Marko Samardžija, Bojana Vudrag i Jelka Pleadin Dr. sc. Marko SAMARDŽIJA, dr. vet. med., redoviti profesor, Veterinarski fakultet, Zagreb; Bojana VUDRAG, dr. med. vet.; dr. sc. Jelka PLEADIN, dipl. ing. biotehnol., znanstvena savjetnica, docentica, Hrvatski veterinarski institut, Zagreb
Prof dr. sc. Marko SamardžijaSpolni hormoni 17β-estradiol, progesteron i testosteron su kemijske tvari steroidne strukture koje se prirodno proizvode u tijelu ljudi i životinja te imaju niz važnih funkcija u organizmu.
Sintetiziraju se u spolnim žlijezdama te djeluju aktivacijom specifičnih gena. Osim utjecaja na razvoj spolnih karakteristika i reprodukciju, spolni hormoni djeluju i na pojačani rast (Griffin i Wilson, 1998., Meyer, 2001.). Fiziološke razine spolnih hormona u životinja variraju ovisno o brojnim čimbenicima, kao što su: vrsta, pasmina, spol i dob, spolna zrelost, kao i uvjeti uzgoja (Heitzman, 1994., Schilt i sur., 1996.). Na razinu spolnih hormona mogu utjecati i mnoge biljne vrste, odnosno njihovi metaboliti koje se nalaze u hrani za životinje i koriste u hranidbi farmskih životinja, kao što su: izoflavoni, laktoni rezorcilne kiseline, kumestani, itd. (Barnes, 2010.). Uzimajući u obzir sve navedene čimbenike vrlo je teško ustvrditi standardne fiziološke razine ovih hormona.
Spolni se hormoni mogu koristiti u liječenju životinja, a primjenjuju se u stočarskoj industriji kao pospješivača rasta, odnosno tvari s anaboličkim učinkom (Arts i sur., 1991.). Njihovom uporabom na farmskim životinjama u anaboličkim dozama dobiva se meso boljih organoleptičkih svojstva s većim udjelom mišićnog tkiva i manjim udjelom masnog tkiva (Lone, 1997., Deshpande, 2002., Stephany, 2010.) uz ostvarenje povećanog rasta i prinosa u proizvodnji mesa (Meyer, 2001.).
Anabolički se učinak ostvaruje direktnim i indirektnim mehanizmom djelovanja i pritom rezultirajući zadržavanjem dušika i pojačanom sintezom proteina (Van Der Wal i Berende, 1983., Meyer, 2001.). Upravo je takav učinak ovih tvari u prošlosti bio izazov za njihovu nelegalnu primjenu. Učinkovitost ovisi o vrsti, pasmini, starosti i reproduktivnom statusu životinje te načinu primjene hormona (Michel i Baulieu, 1980.), a rast može biti povećan i do 20% (Meyer, 2001.). Estrogeni u formi 17β-estradiola ili estradiol benzoat-a najviše su bili korišteni, a progesteron, testosteron i pojedini sintetski hormoni općenito korišteni u kombinaciji s estrogenima, najviše u obliku tableta te implantata (Andersson i Skakkebaek, 1999.).
Budući da kontinuirana primjena spolnih hormona na farmskim životinjama može dovesti do kumulacije rezidua u proizvodima životinjskog podrijetla te štetnih posljedica za zdravlje ljudi (Lone, 1997., FAO/WHO, 2000.).
Njihova uporaba, kao i ostalih tvari s anaboličkim učinkom u Europskoj uniji je zabranjena. Terapeutska uporaba ovih tvari ograničena je na primjenu kod poremećaja u reprodukciji i tijekom gravidnosti (El-Zarkouny i Stevenson 2004., Alnimer i Huseina, 2007., Colazo i sur., 2007.). S obzirom da su spolni hormoni dio endokrinog sustava i nalaze se u biološkom materijalu životinja u fiziološkim razinama, njihov nalaz u životinjskim tkivima i tekućinama nije pouzdan dokaz nelegalne uporabe, a variranje razina s obzirom na brojne čimbenike otežava identifikaciju zlouporabe ovih tvari u anaboličke svrhe i određivanje granice za poduzimanje mjera od strane nadležnih tijela (Le Bizec i sur., 2009.). Kako bi se moglo sa sigurnošću procijeniti radi li se o fiziološkoj razini hormona ili o njihovoj povišenoj razini zbog zlouporabe, uz podatke o razinama u biološkom materijalu, potrebno je uzeti u obzir i podatke o životinji, kao i anamnestičke podatke (Pleadin i sur., 2011.a, Pleadin i sur., 2011.b).
Ovaj rad daje pregled svojstava prirodnih spolnih hormona: 17β-estradiola, progesterona i testosterona; njihovih fizioloških razina u različitih farmskih životinja; uporabe u terapeutske svrhe te zlouporabe kao tvari s anaboličkim učinkom u cilju poboljšanja rasta, odnosno ostvarenja većih prinosa i profita u stočarskoj industriji.
Pod nazivom spolni hormoni podrazumijevaju se tvari koje primarno sintetiziraju spolne žlijezde. Ove tvari uključene su u endokrinu regulaciju rasta te razvoj spolnih karakteristika u životinja i ljudi (Slika 1).Slika 1. Učinci estrogenih i androgenih spolnih hormona u organizmu (Meyer, 2001.) Poznato je da se spolni hormoni mogu izlučivati i iz drugih tkiva osim žlijezda te da osim reproduktivnih imaju i brojne druge učinke u organizmu. S obzirom na njihovu kemijsku strukturu, a donekle i njihovu fiziološku aktivnost, prirodni hormoni se obično klasificiraju u četiri grupe: androgeni, estrogeni, progestini i relaksini (Dukes, 1975.). Postoje dvije vrste spolnih hormona jajnika: estrogeni i progestini. Estrogeni uglavnom potiču proliferaciju i rast specifičnih tjelesnih stanica te su odgovorni za razvoj većine sekundarnih ženskih spolnih obilježja.
Progestini sudjeluju u konačnoj pripremi maternice za trudnoću i mliječnih žlijezda za laktaciju (Guyton i Hall, 2006.). Najvažniji estrogen je hormon 17β-estradiol, a najvažniji progestin je progesteron.
17β-Estradiol predstavlja najvažniji hormon u razvoju sekundarnih ženskih spolnih obilježja. Izlučuju ga jajnici i žuto tijelo, ali u manjoj količini i testisi.
Povećane količine ovog hormona prouzroče feminizaciju kod muškaraca, ginekomastiju i tumore, a u nekim slučajevima povišene razine utvrđene su i kod ciroze jetre. 17β-estradiol ima indirektan i direktan utjecaj na pojačano zadržavanje dušika i povećanu sintezu proteina (Van der Wal i Berende, 1983.) Utjecaj ovog hormona na rast životinja ostvaruje se neposrednom stimulacijom povećanja mišićne mase preko estrogenih receptora (Meyer i Rapp, 1985., Meyer, 2001.). Najveći broj istraživanja toksičnosti prirodnih steroidnih hormona govori o 17β-estradiolu i povezano je s njegovim hormonskim djelovanjem, a njegovi kancerogeni i teratogeni učinci dokazani su kod brojnih životinjskih vrsta. Oralna i parenteralna primjena 17β-estradiola, u ovisnosti o dozi i trajanju izloženosti, može prouzročiti povećanu pojavljivost tumora u pokusnih životinja i to u tkivima s visokom koncentracijom specifičnih hormonskih receptora (uterus, vagina, cerviks, dojka), uključujući tumore hipofize, kostiju i jetre (Zimmerman, 1998.).
Rast mliječnih žlijezda, kornifikacija vaginalnog epitela i slični toksični učinci pokazatelji su morfoloških promjena. Iako su biokemijske promjene prouzročene 17β-estradiolom (promjene u genskoj ekspresiji, prijenos signala i regulacija staničnog ciklusa) mnogo suptilnije od morfoloških zasigurno jednako su važne.
Testosteron je najvažniji prirodni androgen. Izlučuje se u testisima i stimulira razvoj muških spolnih žlijezda i spolnih karakteristika, povećava libido i sintezu proteina te utječe na ponašanje (Griffin i Wilson, 1998., Cergolj i Samardžija, 2006.). Testosteron se najčešće primjenjuje u kombinaciji sa 17β-estradiolom. Koristio se u stočarskoj proizvodnji u obliku ušnih implantanata da bi se povećao rast životinja i iskoristivost hrane. Istraživanja su pokazala da pojava tumora i drugih promjena u životinja koje su bile tretirane ovim hormonom ima isključivu vezu s njegovim hormonskim djelovanjem.
U kombinaciji sa 17β-estradiolom ima kancerogeno djelovanje i može prouzročiti mutacije gena u teladi (Toffolatti i sur., 2006.).
Progesteron je ženski spolni hormon koji se izlučuje u jajnicima.
U manjim ga koncentracijama ima i kod muškaraca. Progesteron induciraprelaza k endometrija u fazu izlučivanja, povećava viskoznost cervikalne sluznice, bazalnu temperaturu tijela i djeluje na razvoj mliječnih žlijezda u grudima.
Njegova primjena u veterinarskoj medicini je slična kao i primjena testosterona. Nakon peroralne primjene uglavnom je nedjelotvoran, jer ima slabu bioiskoristivost. Koristi se u stočarskoj proizvodnji u obliku ušnih implantanata.
Toksični učinci kao što su: tumori jajnika, mliječne žlijezde, vagine i uterusa javljaju se zbog dugotrajne primjene ovog hormona (Carr, 1998.).
Poznato je da fizološke razine spolnih hormona u tjelesnim tekućinama i tkivima životinja variraju o ovisnosti o životinjskoj vrsti, pasmini, spolu i dobi. Steroidni hormoni prelaze iz krvi u mlijeko, a razina prijenosa ovisi i o brojnim čimbenicima, kao što je: vrsta sisavca i hormona, koncentracija hormona u krvi, molekularna masa, relativna topljivost u vodi i lipidnoj fazi u tkivu i tjelesnim tekućinama te o nekim drugim svojstvima. Stoga se u primjeni na farmskim životinjama svakako u obzir treba uzeti fiziološka razina hormona i njihovih metabolita, kao i činjenica da razine uveliko variraju.
Literaturni podatci pokazuju da u krava razine 17β-estradiola variraju ovisno o fazi ciklusa te o gravidnosti.
Podatci za negravidne junice pokazujuvri jednosti u plazmi od 0,3 do 2,2 ng/L (Nakada i sur., 2000.). Značajno veće razine utvrđene su u gravidnih krava u rasponu od 52 do 277 ng/L, uz variranje po danima prije teljenja (Heitzman i sur., 1979.). U istraživanju Shafie i sur. (1982.) određena je koncentracija 17β-estradiola u plazmi s maksimalnom vrijednosti od 20 ng/L tijekom folikularne faze ciklusa te značajna ovisnost razine 17β-estradiola i o godišnjem dobu. Samo u plazmi gravidnih krava ili plazmi nelegalno tretiranih životinja utvrđene su koncentracije 17β-estradiola veće od 100 ng/L (Hoffmann i Evers, 1986.).
Propisane razine 17β-estradiola za poduzimanje mjera zbog sumnje na zlouporabu definirane su Direktivom Vijeća 1996/22/EC i odnose se na plazmu goveda, a podijeljene su po dobi i spolu životinja. Kako bi se isključila mogućnost dobivanja velikog broja lažno pozitivnih rezultata, granica pri kojoj se poduzimaju mjere za 17β-estradiol u plazmi, za oba spola i sve dobne skupine goveda, postavljena je na nešto veću razinu u odnosu na prosječne fiziološke razine i to do najviše 40 ng/L za negravidna i 4000 ng/L za gravidna goveda (Heitzman, 1994.). Koncentracije ovog hormona u plazmi goveda veće od navedenih upućuju na zlouporabu u anaboličke svrhe.
Koncentracije progesterona u plazmi goveda kreću se u rasponu od 0,2 do 8 ng/mL, a tijekom gravidnosti u rasponu od 8 do 12 ng/mL (EMEA, 1999.). Kod ženske teladi dopuštena razina progesterona je 0,4 ng/mL, a kod muške teladi 0,1 ng/mL.
Kod koza, progesteron se metabolizira u mliječnim žlijezdama, a metaboliti se uklanjaju putem venske cirkulacije, a ne putem mlijeka. Za razliku od koza, mliječne žlijezde krava ne sintetiziraju niti metaboliziraju progesteron. Progesteron koji se izlučuje putem mlijeka čini manje od 3% ukupne proizvodnje u organizmu koza i krava. Koncentracija progesterona je dva do četiri puta veća u mlijeku nego u plazmi, što se može objasniti njegovom relativno većom topljivošću u mastima u odnosu na vodeni medij u usporedbi s estrogenima i kortizolom. Koncentracija u mlijeku prelazi koncentraciju u krvi 4 – 5 dana prije teljenja. Količine progesterona koje se izlučuju prije porođaja u prosjeku su 31 μg/dan u mlijeku i 22 μg/dan u kolostrumu te 14 μg/dan tijekom rane laktacije (Erb i sur., 1977.).
17ß-Estradiol nakon peroralne primjene ima slabu bioiskoristivost zbog brze konjugacije i metaboličke transformacije u jetri te ga se primjenjuje u obliku supkutanih implantata. Estrogeni koče aktivnost osteoklasta u kostima te na taj način potiču njihov rast. U pubertetu, kad žena ulazi u reprodukcijsku dob, njezin je rast u visinu tijekom nekoliko godina ubrzan. No, estrogeni imaju još jedan snažan učinak na rast kostiju: oni prouzroče spajanje epifiza i dijafiza dugih kostiju. Taj je učinak estrogena u žena mnogo jači od sličnog učinka testosterona u muškaraca. Zbog toga rast u žena obično prestaje nekoliko godina prije nego u muškaraca. U žena, u kojih nedostaju estrogeni, epifize se s dijafizama ne spajaju u normalno vrijeme pa je visina takvih žena obično desetak centimetara veća od standardne visine zrelih žena (Guyton i Hall, 2006.).
Najvažniji ekstragenitalni efekt estrogena ustanovljen je u vezi s metabolizmom kosti. Injekcija velikih doza estradiola kod sisavaca može izazvati depoziciju kosti u medularnoj šupljini sve do inhibicije hematopoeze i pojave anemije. Općenito se smatra da estrogeni ubrzavaju osifikaciju epifiznih ploča dugih kostiju skeleta pa na taj način ograničavaju rast skeleta (Dukes, 1975.). Estrogeni imaju brojne metaboličke učinke. Potiču apoptozu osteoklasta i antagoniziraju osteoklastogene i proosteoklastične učinke paratiroidnog hormona (PTH) i interleukina-6 (IL-6), što sve dovodi do smanjenja resorpcije kostiju. Infekcije rodnice u djevojčica često se mogu izliječiti davanjem estrogena, jer se time povećava otpornost epitela rodnice.
Kontinuirano izlaganje egzogenom estrogenu dovodi do cistične hiperplazije endometrija.
Estrogeni povećavaju koagulabilnost krvi najvjerojatnije putem djelovanja na jetru kada rastu razine faktora II, VII, IX, X i plazminogena, a padaju razine antitrombina III i smanjuje se adhezivnost trombocita.
Kod dugoročne primjene estrogena smanjuju se razine plazmatskog renina, angiotenzin konvertirajućeg enzima i endotelina-1. Uočena je i smanjena eksrepsija AT-1 receptora za angiotenzin II. Pokazalo se da estrogeni imaju zaštitni učinak na razvoj ateroskleroze jer interferiraju s inicijalnim koracima (Guyton i Hall, 2006.). S vremenom se uspjelo sintetizirati steroidne hormone pa sintetički estradiol gotovo iste strukture, dietilstilbestrol (DES), ima jednaki biološki učinak, a kemijski je potpuno različit od prirodnih estrogena. DES je za uporabu u veterinarskoj medicini već godinama zabranjen zbog kancerogenog djelovanja (Samardžija i sur., 2010.).
Učinak 17ß-estradiola na rast životinja ovisi o vrsti životinje, dobi, spolu i primijenjenoj dozi te o unesenoj količini u odnosu na prirodnu razinu, a ukoliko se primjenjuje na životinjama u propisanoj terapeutskoj dozi njegovi ostatci u mesu su niski i ne predstavljaju opasnost po zdravlje potrošača (Pleadin i sur., 2013.).
Progesteron je ključan za pravilan spolni ciklus krave i junice, a nakon koncepcije glavni je hormon odgovoran za održavanje gravidnosti. Progesteron smanjuje izlučivanje GnRH i time sprječava ovulaciju tijekom lutealne faze spolnog ciklusa, a priprema i endometrij za prihvat (nidaciju) zametaka u razvoju te sprječava nekontrolirane kontrakcije muskulature maternice.
Progesteron se ubraja u prirodne gestagene zajedno sa 17α-hidroksi progesteronom, 20α-hidroksi progesteronom i 20ß-dihidro progesteronom. Korištenjem gestagena imitira se djelovanje žutog tijela, odnosno lutealna faza spolnog ciklusa. Gestageni se koriste uglavnom za sinkronizaciju skupine krava i junica za pripremu umjetnog osjemenjivanja i prilikom problema s otkrivanjem estrusa, mogu se koristiti u krava i junica koje imaju aktivne jajnike, ali i onih u anestriji. Plodnost u prvom estrusu nakon njihovog korištenja nije zadovoljavajuća. Razlog za to je, najvjerojatnije, otežan transport spermija zbog hormonalne neravnoteže nakon vađenja gestagena iz plotkinja. Koriste se sljedeći gestageni: implantati, injekcije, PRID spirale i CIDR spirale (Tomašković i sur., 2007.).
Primjena testosterona u veterinarskoj medicini slična je primjeni progesterona.
Nakon peroralne primjene je uglavnom nedjelotvoran, jer ima slabu bioiskoristivost pa se stoga koristi u stočarskoj proizvodnji u obliku ušnih implantanata (Pleadin i sur., 2011.a).
Istraživanja pokazuju da ukoliko se spolni hormoni primjenjuju na životinjama u propisanoj terapeutskoj dozi, njihovi ostatci u mesu su niski i ne predstavljaju opasnost za zdravlje potrošača (FAO/WHO, 2000., Pleadin i sur., 2011.,a, Pleadin i sur., 2012.).
Njihov utjecaj na fiziološke procese u organizmu ovisi o unesenoj količini u odnosu na prirodnu razinu (Andersson i Skakkebaek, 1999.).
Zbog poboljšanog prirasta i iskoristivosti hrane u farmskih životinja, egzogeni se spolni hormoni koriste u svijetu već oko pola stoljeća. Osim prirodnih spolnih hormona, tri sintetičke kemijske supstance s estrogenim (zeranol), gestagenim (melengestrol acetat) i androgenim (trenbolon acetat) djelovanjem često su se koristile u poticanju rasta stoke. Primjenom prirodnih hormona tijekom uzgoja farmskih životinja dobiva se meso boljih organoleptičkih svojstava, s manjom količinom masnog tkiva i većim udjelom mišićnog tkiva.
Kako bi se ustvrdila nelegalna primjena sintetičkih hormonskih pripravaka u farmskih životinja potrebno je poznavati fiziološke razine spolnih hormona u životinja. Međutim, budući da se spolni hormoni fizološki nalaze u organizmu, a njihova količina varira u ovisnosti o brojnim parametrima, prisutnost u tkivima i tekućinama ne upućuje automatski na nelegalnu uporabu u farmskih životinja. Stoga se u cilju valjane prosudbe provode brojnais traživanja o fizološkim razinama hormona u različitih životinjskih vrsta i u ovisnosti o brojnim čimbenicima (Pleadin i sur., 2011.b). Podatci pokazuju da je plazma najpouzdaniji matriks u detekciji razine hormona, ujedno i njihove terapeutske primjene ili zlouporabe u anaboličke svrhe, s vrlo niskim limitima detekcije hormona te stoga i predstavlja uobičajeni matriks nadzora (Scippo i sur., 1994., Pleadin i sur., 2011.b).
Istraživanja anaboličkog učinka te nadzor zlouporabe spolnih hormona u većini europskih zemalja najznačajnija su za 17β-estradiol i to zbog utvrđene najizraženije anaboličke aktivnosti ovog hormona, naročito u goveda i ovaca. U teladi, uporaba hormona započinje pri tjelesnoj težini od oko 65 kg. Implantati od 20 mg 17β-estradiola i 200 mgprogeste rona u muške teladi te 20 mg 17β-estradiola i 200 mg testosterona u ženske teladi rezultirali su s većim zadržavanjem dušika od 21% i većem dnevnom prirastu od 20%. Zadržavanje dušika povećano je za oko 70% u mlađe teladi te se postupno smanjuje na ispod 40% u dobi od oko 15 tjedana. U dobi od 10 do 15 tjedna, prosječna konverzija hrane u bjelančevine mesa je oko 40%, a hormonskim tretmanom konverzija se može povećati do oko 60%.
17β-estradiol ima indirektan i direktan utjecaj na pojačano zadržavanje dušika, povećanje sinteze proteina, povećanje iskorištavanje hrane, a time i povećani rast životinja u stočarskoj industriji za oko 5%-15% (Meyer, 2001.). Utjecaj ovog hormona s anaboličkim djelovanjem na rast životinja ovisi o vrsti i pasmini životinje, dobi, spolu i primijenjenoj dozi, a ostvaruje se neposrednom stimulacijom povećanja mišićne mase preko estrogenih receptora (Meyer i Rapp, 1985.). Obično se davao u kombinaciji s drugim spojevima androgenog i gestagenog djelovanja.
Granica pri kojoj se poduzimaju mjere sa sumnjom na anaboličku primjenu 17β-estradiola u krvnoj plazmi je 0,04 ng/mL u muške i ženske teladi (Heitzman, 1994.). Samo u plazmi gravidnih krava ili plazmi ilegalno tretiranih životinja koncentracija 17β-estradiola može se kretati od 0,1 do 1 ng/mL. Razina testosterona karakteristična je ovisno o dobi životinje i kreće se u muške i ženske junadi do 0,1 ng/mL, a u bikova do 20 ng/mL, dok bi koncentracije hormona više od navedenih upućivale na zlouporabu ovih tvari u anaboličke svrhe. Razine progesterona u plazmi goveda kreću se u rasponu od 0,2 do 8 ng/mL, a tijekom gravidnosti u rasponu od 8 do 12 ng/mL. U ženske teladi dopuštena razina progesterona je 0,4 ng/mL, a u muške teladi 0,1 ng/mL (Hoffmann i Evers, 1986.).
Prilikom procjene analitičkih rezultata koji se odnose na koncentracije spolnih hormona, važno je uzeti u obzir i sve poznate čimbenike koji bi mogli utjecati na interpretaciju dobivenih rezultata te u slučaju sumnjivo pozitivnih uzoraka trebalo bi primijeniti neku od potvrdnih analitičkih metoda.
U novije se vrijeme sve više pažnje posvećuje utjecaju tvari s hormonskim djelovanjem na ljudsko zdravlje, što je potaknuto i brojnim slučajevima vezanim za zlouporabu tvari s anaboličkim učinkom na farmske životinje (Hartmann i sur., 1998., Pleadin i sur., 2009., Pleadin i sur., 2011.a). Kako spolni hormoni predstavljaju endogene hormone, mogu se smatrati prirodnim sastojkom hrane životinjskog podrijetla kao što su: mlijeko, mliječni proizvodi i jestiva tkiva. Međutim, povišene se razine ovih tvari mogu pronaći u proizvodima dobivenim od farmskih životinja koje su bile tretirane sa steroidnim hormonima kao promotorima rasta. Istraživanja pokazuju da korištenje prirodnih spolnih hormona tijekom hranidbe životinja može prouzročiti fiziološku aktivnost u organizmu kao i endogeni hormoni i imati stimulirajući učinak na rast mišićnog i razgradnju masnog tkiva, ali i uzrokovati brojne toksične učinke kod konzumenata kontaminirane hrane životinjskog podrijetla (meso, mlijeko, jaja) (Pleadin i sur., 2009., Pleadin i sur., 2011.a). 17β-estradiol, kao i ostali steroidni hormoni, u organizmu prolaze barijeru krv-mlijeko, a podatci pokazuju da je dnevni unos ovog hormona konzumacijom mlijeka i mliječnih proizvoda u ljudski organizam oko 60-70%, a mesa, ribe i jaja oko 15-20% (Hartmann i sur., 1998.). Suprotno tome, podatci govore da je u većini slučajeva učinak unosa u ljudski organizam mesa liječenih životinja, kada se ove tvari pravilno koriste u terapeutske svrhe, beznačajan u usporedbi s normalnom endogenom proizvodnjom hormona u čovjeka. Istraživanja spolnih hormona u tkivima životinja nedostatna su za mnoge životinjske vrste i pasmine u ovisnosti su o brojnim čimbenicima. U cilju utemeljenije procjene zlouporabe potrebna su daljnja istraživanja ovih tvari i njihovih metabolita, budući da i metaboliti u organizmu imaju biološku aktivnost (Andersson i Skakkebaek, 1999.). Koncentracije spolnih hormona određene u jestivim tkivima farmskih životinja prikazane su u Tabeli 1.Tabela 1. Koncentracije spolnih hormona u jestivim tkivima životinja farmskih životinja (Hoffmann i Rattenberger, 1977., Henricks i Torrence, 1977., Hoffmann, 1980.)
Najveće količine estrogena u mlijeku odnose se na biološki neaktivan 17α-estradiol (oko 160 ng/L), zatim estron (oko 30 ng/L), a najmanje na 17β-estradiol (oko 10 ng/L) (Erb i sur., 1977.). Podatci govore o koncentracijama 17β-estradiola od 10 do 20 ng/kg u goveđem mesu (Kushinsky, 1983.) te u rasponu od 10 do 60 ng/L u neprerađenom mlijeku (Erb i sur., 1977., Hoffmann i Rattenbeger, 1977.). S obzirom da je 17β-estradiol lipofilni hormon, njegova koncentracija u mlijeku ovisi o količini, odnosno udjelu masti. Osim toga, procesiranje namirnica životinjskog podrijetla nije ukazalo na znatan utjecaj tih procesa na razine ovog hormona (Hartmann i sur., 1998.).
Pleadin i sur. (2013.) odredili su vrlo niske koncentracije 17β-estradiola u mesu i mlijeku te zaključili da je hranom životinjskog podrijetla moguć vrlo niski dnevni unos ovog hormona u ljude kao što su pokazala i ranije provedena istraživanja (Hartmann i sur., 1998.).
Koncentracije 17β-estradiola u mesu bile su u rasponu od 10 ng/kg do 21 ng/kg (13±5 ng/kg), a u mlijeku od 10 ng/L do 35 ng/L (19±13 ng/L). Statističkom obradom podataka nisu utvrđene statistički značajne razlike (p>0,05) u koncentracijama 17β-estradiola između analiziranih skupina uzoraka (Pleadin i sur., 2013.).
Najveća prosječna fiziološka koncentracije progesterona nalazi se u masnom tkivu, s utvrđenim vrijednostima od 2,5 μg/kg u volova, 5,8 μg/kg u teladi, 16,7 μg/kg u junica i 239-360,2 μg/kg u gravidnih krava. Manje koncentracije ovog hormona nalaze se u jetri, bubrezima i mišićnom tkivu (0,12 do 0,46 μg/kg u teladi i junadi te 3,4,6,2 i 10,1 μg/kg u gravidnih krava). U mlijeku i mliječnim proizvodima razina progesterona je u korelaciji s postotkom mliječne masti te je u ovisnosti o fazi ciklusa u mliječnih krava, s minimalnim koncentracijama u estrusu (manjim od0,2-0 ,92 μg/L), a najvećim razinama tijekom lutealne faze (0,2-30 μg/L) i gravidnosti (20-35,7 μg/L). Istraživanja pokazuju da nakon intravenoznog, intramuskularnog ili intravaginalnog liječenja goveda progesteronom, razina ovoga hormona u mlijeku visoko korelira s razinama u plazmi te da su koncentracije progesterona u mlijeku povišene samo u prvih nekoliko mužnji nakon liječenja, ali ipak ne veće od vrijednosti određenih u fiziološkim uvjetima (EMEA, 1999.).
Podatci pokazuju da i brojne druge namirnice sadrže hormonalno aktivne tvari u razinama značajno većim u odnosu na meso i mlijeko te da se jači nepovoljni utjecaj na zdravlje ljudi može očekivati unosom fitoestrogena koji se pojavljuju u biljkama u velikim količinama ili izlaganjem nekim okolišnim tvarima s hormonskim djelovanjem. Isto tako, znanstvene spoznaje o učinku nekih tvari svakodnevno se mijenjaju i otkrivaju se njihovi mogući neželjeni učinci te je osim spolnih hormona u pojedinih vrsta životinja važno pratiti sudbinu i drugih neistraženih tvari koje isto tako mogu imati anabolički učinak (Pleadin i sur., 2013.).
Zbog mogućeg štetnog djelovanja na zdravlje ljudi, u Europskoj uniji zabranjeno je korištenje svih tvari koje imaju hormonski učinak radi njihovog anaboličkog djelovanja u farmskih životinja, a uporaba prirodnih steroidnih hormona u terapeutske svrhe je ograničena na slučajeve poremećaja u reprodukciji, odnosno tijekom gravidnosti (Direktiva 1996/22/EC, Direktiva 2003/74/EC).
Kako bi se spriječila zlouporaba spolnih hormona u anaboličke svrhe neophodno je provođenje sustavnog monitoringa i kontrole ostataka u biološkom materijalu farmskih životinja, uzorkovanom tijekom tova životinja te na liniji klanja, a regulirano je putem godišnje propisanih državnih monitoringa rezidua. U Republici Hrvatskoj, korištenje spolnih hormona u veterinarskoj praksi dopušteno je, isto tako, kao i u EU isključivo u terapeutske svrhe, uz ispravno dokumentiranje njihove primjene te je Naredbom o zabrani primjene određenih tvari hormonskog ili tireostatskog učinka i beta-agonista na farmskim životinjama (NN 51/2013) zabranjena njihova uporaba u anaboličke svrhe.
Analize tvari s anaboličkim učinkom provode se sukladno odredbama o provođenju analitičkih metoda i tumačenju rezultata (NN 02/2005) te se rezultati analiza u ovisnosti o testiranom parametru uspoređuju s obzirom na njihove utvrđene fiziološke razine (Pleadin i sur., 2009.). Značajnu ulogu u valjanom nadzoru ovih tvari, osim nadležnih tijela, imaju i veterinarske službe koje nužno trebaju prikladno uzeti uzorak za analizu te evidentirati sve potrebne podatke o farmskim životinjama.
Veliku ulogu imaju i kontrolni laboratoriji koji provode analitičko određivanje ovih tvari primjenom prikladnih analitičkih metoda te temeljem vjerodostojnih podataka i utvrđenih fizioloških razina te utvrđuju sukladnost s odrednicama propisanim zakonodavstvom. Detekcija i kvantifikacija ovih tvari provodi se korištenjem screening i potvrdnih metoda, uz kvalitativnu i kvantitativnu primjenu.
Bez obzira koja se analitička metoda koristi, prethodno treba biti provjerena određivanjem validacijskih parametara te mora davati točne i precizne podatke i biti dovoljno specifična za određivanje vrlo niskih koncentracija spolnih hormona, odnosno imati niske limite detekcije (Pleadin i sur., 2009.).
Od screening metoda najviše se koristi imunoenzimska metoda (ELISA – enzyme-linked immunosorbent assay) te radioimunoenzimska metoda (RIA – radioimmunoassay). ELISA metoda znatno ubrzava broj analiziranih uzoraka, ima jednostavnu pripremu uzoraka, a prihvatljivija je i ekološki budući da smanjuje uporabu organskih otapala i gospodarski, jer snižava cijenu korištenja.
Prethodna istraživanja pokazuju da se pri korištenju komercijalno dostupnih kitova za imunoenzimsku metodu u kvantitativnim analizama spolnih hormona postižu vrlo niski limiti detekcije, odnosno visoka osjetljivost metode, ali ujedno i nedovoljna specifičnost, budući da dolazi do cross-reakcija s konjugiranim metabolitima i stereoizomerima. Rezultati isto tako pokazuju da kvaliteta ELISA kitova varira od proizvođača do proizvođača, a postoje i razlike i u različitim serijama kitova istog proizvođača.
S obzirom da screening metode mogu rezultirati s „lažno pozitivnim“ rezultatima, potrebno je na uzorcima na kojima je screening metodom dobiven povišen rezultat, veći od utvrđenih fizioloških razina (sumnja na zlouporabu u anaboličke svrhe) provesti potvrdnu metodu, koja će omogućiti selektivno određivanje ovih tvari. Nerijetko se potvrdne metode u analizama prirodnih hormona primjenjuje kao prvi i jedini analitički postupak bez prethodne primjene screening metoda. Kao prikladne potvrdne metode, koje udovoljavaju zadanim kriterijima i omogućavaju selektivno određivanje, mogu se koristiti tekućinska kromatografija (LC) ili plinska kromatografija (GC) uz dokazivanje prisutnosti hormona s analoličkim učinkom spektrometrijom masa (MS) te LC ili GC uz dokazivanje infracrvenom (IR) spektrometrijskom detekcijom. LC/MS/MS tehnika ima općenito najznačajniju primjenu u analizama ostataka tvari s anaboličkim učinkom i ima prednost u odnosu na plinsku kromatografiju, jer ne zahtijeva derivatizacijski korak prije analize (Pleadin i sur., 2011.a).
S obzirom na moguću zlouporabu spolnih hormona u anaboličke svrhe u farmskih životinja te njihovog štetnog utjecaja po zdravlje životinja i ljudi, potreban je sustavan nadzor ovih tvari u biološkom materijalu životinja uzorkovanom tijekom tova i na liniji klanja. Zbog mogućeg štetnog utjecaja povišenih razina spolnih hormona na ljudski organizam, u svrhu valjane prosudbe o mogućoj zlouporabi, potrebno je poznavanje fizioloških razina u različitih životinjskih vrsta. Zbog nedostatnosti podataka koji bi uključivali različite paragenetičke čimbenike, potrebno je provoditi daljnja istraživanja o fiziološkim razinama spolnih hormona, kao i njihovih metabolita za koje postoji veoma malo podataka, u različitih životinjskih vrsta i pri različitim proizvodnim uvjetima, s konačnim ciljem proizvodnje zdravstveno ispravne hrane životinjskog podrijetla i zaštite zdravlja ljudi.
Spolni hormoni su tvari steroidne strukture koje se prirodno sintetiziraju u spolnim žlijezdama ljudi i životinja te imaju niz važnih funkcija u organizmu. Najznačajniji predstavnici ove skupine su: 17β-estradiol, progesteron i testosteron. Fiziološke razine spolnih hormona variraju s obzirom na vrstu farmskih životinja, pasminu, spol i dob te hranidbu i način držanja, regulirajući pritom spolnu zrelost i reproduktivnu funkciju te rast. Uzimajući u obzir sve navedene čimbenike variranja razina spolnih hormona, teško je sa sigurnošću odrediti njihove standardne fiziološke vrijednosti u različitih vrsta farmskih životinja. Spolni se hormoni mogu koristiti u terapeutske svrhe zbog liječenja bolesti reproduktivnog sustava, ali mogu biti i zlouporabljeni kao pospješivači rasta (tvari s anaboličkim učinkom) u cilju ostvarivanja povećanih prinosa u stočarskoj proizvodnji. Sa svrhom valjanje prosudbe o njihovoj uporabi ili zlouporabi, nužno je poznavanje referentnih vrijednosti odnosno fizioloških razina u različitih vrsta farmskih životinja. U ovom je radu iznesen pregled svojstava i razina prirodnih spolnih hormona u različitih životinjskih vrsta te primjene ovih tvari u terapeutske i anaboličke svrhe u životinja koje se uzgajaju u svrhu proizvodnje hrane životinjskog podrijetla.
1. ALNIMER, M. A. and M. Q. HUSEIN (2007): The effect of progesterone and oestradiol benzoate on fertility of artificially inseminated repeat-breeder dairy cows during summer. Reprod. Dom. Anim. 42, 363-369.
2. ANDERSSON, A.-M. and N. E. SKAKKEBAEK (1999): Exposure to exogenous estrogens in food: possible impact on human development and health. Eur. J. Endocrinol. 140, 477-485.
3. ARTS, C. J. M., M. J. Van BAAK and J. M. P. Den HARTOG (1991): Control system for detection of the illegal use of naturally occuring steroids in calves. J. Chromat. 564, 429-444.
4. BARNES, S. (2010): The biochemistry, chemistry and physiology of the isoflavones in soybeans and their food products. Lymphatic Res. Biol. 8, 89-98.
5. Carr, B. R. (1998): Disorders of the ovary and female reproductive tract. In: J. D. Wilson, D. W. Foster, H. M. Kronenberg and P. R. Larsen (eds.) Williams Textbook of Endocrinology, 9 th Ed., Philadelphia, W. B. Saunders Co., pp. 751-817.
6. COLAZO, M. G., J. P. KASTELIC, J. A. SMALL, R. E.WILDE, D. R. WARD and R. J. MAPLETOFT (2007): Resynchronization of estrus in beef cattle: Ovarian function, estrus and fertility following progestin treatment and treatments to synchronize ovarian follicular development and estrus. Can. Vet. J. 48, 49-56.
7. CERGOLJ, M., i M. SAMARDŽIJA (2006): Veterinarska andrologija. (M. Samardžija, ur.). Veterinarski fakultet Sveučilišta u Zagrebu.
8. EMEA (1999) COMMITTEE FOR VETERINARY MEDICINAL PRODUCTS. Progesterone. EMEA/MRL/146/96: 1-4.
9. Council Directive 1996/22/EC of 29 April 1996 concerning the prohibition on the use in stockfarming of certain substances having a hormonal orthyrostatic action and of beta-agonists, and repealling Directives81/602/EEC, 88/146/EEC and 88/229/EEC. Official Journal of the European Union; Legis. L125, 3.
10. DESHPANDE, S. S. (2002): Drug Residues, In: Handbook of Food Toxicology, Marcel Dekker, Inc., New York, 865-880.
11. Directive 2003/74/EC of the European parliament and of the Council of 22 September 2003 amending Council Directive 96/22/EC concerning the prohibition on the use in stockfarming of certain substances having a hormonal or thyrostatic action and of beta-agonists. Official Journal of the European Union; Legis. L262/17.
12. DUKES, H. (1975): Djuksova fiziologija domaćih životinja. Svjetlost, izdavačko preduzeće, Sarajevo, 8. izdanje, 1237-1245.
13. EL-ZARKOUNY, S. Z. and J. S. STEVENSON (2004): Resynchronizing Estrus with Progesterone or Progesterone Plus Estrogen in Cows of Unknown Pregnancy Status. J. Dairy Sci. 87, 3306-3321.
14. ERB, R. E., B. P. CHEW and H. F. KELLER (1977): Relative concentrations of estrogen and progesterone in milk and blood, and excretion of estrogen in urine. J. Anim. Sci. 46, 617-626.
15. Food and Agriculture Organisation/World Health Organisation (FAO/WHO) (2000): Toxicological evaluation of certain veterinary drug residues in food. Estradiol-17β, progesterone and testosterone. The Fifty-second meeting of the Joint FAO/WHO Expert Committee in Food Additives (JECFA). WHO Food Aditives Series 43.
16. GRIFFIN, J. E. and J. D. WILSON (1998): Disorders of the testes and the male reproductive tract. In: Williams Textbook of Endocrinology, 9 th edition, (eds.) Wilson J. D. et al., W.B. Saunders Company, Philadelphia, pp. 819-876.
17. GUYTON, A. C. i J. E. HALL (2006): Medicinska fiziologija. Medicinska naklada, Zagreb, 11. izdanje, str. 1016-1018.
18. Hartmann, S., M. Lacorn and H. Steinhart (1998): Natural occurrence of steroid hormones in food. Food Chem. 62, 7-20.
19. HEITZMAN, R. J. (1994): Veterinary Drug Residues, Residues in food producing animals and their products: Reference Materials and Methods. Oxford: Blackwell Science.
20. Heitzman, R. J., D. J. Harwood, R. M. Kay, W. Little, C. B. Mallinson and I. P. Reynolds (1979): Effects of implanting prepuberal dairy heifers with anabolic steroids on hormonal status, puberty and parturition. J. Anim. Sci. 48, 859–866.
21. Henricks, D. M. and A. K. Torrence (1977): Endogenous oestrogens in bovine tissues. J. Anim. Sci. 46, 652–658.
22. Hoffmann, B. and E. Rattenberger (1977): Testosterone concentrations in tissue from veal calves, bulls and heifers, and in milk samples. J. Anim. Sci. 46, 635–641.
23. Hoffmann, B. (1980): Aspects of residue determination and safety control (Metabolism and measurement of residues of growth promoters). International symposium on steroids in animal production, Warsaw.
24. HOFFMANN, B. and P. EVERS (1986): Anabolic agents with sex-hormone-like activities: problems of residues. In: Drug Residues in Animals. Rico, A. G. (ed.), Academic Press, New York, pp. 111-146.
25. Kushinsky, S. (1983): Safety aspects of the use of cattle implants containing natural steroids. International Symposium on Safety Evaluation of Animal Drug Residues, Berlin.
26. LE BIZEC, B., G. PINEL and J.-P. ANTIGNAC (2009): Options for veterinary drug analysis using mass spectrometry. J. Chromat. A, 1216, 8016-8034.
27. LONE, K. P. (1997): Natural sex steroids and their xenobiotic analogs in animal production: Growth, carcass quality, pharmacokinetics, metabolism mode of action, residues, methods and epidemiology. Crit. Rev. Food Sci. Nutrit. 37, 93-209.
28. MEYER, H. H. D. (2001): Biochemistry and physiology of anabolic hormones used for improvement of meat production. Acta Pathol., Microbiol. et Immunol. Scand. 109, 1-8.
29. MEYER, H. H. D. and M. RAPP (1985): Estrogen receptor in bovine skeletal muscle. J. Anim. Sci. 60, 294-300.
30. MICHEL G. and E. E. BAULIEU (1980): Androgen receptor in rat skeletal muscle: characterization and physiological variations. Endocrinology 107, 2088–2098.
31. Nakada, K., M. Moriyoshi, T. Nakao, G. Watanabe and K. Taya (2000): Changes in concentrations of plasma immunoreactive follicle-stimulating hormone, luteinizing hormone, estradiol-17 beta, testosterone, progesterone, and inhibin in heifers from birth to puberty. Dom. Anim. Endocrinol. 18, 57–69.
32. Naredba o zabrani primjene određenih tvari hormonskog ili tireostatskog učinka i beta-agonista na farmskim životinjama. Ministarstvo poljoprivrede, ribarstva i ruralnog razvoja (NN 51/2013).
33. PLEADIN, J., A. VULIĆ i N. PERŠI (2009): Kontrola uporabe tvari s anaboličkim učinkom u proizvodnji mesa. Meso 11, 360-365.
34. PLEADIN, J., N. PERŠI, A. VULIĆ i N. VAHČIĆ (2013): 17β-estradiol u goveđem mesu, mlijeku i krvi: Fiziološke razine i zlouporaba u stočarskoj proizvodnji. Meso 15, 44-49.
35. PLEADIN, J., N. PERŠI, B. ANTOLOVIĆ, B. ŠIMIĆ i I. KMETIČ (2011a): Toksikološki aspekti anabolika u hrani životinjskog podrijetla. Croat. J. Food Sci. Technol. 3, 48-56.
36. PLEADIN, J., S. TERZIĆ, N. PERŠI and A. VULIĆ (2011b): Evaluation of steroid hormones anabolic use in cattle in Croatia. Biotechnol. Anim. Husb. 27, 147-159.
37. Pravilnik o provođenju analitičkih metoda i tumačenju rezultata. Ministarstvo poljoprivrede, ribarstva i ruralnog razvoja (NN 02/2005).
38. SAMARDŽIJA, M., D. ĐURIČIĆ, T. DOBRANIĆ, M. HERAK i S. VINCE (2010): Rasplođivanje ovaca i koza. (M. Samardžija i M. Poletto, ur.). Veterinarski fakultet Sveučilišta u Zagrebu.
39. SCHILT, R., R. W. STEPHANY, C. J. M. ARTS and L. M. H. FRIJNS (1996): Estradiol levels in urine of veal calves as indicator of treatment: Possibility or fiction? Euroresidue III. Conference on Residues of Veterinary Drugs in Food. Veldhoven, The Netherlands.
40. SCIPPO, M. L., G. DEGAND, A. DUYCKAERTS and G. MAGHUIN-ROGISTER (1994): Control of the illegal administration of natural steroid hormones in plasma of bulls and heifers. Analyst 119, 2639-2644.
41. SHAFIE, M. M., H. MOURAD, A. BARKAWI, M. B. ABOUL-ELA and Y. MEKAWY (1982): Serum progesterone and oestradiol concentration in the cyclic buffalo. Tropic. Anim. Product. 7, 283-289.
42. STEPHANY, R. W. (2010): Hormonal growth promoting agents in food producing animals. Handbook of Experimental Pharmacology 195, 355-367.
43. Toffolatti, L., G. L. Rosa, T. Patarnello, C. Romualdi, R. Merlanti, C. Montesissa, L. Poppi, M. Castagnaro and L. Bargelloni (2006): Expression analysis of androgen-responsive genes in the prostate of veal calves treated with anabolic hormones. Dom. Anim. Endocrin. 30, 38.
44. TOMAŠKOVIĆ, A., Z. MAKEK, T. DOBRANIĆ and M. SAMARDŽIJA (2007): Rasplođivanje krava i junica. (M. Samardžija i sur., ur.). Veterinarski fakultet Sveučilišta u Zagrebu.
45. VAN DER WAL P. and P. L. M. BERENDE (1983): Effects of anabolic agents on food-producing animals. In: Anabolics in animal production (eds.) Meissonnier E., Mitchell-Vigneron J. Office International des Epizooties, Pariz, 73-115.
46. ZIMMERMAN, H. J. (1998): Hepatic disease. In: Toxicology of the liver (eds.) Plaa, G. L., Hewitt, W. R., Taylor and Francis, USA, pp. 45-67.
Sex Hormones in Farm Animals: Physiological Values, Therapeutic and Anabolic Use
Marko SAMARDŽIJA, DVM, PhD, Full Professor, Faculty of Veterinary Medicine, Zagreb; Bojana VUDRAG, DVM; Jelka PLEADIN, BSc, PhD, Scientific Advisor, Assistant Professor, Croatian Veterinary Institute, Zagreb
Sex hormones are substances with a steroid structure that naturally occur in the gonads of humans and animals, and have a number of important functions in the body. The most significant representatives of this group are 17β-estradiol, progesterone and testosterone.
Physiological hormone levels vary according to the type of farm animals, their breed, sex and age, as well as feeding and manner of their holding, regulating sexual maturity, reproductive function and growth. Taking all these factors into account, it is difficult to determine with certainty the standard physiological values of hormones in different species of farm animals. Considering that sex hormones may be used for therapeutic purposes in order to cure diseases of the reproductive system, or may be abused as growth promoters (substances with an anabolic effect) to achieve increased yields in the livestock industry, for the proper assessment of their use or abuse, it is necessary to know the reference values and their physiological levels in different types of farm animals. This paper gives an overview of the properties and levels of natural sex hormones in different animal species and the application of these substances for therapeutic and anabolic purposes in animals bred for the production of food of animal origin.
Ova web stranica koristi kolačiće radi poboljšanja korisničkog doživljaja pri njezinom korištenju. Korištenjem ove stranice suglasni ste s tim. PrihvatiViše
