Marko Samardžija*, Nikolina Kralj i Jelka Pleadin
Dr. sc. Marko SAMARDŽIJA*, dr. med. vet., redoviti profesor (dopisni autor, e-mail: smarko@vef.hr), Veterinarski fakultet, Sveučilišta u Zagrebu, Hrvatska; Nikolina KRALJ, dr. med. vet., Hrvatska; dr. sc. Jelka PLEADIN, dipl. ing. biotehnol., znanstvena savjetnica, naslovna izvanredna profesorica, Hrvatski veterinarski institut, Zagreb, Hrvatska
UvodSinteza, izlučivanje i mehanizam djelovanja estrogenaFiziološki učinci i razine u organizmuTerapeutska primjena estrogena u životinjaUporaba estrogena u anaboličke svrhePojavnost estrogena u hrani i toksični učinci na ljudeAnalitičke metode i zakonodavstvoZaključakSažetakLiteraturaAbstract
Uvod
H ormoni su dio endokrinog sustava koji se prirodno sintetiziraju u organizmu i nalaze se u biološkom materijalu životinja i ljudi, a predstavljaju kemijske tvari koje nastaju u žlijezdama i tkivima iz kojih se prenose krvlju do drugih tkiva i organa u organizmu, gdje potom prouzroče specifične reakcije. Hormoni su važni za održavanje homeostaze u organizmu kako bi se izbjegla metabolička neuravnoteženost i bolesti kao posljedice takvog stanja. Mogu biti endogenog (sintetizirani u organizmu) i egzogenog (unešeni u organizam) podrijetla te prirodni i sintetički. Spolni hormoni su tvari koje se ponajprije izlučuju iz muških i ženskih spolnih žlijezda; testisa i jajnika, a mogu se izlučivati i iz drugih tkiva.Estrogeni su skupina steroidnih hormona čiji su učinci otkriveni u prvoj polovici 20. stoljeća. Estrogeni hormoni su: estradiol, estron, estriol i epistriol, od kojih su najviše ispitivane koncentracije estradiola, estrona i estriola u različitih životinjskih vrsta (Guyton i Hall, 2006.).
Glavni, najaktivniji i najzastupljeniji su estradiol (17ß-estradiol) i estron.
Estrogene hormone izlučuju jajnici, ali se mogu izolirati i iz placente, testisa i adrenalnih žlijezda (Samardžija i sur., 2015.). Estrogenska aktivnost ß-estradiola je 12 puta veća od aktivnosti estrona, a 80 puta veća od aktivnosti estriola. Ove relativno izražene aktivnosti upućuju na to da je ukupni estrogenski učinak 17ß-estradiola obično mnogo puta veći od zajedničkog učinka ostalih dvaju estrogena, premda se ne mogu zanemariti ni estrogenski učinci estrona (Guyton i Hall, 2006.).Estrogeni se izlučuju u manjim količinama u razdoblju prije spolne zrelosti, da bi se tijekom spolne zrelosti količina povećala do 20 puta. Tada djeluju na proliferaciju stanica i rast tkiva u svim organima vezanim uz primarna spolna obilježja i rasplođivanje (spolni organi, mliječna žlijezda). Uz to sudjeluju u procesima vezanim uz formiranje sekundarnih spolnih karakteristika (razvoj kostura, dlake, metabolizma masti, odlaganje bjelančevina, sinteze i akumuliranja RNK i bjelančevina) (Samardžija i sur., 2010.). Estrogen, poput testosterona, direktno i indirektno utječe na pojačano zadržavanje dušika u organizmu te povećanu sintezu proteina (Meyer, 2001., Stephany, 2010., Pleadin i sur., 2011.a).
Primarna funkcija spolnih hormona u organizmu je usmjerena na reprodukcijski sustav, ali ove tvari djeluju i na rast mišićnog tkiva i bolju iskoristivost hrane tijekom hranidbe životinja te time i povećanje prinosa tovnih životinja, što je rezultiralo njihovom primjenom u anaboličke svrhe na farmskim životinjama (Pleadin i Bogdanović, 2016.).
Sinteza, izlučivanje i mehanizam djelovanja estrogena
Folikularne stanice koje okružuju Graafov folikul izlučuju estrogene u folikularnu tekućinu, a potom u krvotok (Kozarić, 1997.).
U plazmi, estradiol je u velikoj mjeri vezan za albumine i transportne proteine, a samo mali dio je slobodan i biološki aktivan. Eliminacija estrogena podrazumijeva konverziju u manje aktivne estrogene, kao što su estron i estriol. Jetra imaju glavnu ulogu u inaktivaciji steroida i u njoj estrogeni podliježu reduktivnoj inaktivaciji i konjugaciji sa sulfatom ili glukuronskom kiselinom. Pritom žuč predstavlja važan put izlučivanja estrogena kod svih domaćih životinja, dok ga urin sadrži u manjim količinama. Estron je glavni urirnarni estrogen kod krmača i razina mu doseže maksimum približno u vrijeme pojave estrusa.
Estrogeni se prenose krvlju do ciljnih tkiva i organa, uglavnom vezani na albumine i globuline plazme. Ta veza hormona i bjelančevina plazme toliko je slaba da se oni brzo, otprilike kroz 30 minuta, otpuštaju u tkiva te djeluju preko receptora. Postoje dvije vrste staničnih estrogenskih receptora, a to su ER-alfa i ER-beta. ER-alfa receptori se nalaze u maternici, testisima, bubrezima, jetri i srcu. ER-beta receptori nalaze se u jajnicima, prostati, plućima, gastro-intestinalnom i hematopoetskom sustavu te središnjem živčanom sustavu (Saunders i sur., 2000.).
Fiziološki učinci i razine u organizmu
U većini domaćih životinja estrogen, uz određene razine progesterona, izaziva manifestaciju estrusa promjenom ponašanja (Emea, 1999.). Takve životinje postaju nemirnije, slabije jedu, a u krava pada produkcija mlijeka. Stidnica postaje edematozna, hiperemična, a cervikalna sluz postaje viskozna.
Estrogen potiče osteoblaste kroz aktivaciju paratireoidnog hormona (PTH) i oslobađanje kalcitonina. Estrogen potiče sintezu eritrocita, ali pri dugotrajnoj primjeni može dovesti do aplastične anemije. Potiče jetrenu biosintezu brojnih endogenih proteina kao što su: tiroid (TBG), steroidni globulini (CBG, SSBG), angiotenziogen, albumin, fibrinogen i protrombin. Estrogen povećava sintezu jetrenog LDL receptora, snižava razinu kolesterola u plazmi (zajedno s T4 hormonom i inzulinom). Estrogen, za razliku od progesterona, prouzroči perifernu vazodilataciju djelovanjem vazodilatatora dušikovog oksida (NO) (Bruce i Porterfield, 2013.).
Fiziološke razine spolnih hormona u plazmi variraju ovisno o vrsti životinje, kategoriji, spolu i dobi (Heitzman, 1993.).
Njihova koncentracija ovisna je i o spolnoj zrelosti životinje, prisutnosti hormona u hrani (fitoestrogeni) te općih uvjeta uzgoja. Pojava estrusa, a time i koncentracija spolnih hormona, može biti uvjetovana različitim vrstama biljaka iz krmiva, tj. estrogenog učinka pojedinih sastojaka biljaka, poput izoflavona i laktona rezicilne kiseline. Ujedno, steroidni hormoni su dio endokrinog sustava i u fiziološkim okvirima ih nalazimo u biološkom materijalu životinja.
Budući da je fiziološka prisutnost i varijabilnost razina ovih hormona povezana s mnogim faktorima ta činjenica otežava dokazivanje korištenja tih tvari u anaboličke svrhe, budući da je teško točno odrediti fiziološke razine određenih spolnih hormona u pojedinim kategorijama životinja (Pleadin i sur., 2011.b). Za određivanje koncentracije hormona u biološkom materijalu, svi podatci o životinjama i anamneza trebaju se uzeti u obzir pri procjeni terapeutskih ili anaboličkih razina te potom povišene razine dovesti u moguću poveznicu sa zlouporabom ovih tvari kao anabolika, odnosno promotora rasta u farmskih životinja (Van der Wal i Berende, 1983., Pleadin i sur., 2011.a).
Terapeutska primjena estrogena u životinja
Koncentracija 17ß-estradiola pada nakon ovarijohisterektomije u kuja, što rezultira opuštanjem uretralnog sfintera kroz 3-6 mjeseci. Trenutačno nema dopuštenog lijeka za liječenje inkontinencije životinja, a većina humanih pripravaka se povlači s tržišta zbog toksičnosti i kancerogenosti.
U tabeli 1 prikazana je primjena lijekova koji se koriste u liječenju urinarne inkontinencije (Merck, 2016.).
U životinja tretiranih DES-om javlja se supresija koštane moždine, a klinički se očituje trombocitopenijom i potencijalno fatalnom aplastičnom anemijom. Ujedno, javljaju se alopecije, cistične promjene na jajnicima, cistična hiperplazija endometrija, piometra, prolongirani estrusi i neplodnost. Hematopoetska toksičnost u mačaka je vrlo rijetka. U mužjaka se urinarna inkontinencija liječi testosteronom, ali generalno, njegov učinak je slabiji nego terapijski učinak estrogena u ženki (Anonymus, 2012.).
Uporaba ovih tvari u svrhu liječenja se smanjila (reproduktivni poremećaji i graviditet) zbog moguće kumulacije u jestivim tkivima farmski životinja, prisutnosti njihovih rezidua u proizvodima animalnog podrijetla te njihovog štetnog utjecaja na ljudsko zdravlje. Rezultati istraživanja ujedno pokazuju i da utjecaj egzogenih prirodnih hormona na fiziološke procese u organizmu ovisi o unesenoj količini u odnosu na prirodnu razinu, a ukoliko se primjenjuju na životinjama u propisanoj terapeutskoj dozi njihovi ostatci u mesu su niski i općenito ne predstavljaju opasnost po zdravlje potrošača (Pleadin i sur., 2013.).
Uporaba estrogena u anaboličke svrhe
Anabolici ujedno djeluju na način da smanjuju količinu masnog tkiva zbog stimulacije lipolitičkih procesa (Lone, 1997., Anderson i sur., 2005.). Njihov se nalaz u krvi ne može smatrati dokazom ilegalne primjene odnosno zlouporabe, budući su u organizmu prisutni u fiziološkim razinama (Pleadin i sur., 2009.).
U prošlosti su 17β-estradiol, testosteron, progesteron i sintetski steroidi korišteni kao promotori rasta u obliku različitih implantata, tableta s estradiolom ili u kombinaciji estradiola i testosterona (Samardžija i sur., 2015.).
Njihova uporaba u anaboličke svrhe je, međutim, zabranjena zbog utvrđenog štetnog utjecaja na zdravlje životinja i ljudi (Council Directive 1996/22/EC; Council Direktive 2003/74/EC).
Stilbeni i njihovi derivati (soli i esteri) kao sintetski steroidni hormoni nekada su se koristili tijekom tova životinja, naročito goveda. Najznačajnija je bila uporaba DES-a, kojim je peroralno ili putem injekcije tretirana stoka u svrhu povećanja tjelesne mase i smanjenja masnog tkiva. Brojna toksikološka istraživanja su pokazala da je DES jaki mutagen, teratogen i kancerogen (Martin i sur., 1978., Robboy i sur., 1982.) te je 1981. godine od strane Europske komisije uslijedila zabrana uporabe stilbena, njihovih derivata, soli i estera te tireistatskih tvari za tov životinja (Council Directive 81/602/EEC). Koristio se u i humanoj medicini gdje se davao trudnicama u cilju smanjenja komplikacija u trudnoći. Istraživanja su potvrdila da DES može prouzročiti rijetki vaginalni tumor kod djevojaka i mladih žena koje su bile izložene ovom anaboliku in utero. Način primjene sintetičkih steroida koji se koriste kao promotori rasta prikazan je u tabeli 2.
Samo u plazmi gravidnih krava ili ilegalno tretiranih goveda koncentracija 17ß-estradiola može se kretati od 0,1 do 1 ng/mL (Hoffman i Evers, 1986.). Kako bi se mogla ustvrditi povećana razina 17ß-estradiola potrebno je poznavati fiziološke razine tog hormona u životinja. Fiziološke razine u pojedinih životinjskih vrsta s obzirom na spol i dob istražuju brojne studije, ujedno i razine 17ß-estradiola u liječenih životinja (Pleadin i sur., 2011.b, Samardžija i sur., 2015.).
Pojavnost estrogena u hrani i toksični učinci na ljude
Potencijalan izvor estrogenih metabolita je mlijeko koje se konzumira diljem svijeta. Koncentracija estrogena u mlijeku povezana je s količinom mliječne masti i fazi gravidnosti krave. Utvrđeno je da je koncentracija estrogena u drugoj polovici graviditeta bila veća od onih u ranom graviditetu (Asif, 2013.). Ispitivanjem prehrambenih navika i drugih rizičnih faktora za razvoj karcinoma kod žena u menopauzi utvrđeno je da rizik pojavnosti karcinoma jajnika povezan s konzumacijom mliječnih proizvoda.
Nedavna istraživanja o početku puberteta pokazuju trend ranijeg spolnog sazrijevanja djevojčica, a nekolicina izvješća povezuje raniju pojavu menarhe s povećanjem indeksa tjelesne mase (IBM).
Među raznim prehrambenim namirnicama, kravlje mlijeko i sir su imali najveću korelaciju s pojavom i smrtnosti navedenih karcinoma (Maruyama i sur., 2010.).
Izloženost ljudi, prvenstveno predpubertetske djece egzogenim estrogenima, posebno zabrinjava znanstvenike. U predpubertetske djece izlučuje se mala količina estrogena te je serumska koncentracija 17ß-estradiola ispod granice detekcije (< 2 pg/mL). Upravo zbog toga izlaganje već niskim količinama estrogena može imati utjecaj na rast i sazrijevanje predpubertetske djece. S obzirom na utjecaj egzogenog estrogena na predpubertetsku djecu, autori su naročito zabrinuti zbog široke potrošnje mlijeka dobivenog od gravidnih krava (Maruyama i sur., 2010.).
Plijesni iz roda Fusarium vrlo često kontaminiraju hranu za životinje, budući su krmiva (kukuruz, pšenica i ječam) koje se uzgaja u umjerenoj klimi s vlažnim vremenskim uvjetima učestalo kontaminirana ovim plijesnima, a one produciraju fuzarijske mikotoksine. Vrsta F. graminearum producira zearelenon, lakton rezocilne kiseline (RALs), koji je jedini poznati mikotoksin s primarnim estrogenim učinkom u organizmu, budući se veže na 17ß-estradiolske receptore. Zearalenon, međutim, nije jaki estrogen i ima djelovanje 2-4 puta slabije od 17β-estradiola (Merck, 2016.). O reziduama različitih metabolita steroida dostupno je vrlo malo podataka, unatoč činjenici da metaboliti također mogu imati biološku aktivnost u organizmu (Andersson i Skakkebaek, 1999.).
Analitičke metode i zakonodavstvo
U cilju spriječavanja zlouporabe tvari s estrogenim učinkom kao anabolika u stočarskoj proizvodnji neophodno je provođenje sustavnog monitoringa i kontrole ostataka ovih tvari u svim fazama proizvodnje hrane životinjskog podrijetla.
Analize anabolika pri tom se provode temeljem propisanih zakonskih odredbi i korištenjem suvremenih analitičkih metoda u njihovoj detekciji. Analitičke metode koje se koriste u određivanju anabolika trebaju prethodno biti validirane kako bi se dokazalo da ispunjavaju potrebne zahtjeve u pogledu njihove primjene.
Prethodna istraživanja su pokazala da se pri korištenju komercijalno dostupnih imunoenzimskih kitova za ELISA metodu postiže vrlo niski limit detekcije, odnosno vrlo visoka osjetljivost metode, brza i jednostavna analiza uzoraka, niska cijena analiza, ali ujedno i nedovoljna specifičnost zbog „cross-reaktivnosti“ spoja s njegovim metabolitima i stereoizomerima (Pleadin i sur., 2011.a).
U slučaju sumnje na pozitivni rezultat, isti se mora dokazati jednom od potvrdnih metoda s obzirom da one daju informacije o kemijskoj strukturi analita.
Kao prikladne potvrdne metode, koje udovoljavaju zadanim kriterijima i omogućuju selektivno određivanje ostataka anabolika, mogu se koristiti tekućinska kromatografija (LC) ili plinska kromatografija (GC) uz dokazivanje spekrometrijom masa (MS) te tekućinska kromatografija (LC) ili plinska kromatografija (GC) uz dokazivanje infracrvenom (IR) spektrometrijskom detekcijom (Stolker i Brinkman, 2005.). Analize tvari s anaboličkim učinkom provode se sukladno odredbama Pravilnika o provođenju analitičkih metoda i tumačenju rezultata (NN 2/2005) te se rezultati analiza u ovisnosti o ispitivanom parametru uspoređuje s najvećom dopuštenom količinom (NDK) ili najmanjom zahtjevnom granicom učinkovitosti izvedbe metode (MRPL), odnosno u slučaju prirodnih hormona s obzirom na fiziološku razinu (Pleadin i sur., 2009.).
Zaključak
Sažetak
S polni hormoni dio su endokrinog sustava ljudi i životinja i kao takvi nalaze se fiziološki u biološkim materijalima (krv, mlijeko, meso).
Fiziološke razine estradiola variraju ovisno o vrsti životinje, pasmini, dobi, spolu, hranidbi te načinu držanja. S obzirom na navedene čimbenike teško je odrediti fiziološke razine spolnih hormona u različitim kategorijama farmskih životinja. Nužno je poznavati fiziološke razine hormona da bi se lakše kontrolirala ilegalna uporaba hormona u anaboličke svrhe. Prepoznajući toksični i potencijalno kancerogeni učinak egzogenih hormona Europska unija je zabranila njihovo korištenje, a zabranjeni su i u Republici Hrvatskoj. Kontrola uporabe anabolika u RH se provodi putem Državnog programa monitoringa rezidua (DPMR) propisanog od strane Ministarstva poljoprivrede kao nadležnog tijela.
Ključne riječi: estrogeni, terapijska primjena, toksični učinci, ljudsko zdravlje
Literatura [… prikaži]
Oestrogens in Foods of Animal Origin and Their Impacts on Human Health
Marko SAMARDŽIJA, DVM, PhD, Full Professor, Faculty of Veterinary Medicine University of Zagreb, Croatia; Nikolina KRALJ, DVM, Croatia; Jelka PLEADIN, BSc, PhD, Scientific Advisor, Associate Professor, Croatian Veterinary Institute, Zagreb, Croatia
S ex hormones are part of the endocrine system of animals and humans, and as such they are physiologically present in biological materials (blood, milk, meat). Physiological levels of oestradiol vary widely depending on the species of animal, breed, age, sex, nutrition and housing. Due to these factors, it is difficult to determine the physiological levels of sex hormones in different categories of farm animals. It is necessary to know the physiological levels of hormones in order to control the illegal use of hormones for anabolic purposes. Recognizing toxic and potentially carcinogenic effects of exogenous hormones, the European Union has banned their use and thus they are also prohibited in the Republic of Croatia. The control of the use of anabolic steroids in the Republic of Croatia is carried out by the National Residue Monitoring Program (DPMR) regulated by the Ministry of Agriculture.
Key words: Estrogens, Therapeutic use, Toxic effect, Human health