Östrogene (Estrogene)

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1 Östrogene (Estrogene) 13a Frei Waldorfschule Eckernförde 2015/2016 Konrad Appel 1

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 3 2 Grundlagen zu Östrogen Chemischer Aufbau von Östrogenen Die Oxidation von Testosteron (Biogenese) Die wichtigsten Östrogene Estradiol Inaktivierung und Ausscheidung von Östrogenen 9 3 Die hormonellen Phasen im Leben einer Frau Menstruationszyklus und Schwangerschaft Phase Phase Phase 13 4 Synthetische Östrogene und Antibabypille 14 5 Auswirkungen von zu viel Östrogen auf Mensch und Natur Woher stammen die Östrogene, welche unsere Natur belasten? Folgen für Tier und Umwelt Folgen für den Menschen 21 6 Fazit 22 Quellenverzeichnis 24 2

3 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. 3

4 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 4

5 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. 2 Abb. 3 Estriol Abb. 4 5

6 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 aroma- Abb. 6 6

7 tisiert. Dies bedeutet, dass als erstes der Methyl-Gruppe ein Sauerstoffatom (O) hinzugefügt wird (Hydroxylierung, siehe Abb. 6). Danach werden zwei Wasserstoffatome der Methyl-Gruppe Abb. 7 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 zweite freie Wasserstoffatom bei der Abb.8 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 verschiedenen Östrogene sind natürlich Abb. 10 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 7

8 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- 8

9 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. 9

10 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 10

11 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 11

12 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. 12

13 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 Progesteron- Produktion 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. 13

14 Bei einer Befruchtung der Eizelle bleibt die Menstruation aus. Hier würde sich der Corpus luteum in den Corpus luteum graviditatis umwandeln und die Progesteron- Produktion 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 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 14 Abb. 13

15 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

16 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

17 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 µg E2 pro Tag. Zu diesen natür- 17

18 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- 18

19 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

20 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 20

21 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 21

22 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. 22

23 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. 23

24 Quellenverzeichnis INTERNETSEITEN Hucklenbroich, Christina: Hormone in der Umwelt, Frankfurter Allgemeine, Hauptsache, es hilft und fällt nicht auf, SPIEGEL-Verlag Rudolf Augstein GmbH & Co. KG., , Freese, Gunhild: Gewinn vor Gesundheit, , gewinn-vor-gesundheit Paradisi-Redaktion - Artikel vom (zuletzt überarbeitet am ), Artikel/21967_Seite_2.php Obskure Quellen, SPIEGEL-Verlag Rudolf Augstein GmbH & Co. KG., , Der Tapfere, SPIEGEL-Verlag Rudolf Augstein GmbH & Co. KG., , Glaeske, Gerd und Thürmann, Petra: Pillenreport, Ein Statusbericht zu oralen Kontrazeptiva, Anschrift der Verfasser: Universität Bremen, SOCIUM, Mary-Somerville- Str. 5, Bremen, 2015, /Datei/67490/Pillenreport_2015.pdf Unser tägliches Östrogen, ,

25 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, Die Fachliteratur wurde als Hauptgrundlage der Arbeit verwendet 25