Untersuchungen zum Stoffwechsel von Estronsulfat (E1S) und Dehydroepiandrosteronsulfat (DHEAS) im menschlichen Aortengewebe und in menschlichen kultivierten glatten Gefäßmuskelzellen (VSMCs)

Abstract

Estrogene und Androgene zeigen kardioprotektive Effekte auf verschiedene Endothelfunktionen. Der genaue Wirkungsmechanismus ist noch nicht bekannt. Derzeit ist der Einsatz der Hormontherapie (HRT) gerade im Hinblick auf den kardiovaskulären Nutzen sehr umstritten. Im Rahmen enzymkinetischer Untersuchungen sollte gezeigt werden, ob frisches Aortengewebe und kultivierte glatte Gefäßmuskelzellen (VSMCs) die Fähigkeit besitzen, ausgehend von Estronsulfat (E1S) und Dehydroepiandrosteronsulfat (DHEAS), biologisch aktive Estrogene und/oder Androgene zu bilden. Das eingesetzte Gewebematerial der Aorta und Arteria mammaria interna, welches im Rahmen einer Herzoperation entfernt wurde, stammte von insgesamt 25 Patienten. Frisches Aortengewebe und VSMCs wurden mit [3H] E1S bzw. [3H] DHEAS inkubiert. Die Identifizierung und Charakterisierung der gebildeten Steroide erfolgte mittels Dünnschichtchromatographie sowie Rekristallisierung. Es konnte gezeigt werden, daß menschliches Gefäßgewebe die erforderlichen Enzymsysteme besitzt, um Estron und Estradiol aus E1S bzw. Dehydroepiandrosteron, Androstendion und Testosteron aus DHEAS zu bilden. Für die Sulfatase wurde in den VSMCs eine Michaelis-Menten-Konstante (Km) von 10 µM (E1S) bzw. 5 µM (DHEAS) ermittelt. Vmax betrug in den VSMCs 0,83 nmol . mg Protein-1 . 6h-1 (E1S) bzw. 0,12 nmol . mg Protein-1 . 6h-1 (DHEAS). Estronsulfamat erwies sich als potentieller Hemmer der Sufatase (IC50Gewebe: 1,6 . 10-8 M; IC50VSMCs: 1,1 . 10-9 M). Pregnenolonsulfat war im Gefäßgewebe der stärkste Hemmer der Sulfataseaktivität. Die höchste Sulfataseaktivität wurde im Zellhomogenat der VSMCs bei einem pH-Wert von 7,0 nach der Inkubation mit E1S bzw. bei pH 6,5 nach der Inkubation mit DHEAS gemessen. Bei einer Inkubationstemperatur von 60°C wurde in den VSMCs die höchste Sulfataseaktivität unabhängig vom eingesetzten Substrat nachgewiesen. Unsere Ergebnisse konnten zeigen, daß menschliches Gefäßgewebe der Aorta und Arteria mammaria interna ein Produktionsort und Zielorgan weiblicher und männlicher Sexualhormone ist.

Estrogens and androgens show cardioprotective effects on various functions of the endothelium. The mechanism of action is not completely known up to now. At present the employment of hormone replacement therapy (HRT) is strongly reduced regarding the cardiovascular use. The present study was undertaken to assess free estrogen and androgen formation in human vascular tissue. Human tissue was obtained from aorta and mammary artery specimens of 25 patients undergoing cardiovascular surgery. Freshly resected aortic tissue and vascular smooth muscle cells (VSMCs) were incubated with [3H] estrone sulfate (E1S) or [3H] dehydroepiandrosterone sulfate (DHEAS). Estrogen and androgen formation were determined (TLC) and identified by recrystallization. We demonstrated that human vascular tissue contains the necessary enzyme machinery to form estrone and estradiol from E1S and dehydroepiandrosterone, androstenedione, and testosterone from DHEAS. Lineweaver-Burk analysis of data showed an apparent Km of E1S for steroid sulfatase (STS) of approximately 10 µM and of DHEAS of 5 µM in VSMCs. The maximum velocity values (Vmax) observed in experiments were approximately 0.83 nmol . mg protein-1 . 6h-1 (E1S) and 0.12 nmol . mg protein-1 . 6h-1 (DHEAS). Estrone sulfamate, a specific STS inhibitor, blocked STS with an apparent IC50 of 1.6 . 10-8M (aortic tissue), and 1.1 . 10-9 M (VSMCs). Pregnenolone sulfate was the strongest inhibitor of STS activity. The apparent pH optimum of STS was 7.0 (E1S) and 6.5 (DHEAS). The optimal temperature of STS was 60°C. Our results showed that human vascular tissue from aorta and mammary artery is a production place and target tissue of female and male sex hormones.