty, které se v neurohypofýze (zadní lalok hypofýzy) secernují přímo do krve = neurohypofyzární hormony. Hypothalamické hormony jsou uvolňovány v pulzech a izolovaná adenohypofýza odpovídá lépe na pulzatilní přívod těchto hormonů, než na jejich kontinuální působení. Sekrece většiny adenohypofyzárních hormonů se řídí hormony stimulačními. Některé hypofýzotropní hormony jsou multifunkční. Mezi hypofýzotropní hormony, regulující sekreci hormonů adenohypofýzy patří GnRH (hormon uvolňující gonadotropiny). GnRH, nazývaný rovněž hormon uvolňující luteinizační hormon (LHRH), hormon uvolňující luteotropin (LRH) a luteotropin uvolňující faktor (LRF) je lineární dekapeptid syntetizovaný neurosekrečními buňkami uloženými uvnitř hypothalamu. Tento hormon stimuluje sekreci LH (luteinizační hormon) a FSH (folikuly stimulační hormon) z adenohypofýzy a je důležitý pro jejich syntézu a uvolňování. Uvolňování GnRH je ovlivněno hladinou pohlavních hormonů v krvi, která přichází do hypothalamu. LH a FSH patří mezi gonadotropní hormony, které ovlivňují gonády, regulují ovariální tvorbu estrogenů a progesteronu. Oba hormony mají zpětnovazební inhibiční účinky na hypothalamus i hypofýzu. [36] Metabolizmus estrogenů Estrogeny jsou skupina hormonů syntetizovaných v různých tkáních, především pak v ovariích, která kromě estrogenů aktivně syntetizují a secernují různé hormony. Hlavním přirozeným hormonem ovariálních folikulů je 17β-estradiol. U některých druhů je hojnější estron syntetizovaný v řadě tkání. V těhotenství se tvoří relativně více estriolu, a to v placentě. Cirkulující estradiol se rychle přeměňuje oxidací v játrech na estron 17β-hydroxysteroidnídehydrogenázou. Malé množství estronu znovu vstupuje do cirkulace, avšak většina je dále metabolizována na 16α-hydroxyestron (který je potom přeměněn na estriol) nebo 2-hydroxyestron, katecholestrogen. Mnoho ze zbývajícího estronu je konjugováno a tvoří estronsulfát. Estriol je většinou přeměňován na estriol-3-sulfát-16-glukuronid před vyloučením ledvinami. Konjugované vylučovací formy estrogenů viz Přílohy - Obr Transport, degradace a mechanizmus účinku estrogenů Estrogeny jsou v plazmě silně vázány na plazmatické proteiny. Estradiol se silně váže na transportní globulin, nazývaný globulin vázající sexuální hormony (SHBG) a

25 26 s menší afinitou se váže také na albumin. Ethinylestradiol se váže jen na albumin. Transportní proteiny vytvářejí rezervoár hormonů v krvi a pro svou poměrně vysokou vazebnou kapacitu patrně vyrovnávají ( pufrují ) náhlé změny v plazmatických hladinách. SHGB je syntetizován v játrech, a protože syntéza je stimulována estrogeny a inhibována androgeny, hladina je dvakrát vyšší u žen než u mužů. Poměr volného a vázaného estradiolu se během menstruačního cyklu výrazněji nemění. Avšak rozdíl ve vazebné schopnosti může mít význam po menopauze nebo u žen s abnormální funkcí ovarií spojenou s nadměrnou produkcí androgenů. Rychlost sekrece ovariálních steroidů se podstatně mění v průběhu menstruačního cyklu a je přímo úměrná jejich syntéze v ovariích. Nenastává jejich skladování: jsou secernovány hned jak jsou vyrobeny. Konjugované steroidy jsou ve vodě rozpustné a nevážou se na transportní proteiny: jsou proto rychle vylučovány žlučí, stolicí a močí. Účinné jsou jen volné frakce hormonu. Díky lipofilní povaze, estrogeny snadno prostupují do nitra buňky. Estrogeny působí na základě své schopnosti vázat se na intracelulární receptory: komplex hormonreceptor se pak váže na specifické oblasti chromatinu nebo DNA (nebo obou) a vyvolává změny v rychlosti transkripce specifických genů. Interakce receptor-dna umožňuje různým transaktivačním doménám každého receptoru působit na aktivitu genů, přilehlých k hormon-responzivnímu elementu (hormone response element, HRE). Zvýšená (nebo snížená) aktivita specifických genů vede ke změnám syntézy specifických proteinů. Tímto způsobem je ovlivněna celá řada metabolických a reprodukčních procesů. [27] Sekvence aminokyselin v molekulách receptorů pro estrogeny (ER) byly odvozeny z analýzy sekvencí bází příslušných cdna. Tyto receptory patří do genové rodiny (používá se i pojem nadrodina ), protože sem patří i deriváty vitaminu A, D, thyroxinu a kortikoidů. Každý receptor má několik funkčních domén. Degradace estrogenů závisí na stadiu menstruačního cyklu a období pre- a postmenopauzálním. Obecně se dá říci, že estrogeny jsou rychle degradovány v játrech s t 1/2 v minutách. Estradiol je nejdříve metabolizován na méně účinný estron a estriol. Dále vznikají neaktivní metabolity a následuje jejich konjugace s glukuronovou a sírovou kyselinou. Existuje i enterohepatální cirkulace a vylučování estrogenů močí. Ethinylestradiol je metabolizován značně pomaleji než estradiol, jeho t 1/2 je hodin. Mestranol se v játrech metabolizuje na účinný ethynilestradiol. Měření hladin estrogenů v plazmě a moči má velký diagnostický význam. Hladiny estrogenů jsou přesně známy a ukazují na ovariální funkčnost. Po menopauze klesají

26 27 hladiny estrogenů zhruba na jednu desetinu normálního množství. U dívek před pubertou nejsou zjistitelné hladiny estrogenů. Během těhotenství se stává placenta hlavním zdrojem estrogenů. Estrogeny, podobně jako jiné steroidní hormony, působí prostřednictvím cytoplazmatických receptorů. Jejich největší koncentrace jsou v reprodukčních orgánech, prsech, hypothalamu, hypofýze, kostech, játrech a dalších tkáních. Označují se jako estrogen-dependentní tkáně Fyziologické účinky estrogenů Ovariální hormony připravují struktury ženského reprodukčního systému na reprodukci tím, že vyvolávají zrání primordiálních zárodečných buněk; podporují vývoj tkání, které umožní implantaci blastocysty; zajišťují hormonální načasování ovulace; zajišťují prostředí potřebné pro těhotenství a poskytují hormonální podněty pro porod a laktaci. V prvním období těhotenství estrogeny zklidňují dělohu, zatímco na konci těhotenství zvyšují tonus děložního svalstva. Estrogeny jsou nutné pro normální vyzrávání ženy. Stimulují vyzrávání pochvy, dělohy, vejcovodů v době puberty, stejně jako vytváření sekundárních pohlavních znaků. Stimulují vývoj stromatu mléčné žlázy a růst duktů prsu a jsou zodpovědné za zrychlení růstové fáze a uzávěr epifýz dlouhých kostí, které se objeví v pubertě. Mění distribuci tělesného tuku, takže se vytvoří typická konfigurace ženského těla, včetně nahromadění tělesného tuku kolem boků a na prsou. Větší množství stimuluje vznik pigmentace kůže. Navíc ke svému účinku na děložní svalovinu, estrogeny také hrají důležitou roli ve vývoji sliznice endometria. Nepřetržitá expozice po dlouhé období k estrogenům vede k abnormální hyperplazii endometria, která je obyčejně spojena s abnormálním krvácením. Když je produkce estrogenů během normálního lidského menstruačního cyklu přesně koordinována s produkcí progesteronu, nastává pravidelné periodické krvácení a odlučování endometriální sliznice. Estrogeny mají řadu důležitých metabolických účinků. Zdá se, že jsou částečně zodpovědné za udržování normální struktury kůže a krevního řečiště u žen. Estrogeny snižují rychlost resorpce kosti pomocí antagonizování účinku parathormonu (PTH) na kost, nestimulují kostní novotvorbu. Nedostatek estrogenů v menopauze vede k osteoporóze. Estrogeny mohou mít důležitý účinek na střevní absorpci, protože snižují motilitu střeva.

27 28 Navíc k stimulaci syntézy enzymů, vedoucích k růstu dělohy, mění v těle produkci a aktivitu mnohých jiných enzymů. V játrech se zvyšuje syntéza vazebných a transportních proteinů, včetně proteinů pro estrogeny, testosteron a thyroxin. Estrogeny zvyšují srážlivost krve. Změny ve složení plazmatických lipidů způsobené estrogeny, jsou zvýšení vysokodenzních lipoproteinů (HDL) a mírnou redukci nízkodenzních lipoproteinů (LDL) a snížení plazmatického cholesterolu. Hladina plazmatických triglyceridů se zvyšuje. Estrogeny mají mnoho dalších účinků. Jsou zodpovědné za chování zvířat během estru a mají vliv na libido u lidí. Estrogeny usnadňují přestup intravaskulární tekutiny do extracelulárního prostředí, čímž vzniká edém. Z toho vznikající snížení plazmatického volumu způsobuje kompenzační retenci sodíku a vody ledvinami. Estrogeny rovněž modulují kontrolu funkce hladkých svalů sympatikem. [12] Mezi nejčastější nežádoucí účinky při podávání estrogenů patří nauzea, velmi často se vyskytuje na počátku těhotenství, kdy je provázena zvracením, průjmy a nechutenstvím. Z ostatních nežádoucích účinků je třeba uvést napětí v prsech, bolesti hlavy, retenci vody, kožní alergické reakce a tromboembolii. Možnost vyvolání karcinomů vlivem působení estrogenů nebo účinku p.o. kontraceptiv je hlavní obavou při podávání těchto látek; bývají hlavně postiženy prsy a děloha Terapeutické užití Terapeuticky se estrogeny používají k substituční léčbě při poruše funkce ovarií, u nádorů prostaty a jako složka antikoncepčních přípravků. Velice moderní je dnes hormonální substituční léčba v klimakteriu a menopauze. Zatímco v prvých dvou případech se látky podávají parenterálně nebo v tabletách, jako antikoncepce se používají p.o. přípravky či náplasti a jako hormonální substituce se používají náplasti a formy vtíratelné do kůže. Estrogeny se používají v těchto indikacích: Hypofunkční poruchy menstruačního cyklu ve fertilním věku. V této indikaci se podávají jak samotné estrogeny, tak v kombinaci s gestageny. Posun menstruace. Společné podávání estrogenů a gestagenů alespoň po 10 dnů je následováno po jeho přerušení do 3 dnů menstruačním krvácením. Podávání obou dvou hormonů po 20 dnů cyklu vede k oddálení menstruace.

28 29 Léčba dysmenorey. Podáním estrogenů se zablokuje ovulace. Následující anovulační krvácení není bolestivé. Estrogeny se dále používají při poruchách celkového i lokálního vývoje, při hypopituitarizmu a ovariální dysgenezi. Další indikací je suprese laktace a léčba některých nádorových onemocnění (např. karcinomu prostaty). Dalšími indikacemi jsou podávání estrogenů v dermatologii ke zlepšení trofiky kůže Dostupné látky Estery estrogenů a některé syntetické látky mají delší účinky než přirozený hormon estradiol a jeho metabolity. Při nedostatečné činnosti ovarií, ale v přítomnosti dělohy, je vždy nezbytná cyklická kombinace estrogenů s gestageny. Častou indikací podávání estrogenů je osteoporóza. Estrogeny se nejčastěji podávají orálně (často v kombinaci s gestageny), ale vzhledem k lipofilii těchto látek je možná i jejich aplikace ve formě náplastí a mastí. Estradiol (Estradiolum, ESTROFEM 1MG až 4MG, tbl., obd.) je přirozeným estrogenem. Je určen k suplementaci při nedostatečné produkci endogenních estrogenů ovariálních. Jde o stavy primární i sekundární, v reprodukčním věku a postmenopauze. Nebyla-li odstraněna děloha, je nezbytné doplňovat podávání estradiolu cyklickou aplikací vhodného progestinu, aby docházelo k deskvamaci proliferovaného endometria (tj. pseudomenstruaci) a vylučovalo se tak riziko endometriálního karcinomu. Také pro prevenci karcinomu mléčné žlázy je nutno estradiol doplňovat cyklickým podáváním progestinu. Výhodou lékové formy v náplasti, která se podává 1-2 x týdně, je obcházení jater a metabolizování látky. P.o. dávkování bývá 2-4 mg denně. Existují i přípravky pro lokální aplikaci, včetně aplikace do vagíny. Při dlouhodobém podávání je největším nebezpečím vznik karcinomu endometria (z toho důvodu se vždy kombinuje s gestageny). Estradiol dipropionát (Estradioli dipropionas, AGOFOLLIN, inj.), estradiol benzoát (Estradioli benzoas, AGOFOLLIN DEPOT, inj., FOLIVIRIN, inj.) a estradiol valerát (Estradioli valeras, NEOFOLLIN, inj.) jsou syntetické estery estradiolu, které mají delší dobu působení než estradiol a jsou spolu s progestiny velmi častou součástí hormonální substituční terapie. Estriol (Estriolum, OVESTIN 1MG seu 2MG, tbl.) je dalším přirozeným estrogenem, který málo ovlivňuje endometrium a má dlouhodobější působení.

29 30 Konjugované estrogeny (Estrogena coniugata, OESTROFEMINAL, cps., PREMARIN, tbl. obd.) jsou extrakty z moče březích klisen; mají relativně slabé účinky (patří mezi tzv. slabé nebo zbrzděné estrogeny) a používají se u výpadových jevů v menopauze. Mestranol (Mestranolum, řada kombinovaných přípravků s gestageny) je polosyntetický estrogen určený především k p.o. substituci ovariálních hormonů. V organizmu se metabolizuje na vlastní účinný ethinylestradiol. Ethinylestradiol (Ethinylestradiolum, řada kombinovaných přípravků s gestageny) je syntetický estrogen používaný v řadě přípravků pro p.o. antikoncepci. Některé deriváty s estrogenními účinky, jako jsou syntetické estrogeny nesteroidní povahy, stilbestroly (Diethylstilbestrolum, Diethylstilbestroli dipropionas, AGOSTILBEN inj.) a jeho ester s kyselinou fosforečnou fosfestrol (Fosfestrolum) se používají při protinádorové terapii, např. u karcinomu prostaty. Řada estrogenových látek je spolu s gestageny součástí antikoncepčních přípravků a přípravků určených k hormonální substituční terapii. [36] 3.2 Menstruační cyklus Ženský reprodukční systém podléhá sérii pravidelných cyklických změn nazývaných menstruační cyklus. Probíhá u žen ve fertilním období a představuje periodickou přípravu organizmu pro oplodnění. Jestliže k němu nedojde, začíná po dnech, se střední hodnotou 28 dnů, krvácení, jež je výsledkem odlučování endometriální sliznice dělohy. Jako prvý den ovulačního cyklu se označuje prvý den menstruace, která obvykle trvá 5 dnů. Normální menstruační cyklus je výsledkem interakce hypothalamu, hypofýzy a ovarií s výslednými změnami v cílových tkáních reprodukčního traktu. Ačkoliv každá z výše uvedených komponent je důležitá pro normální reprodukční funkci, ovarium hraje v tomto procesu centrální roli, protože je zodpovědné za cyklické změny, ale i délku menstruačního cyklu. Cyklus můžeme rozdělit na folikulární (proliferační) fázi, kdy dochází ke zrání folikulů a tvorbě estrogenů; dále luteální fázi, která nastává po ovulaci a kdy se vytváří žluté tělísko, jež produkuje převážně gestageny a menstruační fázi. Menstruační cyklus začíná v době prudkého poklesu plazmatických hladin estrogenů a progesteronu. To má za následek prudký vzestup sekrece hypofyzárního FSH, který vede ke zvětšení několika primordiálních folikulů, přičemž jeden z nich dozrává

30 31 (Graafův folikul) a secernuje estrogeny. Jejich hladina dosahuje maxima kolem dne, tj. těsně před ovulací a zcitlivuje hypofýzu na GnRH. V této době prudce stoupá nejen hladina FSH, ale i LH. LH se uvolňuje buď následkem vysoké hladiny estradiolu pozitivní zpětnou vazbou nebo jako reakce na náhlý pokles z této vysoké hodnoty. Důsledkem hladin FSH a LH dochází k ruptuře folikulu a ovulaci. Vrchol hladin LH tedy značí konec folikulární fáze. Hladiny progesteronu jsou během folikulární fáze velmi nízké. Kontinuální podávání vysokých dávek estrogenů jak je tomu v perorálních antikonceptivech potlačuje uvolňování LH a FSH a inhibuje účinek GnRH na hypofýzu. Okamžikem ovulace nastává luteální fáze menstruačního cyklu. Po ovulaci buňky granulózy foliklu luteinizují a tvoří corpus luteum (žluté tělísko). Tato struktura brzy začne produkovat progesteron a trochu estradiolu. Hladina estradiolu vrcholí uprostřed luteální fáze a pak klesá k velmi nízké hodnotě. Hlavním hormonem luteální části cyklu je progesteron. Pro udržování časného žlutého tělíska je zapotřebí LH, který hypofýza poskytuje asi po 10 dní. Pokud nastane implantace, funkci LH přebere choriový gonadotropin (hcg): to je placentární hormon velmi podobný LH a tvořený cytotrofoblastovými buňkami implantovaného raného embrya. hcg stimuluje biosyntézu progesteronu ve žlutém tělísku až do doby, kdy placenta začne produkovat velká kvanta progesteronu. Pokud nenastane implantace, žluté tělísko regreduje a začne menstruace. Poté, co se odloučí endometrium, začíná nový cyklus. Luteální fáze trvá vždy 14 ± 2 dny. Odchylky v délce cyklu jsou téměř vždy dány změnami fáze folikulární Ovariální steroidy Ovarium kromě estrogenů secernuje také gestageny a androgeny. Mnoho z těchto steroidů je rovněž secernováno nadledvinami, nebo může být tvořeno periferní konverzí z jiných steroidních prekurzorů. Proto plazmatická koncentrace těchto hormonů nemusí přesně vyjadřovat steroidogenní aktivitu ovaria. Estradiol je pravděpodobně nejdůležitější sekreční produkt ovaria pro svou biologickou účinnost i pro rozmanité fyziologické účinky na periferní cílové tkáně. Plazmatická koncentrace estradiolu během prvé poloviny folikulární fáze je nízká, obyčejně méně než 50 pg/ml (0,18 nmol/l). Asi jeden týden před středem cyklu s vrcholem gonadotropinové hladiny se začne koncentrace estradiolu rychle zvyšovat a dosahuje vrcholu přibližně pg/ml (0,73-1,1 nmol/l) den před nebo méně často v den vrcholu

31 32 výdeje LH. Zvýšení plazmatického estradiolu těsně koreluje se zvětšením velikosti preovulačního folikulu. Po LH vrcholu sérová hladina estradiolu na několik dní rychle klesne. Pak nastává sekundární zvýšení hladiny plazmatického estradiolu a dosahuje vrcholu ve středu luteální fáze jako projev sekrece estrogenů z corpus luteum. Plazmatický profil estronu během menstruačního cyklu je podobný jako u estradiolu, ale změny v koncentracích jsou menší než u estradiolu, takže poměr estronu k estradiolu kolísá během cyklu. Poměr je nejvyšší v čase menstruace, kdy sekrece estradiolu je minimální, a nejnižší v preovulační periodě, kdy sekrece estradiolu je maximální. Zatímco většina estradiolu v periferní cirkulaci je výsledkem přímé ovariální sekrece, významný díl cirkulujícího estronu pochází z estradiolu a periferní konverze androstendionu. Katetrizační studie ukázaly, že zvýšená plazmatická koncentrace estradiolu v preovulační fázi a ve středu luteální fáze cyklu je odrazem sekrece z ovaria, které obsahuje dominantní neboli preovulační folikul, z kterého se později stává corpus luteum Estrogen produkovaný placentou Implantovaná blastocysta tvoří trofoblast, který se pak organizuje v placentu. Placenta zajišťuje nutriční spojení mezi embryem a krevním oběhem matky a též produkuje řadu hormonů (estrogeny, hcg, gestageny (progestiny), placentární laktogeny). Během těhotenství se postupně zvyšují plazmatické hladiny estradiolu, estronu a estriolu. V největší míře se tvoří estriol a v jeho tvorbě se odráží řada fetoplacentárních funkcí. Fetální nadledvina produkuje DHEA a DHEA-sulfát, které se ve fetálních játrech konvertují na 16α-hydroxyderiváty. Ty pak placenta mění na estriol, a ten dále putuje přes placentární oběh do matčiných jater, kde nastává konjugace na glukoziduronáty a pak exkrece ledvinami do moče. Stanovení vylučování estriolu močí se používá ke sledování řady procesů vznikajících mezi matkou a plodem. [27] 3.3 Hormonální antikoncepce Pro klinické použití je nyní dostupné veliké množství orálních antikoncepčních prostředků obsahujících estrogeny nebo gestageny (nebo oboje). Tyto přípravky se různí v chemickém složení a jak je možné očekávat, mají mnohé vlastnosti společné, ale jsou zde

32 33 rovněž rozdíly. Hlavními kritérii pro hodnocení jednotlivých metod ženské antikoncepce je účinnost a tolerance. Mechanizmus působení p.o. kontraceptiv, jehož cílem je zabránit oplození vajíčka, spočívá v blokádě ovulace útlumem produkce hypofyzárních gonadotropinů vlivem negativní zpětné vazby; dalším mechanizmem je ovlivnění cervikálního hlenu, endometria a vejcovodů, které brání průchodu a nidaci vejce. Kontracepční účinnost je zaručena působením gestagenů; estrogeny zajišťují především pravidelnost menstruačního cyklu. Vývoj hormonálních antikonceptiv je určen základním požadavkem: při zachování antikoncepčního působení přivádět do organizmu ženy co nejmenší množství hormonů, a tím snížit na minimum nežádoucí vedlejší účinky. Jako orální antikoncepční prostředky se používají dva typy preparátů: Monofázické, bifázické a trifázické kombinace estrogenů a gestagenů a gestageny bez průvodního podávání estrogenů. [12] Od podávání přípravků, které pro první polovinu cyklu obsahovaly pouze čistý estrogen, se pro výrazné nežádoucí účinky již upustilo, takže ve všech preparátech mono-, bi- i tri-fázických se od 1. dne menstruačního cyklu až do 21. dne podává kombinace estrogenu a gestagenu. Kromě u monofázického typu se u dvou- a tří-fázových přípravků mění v průběhu cyklu poměr používaných dávek obou komponent. Po tomto období následuje 7 dnů přestávka v aplikaci účinných látek. Pro přehlednost aplikace se do konce cyklu podávají neúčinné preparáty, aby mohla žena začít s novým balením nový čtyřtýdenní cyklus antikoncepce. Nejužívanějším estrogenem v kombinovaných antikoncepčních přípravcích je ethinylestradiol (Ethinylestradiolum); ve starších přídavcích byl podáván především mestranol (Mestranolum). Mezi používané gestageny patří norethisteron (Norethisteronum) a levonorgestrel (Levonorgestrelum). V novodobějších přípravcích jsou obsaženy progestiny III. generace, nejčastěji desogestrel (Desogestrelum), gestoden (Gestodenum) a norgestimat (Norgestimatum), které mají příznivé účinky na spektrum lipidů. Dále je to např. Nomegestrolacetát (Nomegestroli acetas, LUTENYL, tbl.), cyproteron-acetát a drospirenon (Drospirenonum, YADINE, drg.) používaný zejména v poslední době. Negativní účinky Při podávání p.o. kontracepce se uvádí celá řada nažádoucích účinků, které mohou být nejen nepříjemné, ale mohou vést i k dlouhodobějším poruchám. Např. napětí prsů,

33 34 změny tělesné hmotnosti, depresivní nálady, poruchy libida, žaludeční obtíže, bolesti hlavy aj. Z dlouhodobějších a závažnějších nežádoucích příznaků se uvádí zvýšení krevního tlaku, poruchy funkce jater a nepříznivé ovlivnění spektra plazmatických lipidů. Při otěhotnění v důsledku selhání steroidní kontracepce hrozí riziko vzniku vrozených vývojových vad plodu. Pozitivní účinky Jako pozitivní rysy terapie p.o. kontraceptivy se uvádějí pravidelnost menstruačního cyklu, odstranění dysmenorey a snížení výskytu ovariálních cyst. Protože přípravky pro p.o. kontracepci představují také hormonální substituční léčbu, lze některé z nich použít k úpravě menstruačního cyklu a u žen v klimakteriu k substituci chybějících ženských hormonů. [36] 4. Estrogeny v životním prostředí Úvod Potenciál určitých chemických látek ovlivňovat endokrinní systémy a následně reprodukci a vývoj lidské a zvířecích populací, je v současné době velmi dobře poznán. Existují významné důkazy o tom, že populace lidské i volně žijících organizmů byly a jsou škodlivě ovlivňovány expozicí chemickými látkami v prostředí, což je potvrzeno především modulací různých endokrinních systémů. Řada vědeckých studií z poslední doby popisuje endokrinní abnormality u specifických populací ryb, ptáků, savců i člověka. [16] Steroidní hormony jsou člověku i živým organizmům vlastní a jsou nezbytné pro plnění nejrůznějších funkcí v těle. Do prostředí jsou vylučovány metabolizmem a právě tehdy mohou představovat riziko nejen pro organizmy, ale i pro lidskou populaci, zvláště dostanou-li se do potravního řetězce. Mezi estrogeny patří i látky synteticky vyrobené, které se používají k nejrůznějším účelům, zejména jako antikonceptiva a k léčbě nemocí spojených s hormonálními poruchami. Nezanedbatelným zdrojem látek estrogenní povahy mohou být odpady produkované z živočišných farem (dobytčích a prasečích). Odpadní vody z městských čistíren, ale i odpady z čistíren průmyslových, zemědělské odpadní vody, či jejich úniky, přidávají velké množství exogenních sloučenin do vodních ekosystémů. Bylo prokázáno, že látky s estrogenní aktivitou, obsažené ve vodním prostředí, mohou ovlivňovat faunu a jsou hlavním původcem feminizace ryb. Průzkumy ukázaly, že hlavními látkami představujícími riziko pro populace organizmů