In vitro-Untersuchungen zur Bildung und Metabolisierung konjugierter Östrogene in der Rinderplazenta während der Gravidität und unter der Geburt

In der Plazenta des Rindes werden während der Gravidität große Mengen rezeptorinaktiver, sulfokonjugierter Östrogene gebildet, deren biologische Funktion bisher unbekannt ist. Für die Aktivierung und Inaktivierung dieser Östrogene sind zwei Enzyme von Bedeutung: die Steroidsulfatase aktiviert die sulfokonjugierten Östrogene durch Hydrolyse, während die Östrogensulfotransferase die freien Östrogene durch Sulfokon-jugation inaktiviert. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Verteilung der Östrogensulfotransferaseaktivität (STA) bzw. Steroidsulfataseaktivität (SA) auf Karunkel- und Kotyledonengewebe zu untersuchen, sowie ein Aktivitätsprofil dieser beiden Enzyme in der zweiten Trächtigkeitshälfte und unter der Geburt zu erstellen. Ferner wurden die subzelluläre Lokalisation bestimmt sowie Anhaltspunkte zur Substratspezifität der Östrogensulfotransferase und Steroidsulfatase erhalten. Ergänzend wurde die STA bzw. SA im Myometrium als möglichem Zielorgan untersucht, und die Plazenta mit dem Corpus luteum, als einem anderen steroidogenen Organ, hinsichtlich der Exprimierung dieser beiden Enzyme verglichen. Die Untersuchungen wurden an Homogenaten aus Trophoblast- und Karunkelgewebe von 150 (n=4), 220 (n=4), 240 (n=3) und 270 (n=3) Tage tragenden Kühen sowie Geburtstieren (n=4) unter Zugabe von radioaktiv markiertem Estron bzw. Estronsulfat durchgeführt. Weiterhin wurde die Umwandlung von radioaktiv markiertem Estron bzw. Estronsulfat in Homogenaten aus der Ring- bzw. Längsmuskelschicht entstammendem Myometriumsgewebe (Tag 150: n=3, Tag 240: n=2, Tag 270: n=1) und aus Gesamtmyometrium (Tag 220: n=2, Tag 240 und 270: n=1) sowie aus Corpus luteum Gewebe von graviden (n=8) und ingraviden (n=4) Kühen bestimmt. Ferner wurden sub-zelluläre Fraktionen aus Trophoblast- und Karunkelgewebe von 150 (n=4), 220 (n=4), 240 (n=3) und 270 (n=3) Tage tragenden Kühen mit radioaktiv markiertem Estron bzw. Estronsulfat inkubiert, und die Substratspezifität der Enzyme mit äquimolaren Mengen an radioaktiv markiertem Estron, Estradiol-17[beta], Estradiol-17[alpha], Dehydroepiandrosteron oder Testosteron bzw Estronsulfat oder Dehydroepiandrosteronsulfat getestet. Die Sulfokonjugation von Estron erfolgte sowohl im Trophoblast- als auch im Karunkelgewebe der untersuchten Tiere unabhängig vom Trächtigkeitsstadium. Im Trophoblastgewebe wurde signifikant (p < 0,001) mehr Estron sulfokonjugiert als im Ka-runkelgewebe. Unter der Geburt kommt es zu einem Abfall der STA im Kotyledonengewebe. Übereinstimmend fand die Sulfokonjugation sowohl im fetalen als auch im maternalen Anteil der Plazenta fast ausschließlich im Cytosol statt. Es wurden Estron, Estradiol-17[beta] und Estradiol-17[alpha] jedoch weder Dehydroepiandrosteron noch Testosteron sulfokonjugiert. Die Hydrolyse von Estronsulfat war zu den untersuchten Trächtigkeitszeitpunkten konstant. Unter der Geburt kam es sowohl im Kotyledonen- als auch im Karunkelgewebe zu einem signifikanten Abfall der SA. Im Karunkelgewebe wurde signifikant (p < 0,001) mehr Estronsulfat hydrolysiert als im Trophoblastgewebe. Die Hydrolyse fand sowohl im fetalen als auch im maternalen Anteil der Plazenta vor allem in der Mitochondrien-, Mikrosomen- und Kernfraktion statt, im Cytosol wurde kaum eine Hydrolyse von Estronsulfat beobchtet. Es wurden sowohl Estronsulfat als auch Dehydroepiandrosteronsulfat hydrolysiert, wobei die Hydrolyse von Dehydroepiandrosteronsulfat durch einen bis zu 10000fachen Überschuß von Estronsulfat nicht gehemmt wurde. In beiden untersuchten Schichten des Myometriums konnte zum Teil eine deutliche Sulfokonjugation von Estron und in geringerem Maße auch eine Hydrolyse von Estronsulfat beobachtet werden. In Corporae luteae cyclicae und graviditates wurde eine deutliche Hydrolyse von Estronsulfat aber kaum eine Sulfokonjugation von Estron gemessen. Die Untersuchungen zeigen, daß die Sulfokonjugation von Östrogenen vor allem im Trophoblastgewebe erfolgt, während die Hydrolyse von Estronsulfat vorwiegend im Karunkelgewebe stattfindet. Die plazentaren Östrogene verlassen die Kotyledone bereits in sulfokonjugieter Form, könnten daher entweder einen autokrinen Faktor oder eine inaktive Transportform darstellen. Es wurde kein Anstieg sondern ein Abfall der SA unter der Geburt beobachtet, die unmittelbar ante partum vermehrt auftretenden freien Östrogene im peripheren Plasma des Rindes scheinen daher aus einer Überlastung der Östrogensulfotransferase zu resultieren. Die hohe SA im Karunkelgewebe deutet darauf hin, daß es sich hierbei um ein mögliches Zielorgan der konjugierten Östrogene handeln könnte. Die Östrogensulfotransferase weist eine hohe Substratspezifität für Östrogene auf. Die Ergebnisse der Untersuchungen hinsichtlich der Substratspezifität der plazentaren Steroidsulfatase des Rindes lassen keinen eindeutigen Schluß zu, es wird neben Estronsulfat auch Dehydroepiandrosteronsulfat in der Plazenta des Rindes hydrolysiert, es ist aber unsicher ob von dem selben oder unterschiedlichen Enzymen.The biological function of large amounts of receptor inactive sulfoconjugated estrogens produced during pregnancy in cattle is largely unknown. Activation and inactivation of estrogens is controlled by two enzymes, steroidsulfatase (S) and estrogensulfotransferase (ST). The present work investigates the activity of both enzymes in caruncular and cotyledonary tissue and establishes an activity profile during the second half of pregnancy and parturition. Furthermore the subcellular distribution of steroidsulfatase activity (SA) and estrogensulfotransferase activity (STA) was investigated as well as their substrat specifity. In addition STA and SA were determined in the myometrium as a likely target organ of the sulfatase pathway and in the steroidogenic organ \u27corpus luteum\u27. The investigation was performed with homogenates from trophoblast- and caruncular tissue of cows being pregnant 150 (n=4), 220 (n=4), 240 (n=3) and 270 (n=3) days re-spectively and parturient animals (n=4) using radio-labelled estrone and estrone sulfate as substrate. Substrate conversion was estimated in circular and longitudinal myometrial muscles of pregnant cows (day 150, n=3; day 240, n=2; day 270, n=1 of pregnancy) in total myometrium (day 220, n=2; day 240, n=1; day 270, n=1 of pregnancy) and in corpora lutea of pregnant (n=8) and non-pregnant (n=4) cows. Similarly subcellular frac-tions from trophoblast and caruncular tissue of 150 (n=4), 220 (n=4), 240 (n=3) and 270 (n=3) pregnant cows were incubated with radio-labelled estrone and estronesulfate. To test for substrate specifity of ST and S respectively, equimolar concentrations of radio-labelled estrone, estradiol-17[beta], estradiol-17[alpha], dehydroepiandrosterone, testosterone and estrone sulfate and dehydroepiandrosterone sulfate, were used as substrates. Sulfoconjugation of estrone was observed in trophoblastic and caruncular tissue without showing any relation to the state of gestation. There was a significant higher (p<0.001) sulfoconjugation in the trophoblast compared to caruncular tissue. At parturition a decrease of STA was observed. In both, the fetal and maternal part of the placentome, sulfoconjugation occured only in the cytosolic fraction. Estrone, estradiol-17[beta] and estradiol-17[alpha] were sulfoconjugated, while dehydroepiandrosterone and testosterone were not. Hydrolysis of estrone sulfate was independent of the stage of pregnancy. However, SA decreased at parturition in caruncular and cotyledonary tissue. SA was higher (p