The endocrine system is a complex set of hormone-producing glands that regulate biological processes in the body from conception through adulthood into old age, including the development of brain and nervous apparatus, the growth and the function of the reproductive system, as well as the metabolism and blood sugar levels. Furthermore, estrogen, one of these hormones, regulate a variety of biological processes, influencing growth, differentiation and function of target tissues, where they interact with nuclear estrogen receptors (ERs), ERa and ERb, which act as transcription factors. Moreover, in the environment there are exogenous agents which could interfere with the synthesis, secretion, transport, binding, action, or elimination of natural hormones in the body. These endocrine disrupting chemicals (EDC) might interfere and disrupt the physiological hormonal pathway, acting also on ERs. In this study we investigated the estrogen-like properties of four xenoestrogens, classified as enviromental contaminants (diethylstilbestrol, hexestrol, coumestrol, phosalone), on human MCF-7 cells, using a combination of proliferative assay, gene and protein expression of estrogen receptors and protein modulation of estrogen-responsive genes, like c-myc and p21. All tested compounds showed a proliferative effect in MCF-7 cells and acted as ligands for estrogen receptors; moreover, they act as cell-cycle modulators. We observed that proliferative response of MCF-7 cells, after treatment with tested compounds, is in agreement with the rank of potency predicted by other tests (QSARs analysis, receptor binding assay and transactivation assay) confirming that the described test is a predictive tool to assess estrogenic activity.
Moreover, we analysed estrogen receptor modulation. The most relevant result was the up-regulation of the ERb in response to the treatment with 10µM phosalone, the compound that induced the least proliferative effect. ERb might attenuate ERa-induced proliferation and affects cell-cycle progression. Furthermore, c-myc and p21 modulation indicate that the observed proliferative effect correlates with c-myc induction, while p21 was not affected ruling out a contribution to proliferation limiting effects. These results suggest analysing both in vitro proliferation and molecular endpoints, to estimate the effet of xenoestrogens.

Das Endokrine System ist ein komplexes Set von hormonproduzierenden Drüsen, das biologische Prozesse im Körper reguliert, beginnend mit der Empfängnis über das Erwachsenenstadium bis ins hohe Alter. Mit beeinflusst werden die Entwicklung des Gehirns und des Nervensystems, das Wachstum und die Funktion des reproduktiven Systems aber auch der Stoffwechsel und der Blutzuckerspiegel. Des Weiteren regulieren diese Hormone, unter anderem Östrogene, eine Vielzahl von biologischen Prozessen, die Einfluss nehmen auf Wachstum, Ausdifferenzierung und Funktion von Zielgeweben, wo sie mit zellulären Östrogenrezeptoren (ERs), ERa und ERb in Wechselwirkung treten, die dann als Transkriptionsfaktoren agieren. Außerdem gibt es in der Umwelt exogene Substanzen, die die Herstellung, die Ausschüttung, den Transport, die Rezeptorbindung, die Wirkung und/oder die Eleminierung der natürlichen Hormone im Körper beeinflussen können. Diese endokrin wirksamen Chemikalien (EDC) können den physiologischen hormonalen Signalweg beeinflussen und stören, indem sie unter anderem mit den ERs interagieren.
In dieser Studie haben wir die östrogen-ähnlichen Eigenschaften von vier Xeno-Östrogenen auf humanen MCF-7 Zellen untersucht, die als Umweltschadstoffe klassifiziert sind (Diethylstilbestrol, Hexestrol, Coumestrol, Phosalon), indem wir eine Kombination von Testsystemen benutzten: Die Bestimmung der Wachstumsrate der Zellen in Verbindung mit Gen- und Proteinexpression der Östrogenrezeptoren und der Proteinmodulation, der auf Östrogen reagierenden Gene, wie c-myc und p21. Alle getesteten Substanzen zeigten einen wachstumsfördernden Effekt auf MCF-7 Zellen und agierten als Liganden für Östrogenrezeptoren, außerdem wirkten sie als Zellzyklus-Modulatoren. Wir stellten fest, dass der wachstumsfördernde Effekt auf die MCF-7 Zellen nach der Behandlung mit den getesteten Substanzen in Übereinstimmung mit den Ergebnissen ist, die von anderen Tests prognostiziert werden (QSARs Analyse, Rezeptorbinde-Assay und Transaktivierungsassay). Dies ist die Bestätigung, dass der hier beschriebenen Test als Prognosewerkzeug dienen kann, um östrogen-ähnliche Aktivität nachzuweisen. Außerdem haben wir die Modulation der Östrogenrezeptoren analysiert. Das relevanteste Ergebnis, das wir erzielten, war die Hochregulierung von ERb als Antwort auf die Behandlung mit 10µM Prosalon, welches den geringsten Wachstumsfördernden Effekt erzielte. ERb könnte das ERa induzierte Zellwachstum abschwächen und auf die Zellzyklusabfolge einwirken. Die Modulation von c-myc und p21 deutet darauf hin, dass der beobachtete Effekt gleichgeschaltet ist mit einer c-myc Induktion, während p21 unverändert blieb, was eine Mitwirkung von p21 bei der Wachstumsmodulation ausschließt. Diese Resultate lassen darauf schließen, dass eine kombinatorische Analyse von in vitro Wachstum und molekularen Endpunkten nötig ist, um die Effekte von Xeno-Östrogenen abzuschätzen.