Östrogen Chemie (Referat/Hausarbeit).pages

Thema 1
Östrogene (Estrogene)
13a
Frei Waldorfschule Eckernförde
2015/2016
Konrad Appel
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Thema 1
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
3
2 Grundlagen zu Östrogen
3
2.1 Chemischer Aufbau von Östrogenen
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2.2 Die Oxidation von Testosteron (Biogenese)
6
2.3 Die wichtigsten Östrogene
8
2.4 Estradiol
8
2.5 Inaktivierung und Ausscheidung von Östrogenen
9
3 Die hormonellen Phasen im Leben einer Frau
10
3.1 Menstruationszyklus und Schwangerschaft
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1. Phase
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2. Phase
13
3. Phase
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4 Synthetische Östrogene und Antibabypille
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5 Auswirkungen von zu viel Östrogen auf Mensch und Natur
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5.1 Woher stammen die Östrogene, welche unsere Natur belasten?
17
5.2 Folgen für Tier und Umwelt
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5.3 Folgen für den Menschen
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6 Fazit
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Quellenverzeichnis
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2
Thema 1
1 Einleitung
In meiner Hausarbeit habe ich mich mit dem Thema „Östrogen“ auseinandergesetzt.
Dabei bin ich auf die chemischen Eigenschaften von Östrogenen eingegangen und habe
mich zudem der medizinischen Bedeutung angenähert. Hierbei habe ich insbesondere
die Antibabypille betrachtet und deren Einfluss auf die Natur und den Menschen.
Dabei habe ich auch die Aufgaben der Östrogene in unserem Körper betrachtet. Dies
bedeutet in wie Fern beeinflusst dieses Hormon den Menschen.
Im zweiten Teil der Arbeit versuchte ich die Gefahren von Östrogenen zu verstehen.
Dabei habe ich die Einsatzgebiete von Östrogenen betrachtet und bin dabei auch auf
die Gefahren für den Menschen und die Natur eigegangen. Hierbei habe ich einzelne
Studien und Versuche aus den letzten Jahren als Grundlange genutzt.
2 Grundlagen zu Östrogen
Östrogen oder Estrogen ist ein Hormon, welches zu den Steroiden gehört. Es ist das
wichtigste weibliche Sexualhormon. Zudem ist es verantwortlich für die Fruchtbarkeit
einer Frau. Östrogen arbeitet natürlich nicht als einziges Hormon in einem Körper,
sondern arbeitet immer mit anderen Hormonen zusammen, wie z.B. mit dem Gestagen
Progesteron. Östrogene regeln z.B. den Menstruationszyklus (bei Affen und
Menschen).
Östrogene sind definiert durch einen aromatischen Ring und die ähnelnde phenolische
Hydroxygruppe. Auf diese Begriffe wird später noch ein wenig genauer eingegangen.
Die Östrogene teilen sich in drei Hauptgruppen auf. Es gibt einmal die natürlichen
Östrogene, die synthetischen (künstlichen) Östrogene und zu guter Letzt die
östrogenähnlichen Stoffe, welche chemisch einen ähnlichen Aufbau haben jedoch anders wirken. Alle Östrogene dieser verschiedenen Gruppen haben eine ähnliche Strukturformel und sind dadurch miteinander verwandt.
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Thema 1
Östrogene können auf natürliche Weise in unserem Körper oder in anderen Organismen oder künstlich im Labor produziert werden. Diese künstlichen oder besser gesagt
synthetischen Östrogene werden hauptsächlich in der Medizin verwendet. Auf die
Frage, warum synthetische und nicht natürliche Östrogene in der Medizin verwendet
werden, wird in den folgenden Abschnitten noch deutlich.
Östrogene werden zum größten Teil in den Eierstöcken produziert. Zu einem kleinen
Teil werden sie auch in der Nebennierenrinde und bei der Schwangerschaft in der
Plazenta hergestellt. Östrogen wird jedoch nicht nur in weiblichen, sondern auch in
männlichen Organismen produziert. Dort wird Östrogen zu einem kleinen Teil in den
Hoden und teilweise auch durch die Umwandlung von Fettzellen mit Hilfe von Enzymen (Aromatase) produziert.
Nach diesem kurzen Einblick wird im folgenden Abschnitt der chemische Aufbau der
Östrogene behandelt.
2.1 Chemischer Aufbau von Östrogenen
Alle Östrogene und Steroide haben die Grundstruktur eines Sterans. Ein Steran ist eine
Zusammensetzung aus drei sechsgliedrigen Ringen und einem fünfgliedrigen Ring.
Diese Ringe werden mit A, B, C, und D bezeichnet (siehe Abb. 1). Die Sterane haben
drei Gonan-Derivate (Moleküle, welche aus anderen entstanden sind und zwischen
Ring B und C, sowie C und D eine TransVerbindung haben. Dies bedeutet, dass sich
die Wasserstoffatome der einzelnen Verbindungen gegenüberliegen). Estran (bestehend aus 18 Kohlenstoffatomen (C18)),
welches zu der Stoffgruppe der Östrogene gehört, bildet den ersten Derivat,
Androstan (C19), welches zu der Stoffgruppe der Androgene gehört den
zweiten und das Pregnan (C21), welches zu der Stoffgruppe der Gestagene
Abb. 1
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Thema 1
gehört den dritten. Östrogene bestehen also aus 18 Kohlenstoffatomen. Soweit erst
einmal zu dem Grundaufbau von einem Östrogen.
Wie bereits erwähnt, definiert eine phenolische Hydroxygruppe und ein aromatischer
Ring ein Östrogen. Der aromatische Ring ist der A-Ring, welcher bei der Biogenese
(Veränderung eines bestehenden Moleküls) durch die Abgabe eines Kohlenstoffatoms
aromatisiert wird. Auf dieses Phänomen der Biogenese wird im nächsten Kapitel Oxidation von Testosteron (Biogenese) eingegangen.
Zudem befindet sich an Ring A, genauer an dem 3. Kohlenstoffatom (C3), die phenolische Hydroxygruppe. Diese phenolische Hydroxygruppe hat jedoch nur einen phenolischen Charakter, da sich an dem aromatischen A-Ring noch ein weiterer Rest befindet.
Zu den wichtigsten Östrogenen gehört das Estron (E1, mit einer Hydroxygruppe, siehe
Abb. 2), das 17𝞫-Estradiol (E2, mit zwei Hydroxygruppen, siehe Abb. 3) und das Estriol-3,16𝞪, 17𝞫 (E3, mit drei Hydroxygruppen, siehe Abb. 4). Alle diese Östrogene
wirken im Organismus einer Frau zusammen. Östrogene entstehen bei der Biogenese,
bei der aus Testosteron ein Östrogen oxidiert wird. Im nächsten Abschnitt wird genau
dieser Prozess erklärt.
Estron
Estradiol
Abb. 3
Abb. 2
Estriol
Abb. 4
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Thema 1
2.2 Die Oxidation von Testosteron (Biogenese)
Östrogene sind oxidierte Testosterone oder durch Enzyme (Aromatase) veränderte
Cholesterine. Bei einer Oxidation von einem Testosteron wird das 19. Kohlenstoffatom
abgespalten und der A-Ring aromatisiert. Testosteron (siehe Abb. 5) besteht nicht, wie
Testosteron
Abb. 5
Östrogen aus 18 Kohlenstoffatomen, sondern aus 19. Die Strukturformel sieht
zunächst dem Östrogen sehr ähnlich, jedoch bemerkt man kleine Unterschiede. Damit
aus dem Testosteron ein Östrogen werden kann muss also ein Kohlenstoffatom
abgegeben werden. Testosteron oxidiert am 19. C-Atom (19).
Als erstes wird die Methyl-Gruppe (CH3, C-19) hydroxyliert. Eine Hydroxylierung ist
eine chemische Reaktion bei der eine oder mehrere Hydroxygruppen (-OH) an ein
Molekül oder Atom gebunden werden. Danach wird diese Gruppe durch eine Dehydrierung zu einem Aldehyd. Eine Dehydrierung bedeutet, dass Wasserstoffatome
abgegeben werden. Ein Aldehyd enthält
die funktionelle Aldehydgruppe oder
auch Formylgruppe genannt (-CHO).
Nachdem dieses geschehen ist, kann
diese Gruppe (Formaldehyd) abgespalten
werden und der A-Ring wird aromaAbb. 6
6
Thema 1
tisiert.
Dies bedeutet, dass als erstes der
Methyl-Gruppe ein Sauerstoffatom (O)
hinzugefügt wird (Hydroxylierung,
siehe Abb. 6). Danach werden zwei
Abb. 7
Wasserstoffatome der Methyl-Gruppe
entfernt (Dehydrierung) und es entsteht ein Aldehyd (siehe Abb. 7). Ein
Wasserstoffatom reißt die Doppelbindung am dritten C-Atom auf und
lässt so eine Hydroxygruppe entstehen
(siehe Abb. 8). Danach bindet sich das
Abb.8
zweite freie Wasserstoffatom bei der
Abspaltung an das Aldehyd und macht
es zu einem Formaldehyd (siehe Abb.
9). Der freie Bindungsarm des C-10
Atoms klappt nach innen genauso wie
der des C-3 Atoms. Nun wurde der A-
Abb. 9
Ring aromatisiert und die Hydroxygruppe an C-3 bekommt einen phenolischen Charakter.
Erst jetzt ist aus
Testosteron das 17𝞫-Estradiol entstanden (siehe Abb. 10). Durch ähnliche Vorgänge entsteht auch das Estron
oder Estriol entstehen. Diese drei ver-
Abb. 10
schiedenen Östrogene sind natürlich
und werden bei Frauen und zu einem kleinen Teil auch bei Männern produziert.
Diese Umwandlung müsste nicht unbedingt durch eine Oxidation entstehen, sondern
könnte auch durch das Enzym Aromatase (CYP19A1) geschehen, welches für das
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Thema 1
Katalysieren (Dinge, in diesem Fall Moleküle, in eine bestimmte Richtung lenken) von
Testosteron in Estradiol und von Androstendion in Estron bei Wirbeltieren verantwortlich ist.
2.3 Die wichtigsten Östrogene
Zu den wichtigsten Östrogenen gehört das Estron, Estradiol und das Estriol. Estron ist
ein Östrogen mit einer schwachen Östrogenen Wirkung. Estradiol ist hingegen ein
sehr stark wirkendes Östrogen, welches deswegen auch häufig als das eigentliche
Östrogen bezeichnet wird. Das Estriol hat wiederum eine sehr schwache Östrogene
Wirkung. Alle diese Östrogene sind für die Frau und zum Teil auch für den Mann von
Bedeutung, jedoch hat das Estradiol einen höheren Stellenwert für die Frau, weshalb
die physiologischen Wirkungen (Wirkung eines Stoffen in einem Organismus) dieses
Östrogens noch einmal genauer betrachtet wird.
Estron, Estriol und 2-Hydroxyestron sind die drei wichtigsten Stoffwechselprodukte
von Estradiol.
2.4 Estradiol
Estradiol ist im Groben erst einmal für den normalen Ablauf der Genitalzyklen verantwortlich, zum einen für den Menstruationszyklus (Mensch und Affe) und zum anderen
für den Brunftzyklus (Bestimmt die Paarungszeit, Läufigkeit…) bei Wirbeltieren verantwortlich. Zudem ist es für die Proliferation (Zellenwachstum) der Uterusschleimhaut, die Entwicklung der Brustdrüsen und die Entwicklung der Genitalien verantwortlich. Es ist nicht nur für das Wachstum dieser Dinge verantwortlich, sondern
auch für die Fruchtbarkeit einer Frau, da durch einen Rückkopplungseffekt die Gonadotropin-Ausschüttung der Hypophyse reguliert. Gonadotropin ist ein Sexualhormon, welches die Samenproduktion beim Mann und die Fruchtbarkeit bei der Frau
regelt (FSH Follikelstimulierendes Hormon, LH Luteinisierendes Hormon). Die Hy-
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Thema 1
pophyse ist eine der wichtigsten Hormondrüsen. Sie leistet einen großen Beitrag zu der
Regulation des Hormonhaushaltes.
Das Estradiol wirkt hier mit dem Gestagen Progesteron und anderen Hypophysenhormonen im Zyklus zusammen. Im Allgemeinen ist es für die Vermehrung von Fettdepots in der Unterhaut und Verminderung von Blutlipiden (Blutfette) verantwortlich.
Zu viele Blutlipide können sich an den Arterienwänden absetzen und diese so verengen, im schlimmsten Fall ein Schlaganfall oder ein Herzinfarkt droht.
Im nächsten Kapitel wird die Inaktivierung der Östrogene in der Leber betrachtet.
Dieses Kapitel ist besonders wichtig für die Folgenden Kapitel „Auswirkungen von zu
viel Östrogen auf Mensch und Natur“ und „Synthetische Östrogene und
Antibabypille“.
2.5 Inaktivierung und Ausscheidung von Östrogenen
Östrogene müssen nach der Produktion auch wieder ausgeschieden werden. Dafür
werden sie in der Leber inaktiviert. Dies bedeutet das ihnen die Ursprüngliche
Wirkung genommen wird. Estradiol wird in Estron, Estriol und 2-Hydroxyestron verstoffwechselt. Diese Metabolite werden in der Leber an Glucuronsäure und Schwefelsäuren gebunden und als Glucuronide und Sulfate über den Harn, also übers Urin,
ausgeschieden. Da natürliche Östrogene durch die Leber sehr schnell metabolisiert
(Wirkung neutralisieren) werden und sich erst bei einer hohen Dosierung eine
Wirkung feststellen lässt, wird in der Medizin und vor allem in der Antibabypille hautsächlich auf synthetische Östrogene zurückgegriffen. Diese werden trotz der oralen
Einnahmen nur sehr schwer metabolisiert und zeigen so eine höhere Wirkung.
Bevor nun auf die synthetischen Östrogene und speziell auf die Antibabypille eingegangen werden kann, wird im nächsten Kapitel zunächst die Wirkung von Östrogenen
in dem Zyklus einer Frau betrachten. Dafür müssen erst einmal die hormonellen
Phasen einer Frau brachtet werden, damit man danach die Wirkung der Antibabypille
verstehen kann.
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3 Die hormonellen Phasen im Leben einer Frau
In diesem Kapitel geht es darum wann und wo diese Östrogene Im Organismus einer
Frau produziert werden.
Bei der Frau beginnt bereits mit der Geburt die erste hormonelle Phase. Zunächst
wächst der Körper der Frau nahezu gleich wie der des Mannes, jedoch mit bereits angelegten noch unreifen Geschlechtsorganen. Mit dem 8. Lebensjahr beginnt das Ovar
mit der Produktion von Östrogenen und die weiblichen Körperformen beginnen sich zu
differenzieren. Dieser Abschnitt wird als Kindheit bezeichnet.
Danach kommt die Frau oder eher gesagt das Kind mit ca. 10 Jahren in die Pubertät.
Während der ungefähr sechs Jahre andauernden Pubertät kommt es zu der Menarche
(erste Regelblutung der Frau) zwischen dem 12. und 14. Lebensjahr. Mit der Menarche
beginnt der Menstruationszyklus sich nahezu rhythmisch bis zur Menopause in Perioden zu wiederholen. Der Zyklus kann jedoch durch Krankheit oder eine Schwangerschaft unterbrochen werden oder ausbleiben. Gleichzeitig werden in diesen Jahren die
Brüste (Thelarche), die Schambehaarung (Pubarche) ausgebildet und die regelmäßige
Eireifung setzt ein.
Nach der Pubertät, also ca. mit dem 16. Lebensjahr beginnt die Geschlechtsreife der
Frau. Diese wird durch die fertige Ausbildung der Eierstockfunktionen definiert. Die
Geschlechtsreife hält bis zur 2. Hälfte des 5. Lebensjahrzehnts an, also bis ungefähr
zum 45. Lebensjahr.
In den darauffolgenden 5 Jahre kommt es zum Aussetzen der Eireifung im Ovar und
somit zur Impotenz des Eierstocks. Diese Jahre gehören zum Klimakterium, welches
jedoch erst mit ca. 55 Jahren abgeschlossen ist. Der Abbau der Eierstöcke, ausgelöst
durch eine Veränderung im Hormonhaushalt, führt zwischen dem 48. und 52. Lebensjahr zur Menopause, also zur letzten Menstruation einer Frau. Diese Menstruation
beendet die Geschlechtsreife der Frau. Nach dieser Zeit kommt es zur völligen Erlösung der Eierstöcke. Diese kann Monate oder auch Jahre umfassen. Während dieser
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Zeit kann es zu Hitzewallungen, Schweißausbrüchen, Herzsensationen, Schlafstörungen und auch zu Leistungsabfall kommen. Dieser Leistungsabfall ist auf den
zunehmenden Östrogenmangel zurückzuführen. Damit diese Übergangsjahre den
Frauen leichter fallen und die Schmerzen gelindert werden, setzt man in der Medizin
verschiedene Hormonersatztherapien an, wenn diese benötigt werden. Häufig wird ein
Östrogenmangel durch künstliche Zuführung von Östrogenpräparaten behoben.
Die letzte Phase bezeichnet man als die unfruchtbare Phase oder als Senium, sie besteht ab ca. dem 55. Lebensjahr bis zum Tode fort.
Alle einzelnen Phasen können natürlich auch etwas früher oder später auftreten. Zu
große Abweichungen können z.B. durch äußere Einflüsse, wie zu östrogenhaltige
Nahrung oder durch Krankheit verursacht werden.
3.1 Menstruationszyklus und Schwangerschaft
In diesem Kapitel geht es um den genauen Ablauf des Menstruationszyklus’. Der Menstruationszyklus ist, wie der Name schon sagt ein zyklischer Vorgang, welcher hormonell gesteuert wird. Hierbei kommt es zur Reifung von Follikeln im Ovar (Eierstock), wobei eines als Ei auf den Weg in die Gebärmutter geschickt wird und nach
einer Nichtbefruchtung mit der Regelblutung, also der eigentlichen Menstruation,
wieder ausgeschieden wird. Dieser Vorgang dauert ca. einen Monat (26-32 Tage) und
lässt sich in 3 Phasen einteilen.
1. Phase
Die erste Phase oder Follikelphase beginnt direkt nach der letzten Menstruation
(Regelblutung). Diese Phase dauert ca. 14 Tage und endet mit der Ovulation (Eisprung).
Zunächst wird der Vorgang aus dem Sexualzentrum, also dem Hypothalamus gesteuert. Der Hypothalamus ist das wichtigste Steuerzentrum des vegetativen Nervensystems. Er regelt mehrere homöostatische Regelkreise und ist im Zwischenhirn angesiedelt. Er steuert die Temperatur, den Blutdruck und die Osmolarität. Zudem ist er für
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die Regulation von der Nahrungs- und Wasseraufnahme, Circadiane Rhythmik, den
Schlaf und zu guter letzt für das Sexual- und Fortpflanzungsverhalten zuständig.
Der Hypothalamus gibt nun der Hypophyse den Auftrag über Releasing Faktoren Follitropin (FSH, follikelstimmulierendes Hormon) zu produzieren. Releasing Hormone
sind Hormone, welche der Hypophyse beauftragen Hormone zu produzieren, in diesem
Fall durch GnRH (Gonadotropen-Releasing-Hormon). Dieses FSH wirkt auf das Ovar
und führt zur Reifung von Follikeln (5-15 Stück). Unter diesen Follikeln befinden sich
auch Ovarialfollikel mit der Eizelle (Oozyte). Diese wächst nun durch das FSH langsam
an bis zum sogenannten Graafschen Follikel (sprungreifes Ei) und wird 14 Tage vor der
nächsten Periode in den Eileiter entlassen.
Die Hypophyse ist eine Hormondrüse, welche auch im Zwischenhirn liegt. Sie ist zudem ein Teil des Hypothalamus. Sie ist für das Wachstum, den Stoffwechsel und die
Fortpflanzung verantwortlich.
Das FSH ist nicht nur für die Follikelreifung, sondern auch für die Heilung der letzten
Menstruation und den Aufbau der neuen Gebärmutterschleimhaut zuständig. Die
Schleimhaut wird jedoch hauptsächlich durch das Estradiol in der Proliferationsphase
aufgebaut, welche mit der Ovulation fertiggestellt ist. Zudem wirkt das Estradiol auf
die Hypophyse zurück und hemmt die Follitropin-Produktion.
Nach wenigen Tagen der FSH-Produktion kommt es zu einem starken Anstieg des
Lutropin (LH, luteinisierendes Hormon), welches auch aus der Hypophyse veranlasst
wird. Dieser starke Anstieg ist ca. nach dem 13. Tag der letzten Periode zu datieren.
Bereits ein bis zwei Tage später kommt es zur Ovulation. Dieser ist bei einem 28 tägigen Zyklus ungefähr in der Mitte zu finden. Das LH stimuliert zudem die einzelnen
Progesteron-Produktionen und ist für die Ausbildung des Corpus Luteum (Gelbkörper)
verantwortlich.
FSH und LH gehören zu den gladotropen Hormonen, welche sich in zwei Gruppen einteilen lassen, in die auf Keimdrüsen (Gonaden) wirkende und nicht darauf wirkenden
Hormone.
Nach der Ovulation kommt es zur zweiten Phase.
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2. Phase
Die zweite Phase, auch Gelbkörperphase (Lutealphase) genannt, setzt mit der Ovulation ein. Diese ist auf 14 Tage beschränkt, da der Gelbkörper nur eine Lebensdauer
dieser Zeit besitzt. Der Gelbkörper ist der Follikel, welcher die fertige Eizelle entlassen
hat. Dieser Follikel beginnt, nach der Entlassung der Eizelle, kleine Mengen Östrogen
und kurz darauf größere Mengen Progesteron (Gelbköperhormon) zu produzieren.
Progesteron ist ein Gestagen und veranlasst die Einlagerung von Nährstoffen in der
Gebärmutterschleimhaut für eine mögliche Schwangerschaft. Diese Nährstoffe sind für
eine Ansiedlung der befruchteten Eizelle notwendig.
Die luteinisierende Wirkung des Lutropins bringt die Progesteron- Produktion in Gang.
Das Progesteron wandelt die Uterusschleimhaut in den prägraviden Zustand um und
bereitet die Einbettung der Eizelle vor (Sekretionsphase). Solange die ProgesteronProduktion anhält bleibt dieser Zustand erhalten. Ist die Eizelle nicht befruchtet worden bildet sich der Corpus luteum durch den Abfall der LH-Produktion der Hypophyse
zurück. Durch den folgende Progesteron- und Estradiol-Abfall kann die Schleimhaut
nicht gehalten werden und es kommt zur dritten Phase. Der alte Corpus luteum setzt
sich in der Haut des Ovars ab und hinterlässt so eine narbige Schicht.
3. Phase
Die dritte Phase ist die eigentliche Menstruation. Diese kann nur eintreten, wenn keine
Eizelle befruchtet wurde. Aus diesem Grund kann die dritte Phase auch in zwei Varianten eigeteilt werden, einmal die Menstruation und die Schwangerschaft.
Im ersten Fall kommt es kurz nach Beginn des Abbaus der Schleimhaut zur Regelblutung und somit zur Abstoßung der Schleimhaut.
Durch den Abfall des Estradiols wird im hypothalamo-hypophären System eine Gegenreaktion eingeleitet, bei der die FSH-Produktion angeregt wird und der Zyklus von
vorne beginnen kann.
Die Menstruation ist also der Startschuss für die Wiederholung des Zyklus’.
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Thema 1
Bei einer Befruchtung der Eizelle bleibt die Menstruation aus. Hier würde sich der
Corpus luteum in den Corpus luteum graviditatis umwandeln und die ProgesteronProduktion würde sich erhöhen. Diese Produktion würde später von der Plazenta
übernommen werden.
Im folgenden Kapitel wird es
wieder um die synthetischen
Östrogene gehen. Diese werden
anhand der Antibabypille erläutert.
Folikelkreislauf
Abb. 12
Abb. 11
4 Synthetische Östrogene und Antibabypille
Zu den synthetischen Östrogenen gehört zum Beispiel das Ethinylestradiol. Dieses ist
das synthetisch hergestellte und leicht veränderte Estradiol, welches somit eine
stärkere östrogene Wirkung aufweist als das Estradiol. Dies passiert durch die
Ethinylierung (siehe Abb. 13) der Carbonylgruppe von Estron an
C-17. Das
Ethinylestradiol ist damit eines der Hauptbestandteile der Antibabypille. Synthetische
Abb. 13
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Thema 1
Östrogene werden gegenüber natürlichen Östrogenen in der Antibabypille verwendet
aus einem ganz einfachen Grund, da sie in der Leber nicht so leicht metabolisiert werden. Dies kommt durch die hinzugefügte Ethinylgruppe (Dreifachbindung, siehe Abb.
13) zustande. Natürliche Östrogene werden im
Ovar des Körper und im Gelbkörper selbst produziert und werden dann vor der Ausscheidung
metabolisiert.
Abb. 14
Für die künstliche Zunahme von Östrogenen und anderer Stoffe gibt es genau drei
Möglichkeiten, entweder führt man diese über eine Spritze (parenteral) oder über die
Absorption der Haut in Form von Cremes oder aber in Form von Tabletten (oral) dem
Körper zu. Die orale Einnahme bietet sich als die einfachste und unkomplizierteste für
die Empfängnisverhütung an. Für andere medizinische Behandlungen bieten sich die
anderen Zuführungsmöglichkeiten oftmals eher an.
Zu den synthetischen Östrogenen gehören auch andere Östrogenpräparate, welche für
verschiedenste medizinische Behandlungen notwendig sind. Östrogenpräparate sind
nicht nur Präparate aus Ethinylestradiol, sondern bestehen häufig aus einem Mix aus
anderen synthetisch hergestellten Östrogenen. Zudem bestehen diese Präparate oftmals nicht nur aus synthetischen Östrogenen, sonder auch aus anderen Stoffen, wie
z.B. einem Gestagen. Im den folgenden Abschnitten wird nicht auf alle diese Östrogene
eingegangen, sondern hauptsächlich das Ethinylestradiol betrachten.
Östrogene werden z.B. gegen Menstruationsstörungen, Akne oder starke Körperbehaarung (Hypertrichose) verschrieben.
Ethinestradiol hat die größte Bedeutung in der Medizin, da es genauso wie das Estradiol die stärkste östrogene Wirkung beinhaltet.
Bevor es nun um die Antibabypille (Kontrazeptiva) geht, muss vorweg kurz erwähnt
werden, dass die Antibabypille das am meist verwendeteste Verhütungsmittel in
Deutschland ist.
Es gibt zwei verschiedene Arten von hormonellen Verhütungsmitteln, einmal die
Minipille, welche nur Gestagen enthält und auf Östrogene verzichtet und andrerseits
15
Thema 1
die Mikropille, welche eine Kombination aus Gestagenen und Östrogenen ist.
Beide teilen sich wiederum in drei
verschiedene Möglichkeiten auf. Es
gibt hier die
Einphasenpille,
welche einen gleichbleibenden
Hormongehalt
in
allen
einzunehmenden Tabletten hat, die
Abb. 15
Zwei- phasenpille, welche zunächst in der ersten
Phase eine niedrige Dosierung von Gestagenen
und Östrogenen beinhaltet und in der zweiten
Phase die Dosierung erhöht und zu guter letzt gibt
es die Dreiphasenpille, welche zunächst in den ersten
Abb. 16
beiden Phasen der Zweiphasenpille ähnelt, jedoch in der dritten Phase die
Östrogendosierung reduziert und die
Gestagendosierung erhöht.
Die Minipille verhindert nicht den Eisprung, sondern baut nur die Gebärmutterschleim- haut, d.h. den Zervixschleim auf,
welcher das eindringen von Spermien in
Abb. 17
die Gebärmutter verhindert.
16
Thema 1
Die Mikropille baut nicht nur durch das Gestagen den Zervixschleim auf, sondern verhindert zudem durch das Östrogen die Follikelreifung und somit auch die Ovulation.
Dadurch dass diese Pille einen „Doppelschutz“ besitzt, ist sie auch etwas sicherer und
lässt zudem größere Abweichungen im Einnahmerhythmus der Tabletten zu.
Nach einer Absetzung kommt es bei beiden Tablettenarten zu einer Entzugsblutung,
welche jedoch kleiner Ausfällt als die normale Menstruation. Aus diesem Grund wird
die Pille auch gegen zu starke Regelblutungen verschrieben.
Die drei Bilder (Abb. 15,Abb. 16 und Abb. 17) zeigen eine Auswertung der von der
Technikerkrankenkasse bezahlten Antibabypille von Frauen bis zum 20. Lebensjahr.
Die Daten enden mit dem 20. Lebensjahr, da die Kosten der Pille nur bis zu diesem
Lebensjahr von der Krankenkasse übernommen werden. Diese Studie ist relativ aussagekräftig, da die Krankenkasse in ganz Deutschland aktiv ist und sehr viele Kunden
hat. Wie man an den Zahlen sehr schön erkennen kann verwenden sehr viele Mädchen
die Pille. Zudem bemerkt man, dass der Anteil der Nutzerinnen mit zunehmendem Alter wächst.
5 Auswirkungen von zu viel Östrogen auf Mensch und
Natur
Um der Frage nachgehen zu können, was für Auswirkungen Östrogene auf Mensch und
Natur haben, müssen wir zunächst erst einmal klären, wie natürliche Östrogene, synthetische Östrogene oder östrogenähnliche Stoffe in die Umwelt gelangen.
5.1 Woher stammen die Östrogene, welche unsere Natur belasten?
Zum einen werden Östrogene über den Menschen ausgeschieden und sammeln sich
dann in den Klärwerken an. Zu diesen Östrogenen gehören nicht nur die synthetischen
z.B. aus der Antibabypille, sondern auch die natürlichen Östrogene. Eine Frau scheidet
im Durchschnitt zwischen 3-8 µg (µg=Mikrogramm) Estradiol (E2) pro Tag aus.
Während der Schwangerschaft sind es sogar 170-360 µg E2 pro Tag. Zu diesen natür17
Thema 1
lichen Östrogenen kommt nun noch die Exkretion der synthetischen Östrogene hinzu.
Das Ethinylestradiol (EE2) wird z.B. pro Tag in der Menge zwischen 0,8 und 2,6 µg
ausgeschieden. Von den Kläranlagen aus gelangt es dann nahezu ungefiltert in Flüsse,
Meere, Seen… In den Kläranlagen werden zwar 90% des E2 und 68% des EE2 durchschnittlich abgebaut, jedoch bleibt ein Teil der Östrogene aktiv. Zudem hängt die Inaktivierung der Östrogene von der technischen Ausgestaltung der Kläranlage ab. Östrogene werden als aktiv bezeichnet, wenn sie die Gesundheit von Organismen bzw. Populationen beeinflussen können. Hormonaktive Stoffe werden auch als endokrine Disruptoren bezeichnet.
An den Zahlen kann man bereits erkennen, dass das Ethinylestradiol zwar deutlich
weniger ausgeschieden wird als die natürlichen Östrogene, jedoch wird es auch deutlich schlechter inaktiviert. Diese Hartnäckigkeit ist auf die zusätzliche Ethinylgruppe
an C17 zurückzuführen. Die Halbwertszeit eines natürlichen Östrogens in Gewässern
liegt bei ca. 2 Tagen und bei dem synthetischen Ethinylestradiol bei 17 Tagen. Die
Konzentration von Östrogenen in einem Gewässer hängt immer davon ab, wie stark es
verdünnt wird. Aus diesem Grund gibt es keinen Durchschnittswert von östrogener Belastung in Gewässern, jedoch kann man sagen, dass in niederschlagsarmen Monaten
die Flüsse und Seen eine höhere Konzentration von Östrogenen pro Liter aufweisen als
in niederschlagsreichen Monaten. Zudem ist die Umwelt in unmittelbarer Nähe der
Abwasserrohre und in dicht besiedelten Gebieten am stärksten betroffen.
Nicht nur über Kläranlagen, sondern auch über den östrogenähnlichen Stoff Bisphenol
A, welcher in nahezu allen Plastikarten vorhanden ist, gelangt „Östrogen“ in die
Umwelt. Bisphenol A ist nur einer von vielen Stoffen, welcher unsere Umwelt und uns
selbst mit Stoffen belastet, welche östrogenähnlich wirken. Wir selbst kommen in Kontakt mit diesen Stoffen über unsere Plastiktrinkflaschen, über alle in Plastik verpackten
Lebensmittel, über Zahnpasta und viele andere Dinge (siehe auch in der Arbeit Bioplastik von Carmen Romberger). Zudem gelangen jedes Jahr Millionen Tonnen von
Plastik in die Meere, welche von kleinen wie großen Meeresbewohnern gefressen wer-
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Thema 1
den und schließlich über die Nahrungskette wieder im Organismus des Menschen landen.
Weiterer „Östrogenlieferanten“ sind die Pestizide, welche auf die Pflanzen gespritzt
werden, dann in den Boden sickern, im Grundwasser oder nahegelegenen Seen landen
oder über die Aufnahme der bespritzen Pflanzen wieder den Menschen beslasten (siehe
auch Pestizide von Johann Schmiederhausen und Rahel Delling).
Zu guter Letzt kommen natürliche Östrogene auch über Tiere und Pflanzen in die
Natur. Zierpflanzen produzieren z.B. das Phytoöstrogen (bzw. Phytoestrogen). Diese
Stoffe sind zwar keine Östrogene im herkömmlichen Sinne, jedoch können sie sich
durch die chemische Ähnlichkeit mit Estrogenrezeptoren verbinden und so eine östrogene bzw. antiöstrogene Wirkung entfalten.
5.2 Folgen für Tier und Umwelt
Hormone gehören mit zu den am stärksten wirkenden Stoffen in der Natur. Selbst verschwindend geringe Mengen an Östrogen können biologisch aktiv wirken. Zudem
summieren sich verschiedene Östrogene in ihrer Wirkung auf, d.h., dass Gewässer oder
andere Gebiete, welche mit verschiedenen Östrogenen oder ähnlich wirkenden Stoffen
verseucht sind, noch stärker auf die Umwelt wirken. Aus diesem Grund sind Östrogene
für die Umwelt, die Tiere und den Menschen so gefährlich.
Wie bereits erwähnt sind Östrogene für die Entwicklung des weiblichen Geschlechts,
deren Funktion und Zyklen, die Fruchtbarkeit und für die Rhythmen der Paarungszeit
zuständig.
Genau an diesen Punkten setzen nun die Folgen der östrogenen Überbelastung ein.
Um Folgen nachweisen zu können, haben die Wissenschaftler Max Lambert und sein
Team von der Yale Universität Froschpopulationen in natürlichen Tümpeln, mit Tümpeln in agrarwirtschaftlich geprägten Regionen und Stadtteichen verglichen. Hierbei
hat man die Spezies Rana clamitans, den sogenannten „Schreifrosch“, untersucht. Eine
Population dieser Spezies besteht normalerweise zu 63% aus männlichen und zu 37%
19
Thema 1
aus weiblichen Tieren. Das Verhältnis der Geschlechterverteilung in den belasteten
Tümpeln war jedoch gekippt. Hier waren die Weibchen zu mehr als 50% vertreten.
Die Frösche waren durch die Östrogene „feminisiert“ worden. Zudem ist die Potenz
der männlichen Frösche und die Bereitschaft der Weibchen zur Paarung gesunken.
Dieses Phänomen führte zu einem Rückgang der Population.
Endokrine Disruptoren sind und waren für Fortpflanzungsstörungen von Fischpopulationen weltweit der Auslöser. Die Östrogene eines Fisches sind mit denen des Menschen chemisch identisch.
Bei Fischen, welche sich nahe an Kläranlagen oder in verseuchten Seen aufhielten, fand
man heraus, dass selbst bei männlichen Fischen das weibliche Eidotterprotein Vitellogenin, welches normalerweise nur bei weiblichen Fischen während der Reproduktionsphase gebildet wird, zu finden war. Diese Veränderung ging sogar so weit, dass
sich sogenannte „Intersex“-Gonaden in eigentlich getrenntgeschlechtlichen Fischpopulationen gebildet hatten. „Intersex“-Gonaden sind Gonaden, welche weibliche sowie
männliche Geschlechtszellen enthalten. Die Populationen zeigten zudem eine ähnliche
Entwicklung wie bei den Fröschen. Die Weibchen waren nicht mehr so
„paarungswillig“ und die Männchen waren nicht mehr so potent bis hin zur Impotenz.
Diese Umweltöstrogene können beim Fisch genauso wie bei anderen Tieren auf den
Hypothalamus, die Hypophyse, das Ovar oder die Leber wirken. Dort können sie eine
Reaktion auslösen, welche z.B. beim Fisch die Vitellogeninproduktion antreibt. Dies
führt wiederum dazu, dass es zu einem Rückkopplungsmechanismus kommt, welcher
auf das Ovar wirkt. Hierbei sei nochmal erinnert an die komplexe hormonelle Regulation des Menstruationszyklus’.
Auslöser für solche Veränderungen sind oftmals nicht nur tägliche Verschmutzungen
unserer Umwelt, sondern häufig auch Chemieunfälle. Als Beispiel kann man hier die
Population der Alligatoren im Apopka-See in Florida nehmen. Hier hatte sich die Population der Alligatoren stark verkleinert, es kam gehäuft zu Fehlbildungen der
Geschlechtsorgane und der Testosterongehalt war extrem niedrig, nachdem Pestizide
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Thema 1
wie DDT (Dichlordiphenyltrichlorethan) und Diclofol bei einem Chemieunfall in das
Gewässer gelangt waren. Beide genannten Pestizide haben eine hormonelle Wirkung,
weshalb sie die Alligatoren „feminisiert“ haben.
Die Liste der Beispiele könnte nun problemlos weitergeführt werden, jedoch ist bereits
anhand dieser Bespiele klar, dass zu viele Östrogene oder Stoffe, welche eine östrogene
Wirkung entfalten können, in der Natur ein großes Problem darstellen und zu erheblichen Folgen führen können.
5.3 Folgen für den Menschen
Der Mensch ist vielen Umweltbelastungen ausgesetzt und eine große könnte in der
Zukunft das Östrogen darstellen. Die endokrinen Disruptoren wirken auf unseren Körper ähnlich wie beim Fisch. Diese Umweltöstrogene können z.B. auf den Hypothalamus, die Hypophyse oder das Ovar wirken.
Diese Wirkungen würden der Antibabypille ähneln. Dies bedeutet, wenn zu viele
Östrogene auf eine erwachsene Frau wirken, dann könnte der Eisprung aussetzten, da
der Körper denken würde, dass er schwanger wäre. Zudem könnte es zu unregelmäßigen Zyklen kommen. Nicht nur Zyklusunregelmäßigkeiten, sondern auch ein erhöhtes
Brustkrebsrisiko oder äußerliche Körperveränderungen könnten die Folge sein.
Da die Östrogene, sowie Testosterone eine wichtige bzw. die wichtigste Rolle in der
Kindheit und Pubertät spielen, würden sich auch dort Folgen zeigen. Das Östrogen ist
für die Entwicklung des weiblichen Geschlechts und der weiblichen Körperformen verantwortlich. Eine zu Große Menge an Östrogen könnte die Kindheit verkürzen, so dass
die Frau früher geschlechtsreif wäre und deutlich früher die Menarche bekäme. Der
Körper der Frau könnte durch diese unnatürlichen Beschleunigungen Schäden davontragen, da er nicht so viel Zeit zur Entwicklung bekäme, wie wenn er auf natürliche
Weise gewachsen wäre.
Nicht nur bei der Frau könnte es zu starken Folgewirkungen kommen, sondern auch
beim Mann. Das Geschlechtsorgan des Mannes könnte sich durch zu viele Östrogene in
der Kindheit nicht richtig entwickeln und dadurch verkümmern. Dies bedeutet, dass
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Thema 1
der Mann nicht mehr so potent wäre und Probleme bei der Fortpflanzung bekommen
könnte. Die Verkümmerung des Geschlechtsorgans bis hin zu Geschlechtsumwandlungen sind bei den Fischen bekannt. Daher ist für den Menschen eine erhöhte Vorsicht
im Umgang mit endokrinen Disruptoren gefragt.
Beim Mann könnte es zudem dazu führen, dass die Spermienzahl, sowie deren Qualität
stark abnimmt, welches bis zu einer Impotenz führen könnte.
Bis jetzt ist nur bekannt, dass die Spermienzahl und deren Qualität bei den Männern in
den Industrieländern abgenommen hat. Ob die endokrinen Disruptoren dafür verantwortlich sind ist noch nicht bewiesen, jedoch kann man davon ausgehen, dass wenn
diese Disruptoren bei Fischen zu den genannten Veränderungen führen können, dass
diese beim Menschen eine ähnliche Veränderung bewirken können. Auch wenn bis
jetzt noch keine Nachweise von Folgen auf den Menschen durch endokrine Disruptoren gefunden wurden, könnten diese Stoffe in Zukunft ein erhebliches Problem bei
der Fortpflanzung darstellen.
Der Mensch in den Industrieländern hat bereits jetzt mit Fortpflanzungsproblemen zu
kämpfen, deswegen sollte man den endokrinen Disruptoren eine erhöhte Aufmerksamkeit schenken und diese so weit es geht vermeiden.
6 Fazit
In meiner Hausarbeit bin ich über den chemischen Aufbau von Östrogenen zu den
natürlichen Östrogenen gekommen. Dabei habe ich die Bedeutung des Östrogens für
den Menschen herausgearbeitet und seine Funktion im Hormonhaushalt des Körpers
betrachtet.
Danach bin ich auf die synthetischen Östrogene anhand der Antibabypille eingegangen
und habe danach den Einfluss von Östrogenen auf den Menschen und die Natur betrachtet. Hierbei bin ich auch auf die Umweltöstrogene bzw. die östrogenähnlichen Stoffe
eingegangen und habe die Problematik dieser in einigen Beispielen verdeutlicht.
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Thema 1
Das Thema „Östrogene“ ist mit diesen einzelnen Schwerpunkten noch nicht bearbeitet, sondern könnte in Richtung der Medizin noch weiter ausgeführt werden. Desweiteren könnte auf die Auswirkungen der Verwendung von Östrogenen in der Landwirtschaft eingegangen werden. Beispielhaft sei hier der Lebensmittelskandal, ausgelöst durch Östrogene in Kalbfleisch, aus den 1980er Jahren genannt. Das Thema der
östrogenähnlichen Stoffe bzw. der endokrinen Disruptoren könnte noch ein weiteres
Feld umfassen.
Ein weiteres und sehr spannendes Thema könnte die Verwendung von Östrogenen im
Bereich des Bodybuildings darstellen. Dort werden die Eigenschaften der Steroide bzw.
des Östrogens genutzt, um den Körper noch voluminöser zu Formen.
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Thema 1
Quellenverzeichnis
INTERNETSEITEN
http://flexikon.doccheck.com/de/Östrogen
Hucklenbroich, Christina: Hormone in der Umwelt, 15.9.2015 Frankfurter Allgemeine, http://www.faz.net/aktuell/wissen/natur/oestrogene-in-der-umwelt-in-dengaerten-der-vorstadt-leben-mehr-weibliche-froesche-13790548.html
Hauptsache, es hilft und fällt nicht auf, SPIEGEL-Verlag Rudolf Augstein GmbH &
Co. KG., 27.10.1980, http://www.spiegel.de/spiegel/print/d-14322935.html
Freese, Gunhild: Gewinn vor Gesundheit, 14.11.1980, http://www.zeit.de/1980/47/
gewinn-vor-gesundheit
https://de.wikipedia.org/wiki/Menstruation
http://www.laves.niedersachsen.de/portal/live.php?navigation_id=20053&article_id=73704&_psmand=23
Paradisi-Redaktion - Artikel vom 21.11.2012 (zuletzt überarbeitet am 18.09.2015),
http://www.paradisi.de/Health_und_Ernaehrung/Anatomie/Geschlechtshormone/
Artikel/21967_Seite_2.php
Obskure Quellen, SPIEGEL-Verlag Rudolf Augstein GmbH & Co. KG., 18.1.1982,
http://www.spiegel.de/spiegel/print/d-14337132.html
Der Tapfere, SPIEGEL-Verlag Rudolf Augstein GmbH & Co. KG., 10.11.1980,
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https://de.wikipedia.org/wiki/Estrogene
Glaeske, Gerd und Thürmann, Petra: Pillenreport, Ein Statusbericht zu oralen Kontrazeptiva, Anschrift der Verfasser: Universität Bremen, SOCIUM, Mary-SomervilleStr. 5, 28359 Bremen, 2015, https://www.tk.de/centaurus/servlet/contentblob/
771128/Datei/67490/Pillenreport_2015.pdf
Unser tägliches Östrogen, 17.5.2010, http://www.sueddeutsche.de/leben/mineralwasser-unser-taegliches-oestrogen-1.400134
http://oestrogen-dominanz.de/buch/oestrogen.htm
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Thema 1
Wikipedia wurde nur zur Begriffsklärung verwendet und für Abb. 11 und Abb. 12
LITERATUR
Karlson, Peter: Biochemie für Mediziner und Naturwissenschaftler, 12. völlig
neubearbeitete Auflage, Georg Thiele Verlag Stuttgart - New York 1984
Martius, Gerhard und Goeschen, Klaus: Geburtshilfe und Gynäkologie in Frage und
Antwort, Ein Repetitorium für Krankenschwestern, Krankenpfleger und Hebammen 2. neubearbeitete und erweiterte Auflage, Georg Thieme Verlag
Segner, Helmut: Hormone als Schadstoffe?, Die Wirkung von Umweltöstrogenen auf
Fische, 2014 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/biuz.201490051/abstract?globalMessage=0
Die Fachliteratur wurde als Hauptgrundlage der Arbeit verwendet
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