איזופלבונואידים: Isoflavone לחלק מהאיזופלבונים יש אפיניות נמוכה מצויים רק במשפחת הפרפרניים Papilionaceae. במהלך הביוסינטזה של האיזופלבונים מהפלבונים, נדדה טבעת A מפחמן 2 לפחמן 3 בטבעת ההטרוציקלית (שנוצרה מגשר שלושת הפחמנים). זו ראקציה דורשת אנרגיה, חמצן וNADPH. עד היום בודדו למעלה מ900 איזופלבונים וחלקם מופיעים בצמח כגליקוזידים של איזופלבונים בחיי הצמח יש לאיזופלבונים תפקיד הגנתי אנטי-פטרייתי בצמח (Phytoalexines= ) לחלק מהאיזופלבונים יש אפיניות נמוכה לרצפטור לאסטרוגן. אלה נקראים פיטואסטרוגנים Phytoestrogens. מציאותם של פיטואסטרוגנים במזון האדם העלתה את השאלה לגבי השפעתם על הבריאות

פיטואסטרוגנים: תלתן תת-קרקעי Trifolium subterraneum (פרפרניים) ומגיפת התלתן Clover disease (1940) באוסטרליה

פיטואסרוגנים סטרואידיים הדומים לאסטרוגנים האנימליים בצמחים ישנם פיטואסטרוגנים שמבנה המולקולה שלהם הוא סטרואידי בדומה למבנה הורמוני המין האנימליים. וישנם פיטואסטרוגנים שמבנה המולקולה שלהם הוא איזופלבונואידי או קומסטאני שונה ממבנה הרומוניה המין האנימליים הורמוני המין של בעלי חוליות

עיכוב תחרותי בינם לבין האסטרוגנים איזופלבונואידים גניסטאין Genistyein פיטואסטרוגנים נפוצים בעיקר במשפחת הקטניות. תרכבות צמחיות (סטרואידיות או איזופלבונואידיות) המחקות את פעולת האסטרוגנים האנימליים. בריכוז גבוה של פיטואסטרוגנים בדם בעלי חיים מתרחש עיכוב תחרותי בינם לבין האסטרוגנים האנימליים האנדוגניים על הקולטנים בשחלה וברחם. פגיעה בפוריות דאידזאין Daidzein פורמוננטין Formonentin ביוכאנין Biochanin קומסטרול

האפיניות לרצפטורים של האסטרוגן האנימלי האנדוני פיטואסטרוגנים - האפיניות לרצפטורים של האסטרוגן האנימלי האנדוני הוא הודות למבנה המאפשר קשירה לרצפטורים: 1. פלאנריות של המולקולה. 2. שתי קבוצות הידרוקסיל בקטבים של המולקולה.

Many Possible Modes of Action Binding with estrogen receptors in various cells/tissues (ER-α, ER-β, or both) Interacting with androgen receptors or other types of receptors (nuclear type II) Influencing enzymes involved in sex hormone metabolism (aromatase, hydroxylases) Acting on secondary messenger compounds Affecting hormone production sites including adrenal cortex & pituitary gland* Affecting feedback systems that regulate hormone levels *The pituitary does not directly produce steroid sex hormones, but influences their production through FSH & LH.

Not to Mention Metabolites … Some metabolites may have stronger action than their ‘precursors’ in the plants When some substances are transformed by gut flora, the estrogenic potential increases Example: daidzein, an isoflavonoid from Soy, can be metabolized into equol, which is more estrogenic that genistein or daidzein Example: gut flora change dietary lignans into the more active ‘mammalian lignans’: enterodiol & enterolactone Illustration: Flax (Linum usitatissimum) oil & seeds

התהליך המטבולי שעוברים הפיטואסטרוגנים במעיים של היונקים: בצמחים מצויים הפיטואסטרוגנים כגליקוזידים חסרי פעילות. אחרי שהצמח נאכל על ידי יונקים, חיידקי המעיים מסירים את השייר הסוכרי ומתקבלות התרכבות האגליקוניות. תרכבות אלה עוברות דגרדציה נוספת ומתקבלות התרכבות הפעילות: דאידזאין וגניסטאין. בהמשך התהליך המטבולי על ידי חיידקי המעיים הופך הגניסאין לאתיל-פנול והדאידזאין הופך ל-equol. שהוא הפיטואסטרוגן הפעיל ביותר בתחרות על אתרי הקישור של האסטרוגנים האנימליים בציטוזול של תאי רירית הרחם והאיברים הגניטליים האחרים

אברי עזר בקרה וויסות של מערכת הרבייה ביונקים דרך הציר היפוטלמוס – היפופיזה - גונדות גורמים חיצוניים: אור, טמפ, (-) היפוטלמוס GnRH הורמונים משחררים (+) (-) היפופיזה (+) גונדוטרופינים גונדות הורמוני הגונדות: אסטרוגן ♀ טסטוסטרון ♂ אברי עזר

Estrogen Receptor Distribution Molecular Action of Estrogen Estrogen Receptor Distribution  &  -CNS, blood vessels, bone, heart, breast, ovary, uterus, testes, prostate  - Liver  - Lungs, kidney, bladder, intestines Based on the level of ER mRNA levels Awaits confirmation till subtype specific monoclonal antibodies are available Adopted from George GJM Kuiper et al

Molecular Action of Estradiol Estradiol (E) binds with high affinity to estrogen receptor (ER) and dissociates heat shock protein 90 (HSP90) E-ER complex homodimerizes and localizes preferentially in the cell nucleus E-ER homodimer binds DNA sequence at palindromic estrogen response element (ERE) in the promotor region of estrogen-sensitive genes Activation of transcription by ER involves interaction of the transcription activation functions of ER, AF1 and AF2 with transcriptional coactivators to stimulate the activity of RNA polymerase II (RNA POL II) Adapted from Howell A, Osborne CK, Morris C, Wakeling AE. ICI 182, 780 (Faslodex®), development of a novel, "pure" antiestrogen. Cancer 2000; 89: 819.

Molecular Action of SERM(Tamoxifen) Tamoxifen (T) binds to ER with low affinity compared with estradiol (E) and dissociates heat shock protein 90 (HSP90) T-ER complex homodimerizes and translocates to the cell nucleus, and activation function (AF1) (but not AF2) is active T-ER dimer binds DNA to sequence at palindromic ERE in the promotor region of estrogen-sensitive genes Transcription of E-responsive genes(s) is attenuated because AF2 is inactive, and coactivator binding is attenuated by the T-ER complex; partial agonist activity results from AF1, which remains active in the T-ER complex Adapted from Howell A, Osborne CK, Morris C, Wakeling AE. ICI 182, 780 (Faslodex®), development of a novel, "pure" antiestrogen. Cancer 2000; 89: 819.

Difficulties Interpreting Research Complicated interacting systems involved in estrogenic responses Effects vary considerably with endogenous estrogen environment Synergistic effects not well understood Results vary considerably among species Highly specific test systems can miss other possible modes of action Effects can vary significantly with concentration Studies miss long-term effects (remember DES?)

Estrogen Receptor Binding One measure of estrogenic activity is the ability of a molecule to bind to estrogen receptors … next, the E/ER complex forms

הפיטואסטרוגנים הם איזופלבונים וקומאסטנים צמחיים ה"מחקים"פעילות אסטרוגנים אנימליים בריכוז גבוה של פיטואסטרוגן בדם בעלי חיים מתרחש עיכוב תחרותי בינם לבין האסטרוגנים האנימליים האנדוגניים על הקולטנים בשחלה וברחם. אולם פעילותם האסטרוגנית חלשה ויכולת הקשירה שלהם לרצפטור לאסטרדיל היא 1:100, או 1:1000 יחסית לקישור של האסטרדיול האנדוגני

Estrogen – Receptor Complex ER conformation change induced by estrogen binding Estrogen receptor (ER) Coactivators can now bind to E-ER & … Coactivators Entire E-ER-coactivator complex binds to DNA, activating various genes to change cellular behavior Estrogen molecule enters cell nucleus & binds to estrogen receptor

Mechanism of Tissue Response - Summary Oestrogen Receptor Ligand E / SERM / PE/ERD  /  AF 1 & 2 Coregulatory Proteins Oestrogen Receptor Ligand Complex Gene Transcription DNA Oestrogen Response element Tissue Response Tissue Response Agonistic & or Antagonistic

פעילותם של הפיטואסטרוגנים היא גם אגוניסטית וגם אנטאגוניסטית פעילות דואלית זו דומה לפעילות של תכשירי SERMs = Selective Estrogen Receptor Modulators שהמייצגים שלהם הן התרופות לטיפול בסרטן השד - הטמוקסיפן (Tamoxifen) וה Raloxifen. פעילותם של הפיטואסטרוגנים תלוייה בריכוז האסטרוגן האנדוגני בדם וברצפטורים לאסטרוגן.

Selective Ostrogen Receptor Modulators SERMs Estrogens SERMs- designed to act in specific ways at each of the oestrogen receptor sites in different tissues Phytoestrogens ERDR Anti Estrogens

The Ideal Selective Ostrogen Receptor Modulator The perfect SERM The Search goes on The ideal SERM is one that prevents bone loss, has no risk of uterine or breast cancer, a +ve effect on lipids & cardiovascular system, relieves PMS and maintains cognitive function of the brain Adopted from – Rita de Cassia M Dardes & V Craig Jordan