Effect of endocrine active compounds on the adrenal gland function of naturally and artificially fed neonatal pigs – ex vivo study

W ostatnich latach badacze przeprowadzili wiele badań oceniających wpływ związków o aktywności hormonalnej (EACs) na funkcjonowanie układu endokrynnego. Jak dotąd niewiele uwagi poświęcono wpływowi tych substancji na funkcje nadnerczy, pomimo że gruczoły te również mogą być celem związków o aktywności hormonalnej. W warstwie siatkowatej zachodzi złożona i precyzyjnie kontrolowana przez szereg enzymów steroidogeneza nadnerczowa, prowadząca do powstania słabych androgenów płciowych. U neonatalnych świń kora nadnerczy nie jest ostatecznie wykształcona, co w połączeniu z niedojrzałymi szlakami detoksykacyjnymi czyni ją podatną na szkodliwe działanie związków o aktywności hormonalnej. Ponadto rodzaj karmienia w pierwszych dniach życia ma niebagatelne znaczenie dla dalszego rozwoju organizmu. W związku z powyższym celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu związków o aktywności hormonalnej: metabolitu flutamidu (2-hydroksyflutamidu, 2HF), 4-tert-oktylofenolu (OP) oraz metabolitu metoksychloru (HPTE) w warunkach ex vivo na ekspresję mRNA dla białka StAR oraz enzymów zaangażowanych w biosyntezę nadnerczowych steroidów płciowych: CYP11A1, CYP17A1, HSD3β1, SULT2A1 i STSw inkubowanych fragmentach nadnerczy pochodzących od prosiąt karmionych naturalnie i sztucznie. Kolejnym celem było zbadanie wpływu powyższych EACs na poziom androstendionu, dehydroepiandrosteronu i jego siarczanu w pożywce po inkubacji fragmentów nadnerczy pochodzących od prosiąt karmionych naturalnie i sztucznie. Neonatalne prosięta płci żeńskiej zostały podzielone na dwie grupy ze względu na rodzaj karmienia: prosięta karmione naturalnie przez matkę oraz prosięta karmione sztucznym mlekiem. Pobranie nadnerczy nastąpiło dziesiątego dnia po urodzeniu. Po 4-godzinnej preinkubacji eksplanty inkubowano z 2HF w stężeniu 1,7 x 10-4 M, OP w stężeniu 10-6 M oraz HPTE w stężeniu 0,5 x 10-6 M. Kontrolę stanowiła inkubacja z dodatkiem 0,1% DMSO. Wyniki wykazały istotny statystycznie wpływ EACs na ekspresję mRNA dla białka StAR oraz wszystkich badanych enzymów zaangażowanych w biosyntezę nadnerczowych steroidów płciowych, z wyjątkiem STS. Samodzielny wpływ karmienia obserwuje się w przypadku CYP11A1, HSD3β, SULT2A1, STS i StAR. Ciekawym zjawiskiem z biologicznego punktu widzenia jest występowanie interakcji między badanymi czynnikami. W przypadku trzech badanych genów (CYP17A1, HSD3β, SULT2A1) obserwuje się jednoczesny wpływ karmienia i związku na ich ekspresję. Wykazano również istotny statystycznie wpływ EACs na poziom DHEAS. Sztuczne karmienie obniża ekspresję badanych genów w porównaniu do grupy prosiąt karmionych naturalnie. Co więcej, zauważono, że karmienie naturalne wpływa na efekt działania EACs, co sugeruje ochronne działanie mleka matki.

In recent years, researchers have conducted many studies assessing the effect of endocrine-active compounds (EACs) on functioning of the endocrine system. So far, little attention was devoted to the effect of these substances on the function of the adrenal glands, although they may also be a target for endocrine-active compounds. Complex adrenal steroidogenesis takes place in the reticular layer and is precisely controlled by a number of enzymes, leading to the formation of weak androgens. In neonatal pigs, the adrenal cortex is not completely developed, which, combined with immature detoxification pathways, makes it vulnerable to the harmful effects of endocrine-active compounds. Moreover, the type of feeding in the first days of life is crucial to the further organism development. Therefore, the aim of this study was to investigate the effect of endocrine-active compounds: flutamide metabolite (2-hydroxyflutamide, 2HF), 4-tert-octylphenol (OP) and methoxychlor metabolite (HPTE) in ex vivo conditions on mRNA expression for StAR and enzymes involved in adrenal sex steroids biosynthesis: CYP11A1, CYP17A1, HSD3β1, SULT2A1 and STS in incubated fragments of adrenal glands obtained from sow-fed or formula-fed piglets. Another aim was to investigate the effect of the above EACs on the concentration of androstenedione, dehydroepiandrosterone and its sulphate in the medium after incubation of adrenal fragments obtained from sow-fed or formula-fed piglets . Neonatal female piglets have been divided into two groups according to the type of feeding: piglets fed naturally by the mother and piglets fed with milk formula. The adrenal glands were taken on the tenth day after birth. After 4-hour of pre-incubation, adrenal explants were incubated with 2HF at a concentration of 1,7 x 10-4 M, OP at a concentration of 10-6 M and HPTE at a concentration of 0,5 x 10-6 M. The control explants were incubated with 0,1% DMSO. The results showed a significant effect of EACs on the mRNA expression of StAR and all tested enzymes involved in the biosynthesis of sex adrenal steroids, except for STS. Solely feeding effect is observed for CYP11A1, HSD3β, SULT2A1, STS and StAR. An interesting phenomenon from the biological point of view is the interaction between the studied factors. In the case of the three tested genes (CYP17A1, HSD3β, SULT2A1), a simultaneous effect of feeding and the compound on their expression is observed. A statistically significant effect of EACs on the concentration of DHEAS was also demonstrated. Artificial feeding lowers the expression of the studied genes compared to the group of naturally fed piglets. Moreover, it was noted that the natural feeding influences the effect of EACs, which suggests a protective effect of breast milk.