Phytoöstrogene können auch als Pflanzenhormone bezeichnet werden. Anhand ihrer Wirkung zählen sie zu den Phytoöstrogenen, gehören aber chemisch den Polyphenolen an.
Phytoöstrogene haben, wie ihr Name schon sagt eine ähnliche Struktur und Wirkung wie die im Körper vorkommenden steroiden Hormone. In den in dieser Arbeit untersuchten Gemüsesorten, sind eher geringe Gehalte enthalten.
Im Körper gibt es 2 Arten an Östrogenrezeptoren, ER-α und ER-β. Phytohormone binden stärker an den ER-β Rezeptor, weißen jedoch allgemein eine geringere Bindungsaffinität von nur 0,1 % im Vergleich zu humanen Östrogenen auf. Dennoch können sie sowohl das Zellwachstum als auch die Hemmung desselbigen in hormonabhängigen Zelllinien (Brust, Prostata, Gebärmutter etc.) bewirken.
Die Wirkung scheint von der Konzentration an Phytoöstrogenen abzuhängen. Es wurden 10-1000fach höhere Konzentrationen im Vergleich zu endogenen Östrogenen im Urin von Menschen gemessen, die phytoöstrogenhaltige Nahrungsmittel verzehren.
Dadurch können Phytohormone konzentrationsabhängig sowohl eine östrogene wie auch eine anti-östrogene Wirkung ausüben. Durch Interaktion mit den Öestrogenrezeptoren (ER) können sie die physiologische Wirkung dieses endogenen Steroidhormons nachahmen oder blockieren.
Phytohormone werden in 3 Gruppen eingeteilt:
- Isoflavonoide
- Lignane
- Coumestane
Abbildung 21
Isoflavonoide
Kommen vor allem in der Familie der Schmetterlingsblütler (Fabaceae) und Hülsenfruchtarten (Leguminosen) aus den Tropen vor. Sie sind nur in sehr geringen Mengen in heimischen Gemüsearten zu finden. Wie die meisten anderen sekundären Pflanzeninhaltsstoffe kommen auch Isoflavonoide in der Pflanze als inaktive Zuckerkonjugate vor. Die meist bekannten Verbindungen sind Genistein und Diadzein.
Lignane
Sind im Pflanzenreich weit verbreitet. Hauptquellen sind jedoch Vollkorn- und Ölsaaten. Am reichhaltigsten an Lignanen ist Leinsamen. Grundsätzlich enthält Gemüse mehr Lignane als Isoflavonoide und ist auch ein Hauptlieferant dieser sekundären Pflanzenstoffe.
Coumestane
Sind für die menschliche Ernährung eher von untergeordneter Bedeutung da diese Inhaltsstoffe nur in einzelnen Pflanzen enthalten sind, wie in Alfalfa, Klee und Sojasprossen. Daher wird Ihnen in dieser Arbeit auch keine nähere Aufmerksamkeit geschenkt. Interessant ist jedoch zu wissen, dass zu dieser Gruppe das Phytoöstrogen Coumestrol gehört, welches von den bis dato bekannten Phytoöstrogenen die höchste östrogene Aktivität besitzt.
Bioverfügbarkeit
Isoflavonoide
Isoflavonoide werden in ihrer Aglukon Form (ohne gebundenen Zucker) aus dem Dünndarm resorbiert. Da sie in den Pflanzen als Glykoside vorliegen, werden sie im Dünndarm von der Mikroflora (Darmbakterien) gespalten und das Aglukon wird freigesetzt. Es wird durch passiven Transport in die Darmzellen aufgenommen, dort großteils mit Glukoronsäure und im geringeren Ausmaß mit Sulfat verbunden und zu Glukoronsäure-, bzw. Sulfatkonjugaten umgewandelt werden.
Über den Darm aufgenommene Isoflavonoide und deren Stoffwechselprodukte gelangen über die Pfortader in die Leber wo sie Phase-II-Konjugationsreaktionen unterliegen und meist zu Monoglukuroniden umgewandelt werden, als welche sie auch im Urin wiedergefunden werden.
Studien beim Menschen haben nach dem Verzehr von Isoflavonoid haltigen Lebensmitteln ergeben, dass die maximale Plasmakonzentration von den Isoflavonoiden Genistein und Daidzein nach 6-8 Stunden erreicht wird. Die Halbwertszeit von Daidzein beläuft sich auf 5-6 h, die von Genistein auf 6-8 h.
Weitere Studien mit Ratten haben gezeigt, dass die orale Aufnahme von Isoflavonoidglykosiden (Genisteinglykosid) zu einer Aufnahme an freien Isoflavonoiden in den Körper von 48,66 % führte. Die Isoflavonoidglykoside werden im Dünndarm und Dickdarm in freie Isoflavonoide umgewandelt, durch das dort auf der Zelloberfläche vorkommende Enzym ß-Glucosidase und so in den Körper aufgenommen. Jedoch wird angenommen, dass auch die Glykoside, mittels eines passiven Transportmechanismus aufgenommen werden und somit eine höhere Bioverfügbarkeit denkbar ist.
Für unsere Berechnung, nehmen wir diesmal eine Aufnahme aus dem Darm von rund 50% an. Durch Kochen wird der Gehalt an Isoflavonoiden, die chemisch ja den Polyphenolen angehören, verringert. Da es auf die Art des Kochens ankommt, nämlich Dampfkochen oder im Kochtopf mit Wasser, nehmen wir an, dass sich der Gehalt an Isoflavonoiden durch Kochen im schlimmsten Fall (Kochen im Kochtopf mit Wasser) um 50 % reduziert.
Die Karotte enthält eine Konzentration von 1-4 µg/100g Frischmasse. Berücksichtigen wir den Verlust durch Kochen ergibt sich eine Konzentration von 0,5-2 µg/100g die im Darm zur Aufnahme in den Körper zur Verfügung stehen. Es werden davon 50 % aufgenommen, also 0,25-1 µg aus 100 Gramm Karotten. Die durchschnittliche molare Masse von Isoflavonoiden ist 262,24 g/Mol und somit ergibt sich eine Plasmakonzentration von 0,159 -0,636 nmol/L Blut was keinen therapeutischen Effekt mehr hat. Um einen therapeutischen Effekt zu erreichen, müsste eine Portion Gemüse (rund 100g) in etwa 630 µg Isoflavonoide enthalten.
Lignane
Im Unterschied zu den IsoflavonoTabiden werden die Lignane aus Pflanzen durch die humane Darmflora nahezu vollständig in die sogenannten Säugerlignane Enterodiol und Enterolacton überführt. Dieser Prozess beginnt im Dünndarm und endet im Dickdarm. Enterodiol und Enterolacton wurden auch im Humanurin wiedergefunden. Des Weiteren wurde in Experimenten festgestellt, dass Pflanzenlignane zu rund 60 % in Säugerlignane umgewandelt werden und so zur Absorption in den Körper zur Verfügung stehen.
Es wird vermutet, dass durch kochen kein gravierender Verlust an Lignanen entsteht. In Spargel sind 152-1000 µg/100g Frischgewicht an Lignanen enthalten. Davon werden 60 % in Säugerlignane, jene die für den Körper verfügbar sind, umgewandelt also 91,2-600 µg/100g. Dies ergibt 73,4-482,7 µg an Säugerlignanen die in den Körper aufgenommen werden können. Durch diese Aufnahme ergibt sich eine Plasmakonzentration von rund 41-267 nmol/L Blut also durchaus noch in der therapeutischen Breite, welche bei 10-100 nmol liegt.
Therapeutischer Effekt
Wirkungsweise der Phytohormone zusammengefasst.
http://gemueselust.at/sites/default/files/plantcompounds/attachments/S_075_Tabelle.pdf
Fettleibigkeit (Adipositas)
Bei Experimenten mit Mäusen und in vitro wurde festgestellt, dass Genistein, ein Phytoöstrogen, die Apoptose (Zelltod) von Fettzellen herbeiführen kann. Außerdem ist das Phytoöstrogen Genistein in der Lage die Lipolyse (Lipid Auflösung) zu steigern und die Lipideinlagerung zu verhindern. Eine detailliertere Studie hat außerdem gezeigt, dass Konzentrationen von 6,5 -50 µmol/L Genistein im Blut, die Lipidspeicherung verringert und zwar je höher die Konzentration desto weniger Lipidspeicherung findet statt. Eine Kontrolle der Zelllebensfähigkeit hat jedoch zu Tage gebracht, dass die höchste Konzentration an Genistein zu einer Verringerung der Zelllebensfähigkeit um 50 % geführt hat.
Herz-Kreislauferkrankungen
Arterienverkalkung (Arteriosklerose)
Die Aufnahme von Sojaproteinextrakten mit einer Zufuhrmenge von täglich rund 50-150 mg Isoflavonoiden hat in Studien folgende Wirkungen gezeigt:
- Senkung des LDL-Cholesterin (böses Cholesterin welches die Blutgefäße schädigt) im Plasma
- Senkung des Gehalts an Triglyzeriden im Plasma
- Anstieg an HDL-Cholesterin (gutes Cholesterin welches vor den Auswirkungen des bösen LDL-Cholesterin auf die Blutgefäße schützt) im Plasma.
Durch diese Wirkungsweisen der Isoflavonoide, kann die Bildung von Ablagerungen im Endothel (Äußerste, dem Hohlraum zugewandte Zellschicht) der Blutgefäße reduziert und die Entstehung von Arteriosklerose vermindert werden. LDL-Cholesterin wird bei Oxidation von den Schaumzellen des Endothels der Blutgefäße aufgenommen und lagert sich so in diesen ab. Dies kann die Basis für eine Arterienverkalkung sein.
Lignane sollen ebenfalls die Lipid- und Lipoprotein Konzentrationen im Blut senken. Dies muss aber erst in fundierten Studien nachgewiesen werden!
Blutdrucksenkende Wirkung
Wissenschaftler haben kürzlich herausgefunden, dass Östrogene durch Bindung der ER-α und ER-β Rezeptoren in den Blutgefäßen die endotheliale Stickoxidsynthethase (ein Enzym, welches an den Zellen der Blutgefäße vorkommt) aktivieren, welche für eine Erweiterung der Gefäße und einen besseren Blutfluss sorgt. Eine erhöhte Zufuhr von Phytoöstrogenen nach der Menopause bei Frauen kann diesen Effekt, der durch die Reduktion von körpereigenen Östrogenen nach der Menopause ausbleibt, aufrechterhalten.
Eine Studie mit 26 postmenopausalen Frauen, wovon 12 an kardiovaskulären Erkrankungen litten haben gezeigt, dass die kranken Damen vermehrt ER-β Rezeptoren im vaskulären Endothel aufwiesen, wohingegen die gesunden Damen vermehrt ER-α Rezeptoren hatten. Zur Erinnerung, Phytoöstrogene haben eine höhere Affinität zu ER-β. Eine erhöhte Aufnahme von Phytoöstrogenen hat daher zu einer verbesserten Gefäßerweiterung geführt. Bei der gesunden Kontrollgruppe konnte kein Effekt nachgewiesen werden
Die Gabe von isolierten Isoflavonoiden konnte diese Effekte nicht bewirken. Dies weißt verstärkt darauf hin, dass die Kombination der unterschiedlichen bioaktiven Substanzen in Lebensmitteln den gesundheitsförderlichen Effekt auslöst und die einzelnen isolierten sekundären Pflanzenstoffe ihre Wirksamkeit durch die fehlenden bioaktiven Stoffe verlieren.
Antikanzerogene Wirkung
Die wichtigsten, mit antikanzerogener Wirkung behafteten Phytoöstrogene sind Isoflavonoide und Lignane. Isoflavonoide sind reichhaltig in Sojabohnen und Lignane in allen ballaststoffreichen Lebensmitteln vorhanden.
Internationale Krebsstatistiken haben herausgefunden, dass in asiatischen Ländern, in denen Soja (reich an Isoflavonoiden) Bestandteil der traditionellen Ernährung ist, sehr viel weniger Personen an hormonbedingtem Krebsarten (Prostata-, Brust-, Gebärmutterhalskrebs) erkranken wie das in westlichen Ländern der Fall ist.
Untersuchungen an weiblichen Ratten denen Kanzerogene verabreicht wurden haben gezeigt, dass eine Supplementierung des Futters mit Soja zu einer Senkung der Brusttumorbildung führte.
Isoflavonoide haben in Studien nachgewiesen, dass konzentrationsabhängig, eine negative als auch positive Beeinflussung von Brustkrebszellen stattfindet. In geringen Konzentrationen regen Sie das Wachstum von ER-α-Rezeptor abhängigen Brustkrebszellen an wohingegen sie in höheren Konzentrationen eine extrem zytotoxische (giftige) Wirkung auf Krebszellen haben.
Eine andere Studie hat gezeigt, dass eine frühkindliche Ernährung die reich an Phytoöstrogenen (vor allem Isoflavonoiden und Lignanen) ist offensichtlich einen erhöhten Schutz vor Brustkrebs im Erwachsenenalter zur Folge hat. Dies liegt an der Differenzierung (Spezialisierung der Zelle hinsichtlich ihrer Aufgabe) der terminalen Endknospen der Milchdrüse wodurch das gesamte Drüsengewebe unempfindlicher gegen Kanzerogene wird.
Des Weiteren haben Humanstudien ergeben, dass die regelmäßige Aufnahme von Soja das Prostatakrebsrisiko senkt. Dies wurde auch in Tierversuchen bestätigt bei denen Ratten Prostatakrebszellen implantiert wurden. Das Zumischen von phytoöstrogenreichen Lebensmitteln ins Futter hat das Wachstum der Tumorzellen immens reduziert. Eine mögliche Erklärung ist, dass Genistein (ein Isoflavonoid) die Aktivität von 5-α-Reduktasen (Enzymen) im Gewebe der Genitalien und Prostata hemmt. Dadurch kann Testosteron (Hormon) nicht in seine biologisch aktive Form umgewandelt werden was sich positiv bei Erkrankungen der Prostata auswirkt.
Eine andere Humanstudie hat bewiesen, dass sich Phytoöstrogene, im Besonderen Isoflavonoide und Lignane im Gewebe der Prostata anreichern. Je höher die Konzentration an diesen Pflanzenhormonen in der Prostataflüssigkeit ist, desto geringer ist das Erkrankungsrisiko für die unterschiedlichsten Prostataerkrankungen.
Tierversuche haben außerdem gezeigt, dass die Zufütterung von Sojabohnen (reich an Isoflavonoiden) konsequent zu:
- einer geringeren Tumoranzahl
- einer geringeren Tumorgröße
- einer höheren Latenzzeit (Zeit bis der Krebs ausbricht) des Krebs
- einer verzögerten Entwicklung der Tumore
- weniger häufigen Metastasenbildung
Forscher vermuten aufgrund der Ergebnisse aus Untersuchungen, dass Phytoöstrogene Einfluss auf die folgenden Krebs hemmenden Mechanismen haben:
Hemmung der hormonbezogenen Kanzerogenese
Antiöstrogenwirkung
Isoflavonoide und Lignane sind sogenannte schwache Östrogene. Sie haben eine 0,1 %-ige Östrogenaktivität im Vergleich zu tierischen Östrogenen. Trotzdem können sie, aufgrund ihres um ein vielfaches höhere Vorkommen im Körper, in den Hormonstoffwechsel eingreifen. Sie blockieren die Rezeptoren und verhindern so, dass starke Östrogene binden können.
Stimulation der Produktion von SHBG (Sex Hormone Binding Globulin)
SHBG ist ein in der Leber gebildetes Protein, welches im Plasma Geschlechtshormone bindet. Dadurch wird die Konzentration an biologisch aktiven freien Östrogenen reguliert. Dies wurde bisher nur in vitro nachgewiesen. Humanstudien weißen zwar darauf hin, dass Phytoöstrogene die SHBG Produktion steigern, dies muss aber erst in weiteren Studien bewiesen werden.
Hemmung des Steroidhormonstoffwechsels
Ein Cocktail aus 8 Phytoöstrogenen hat in einer pharmakologischen Studie gezeigt, dass eine Hemmung der 5α-Reduktase (Enzym) von 76 % erreicht wurde. Dieses Enzym ist für die Produktion eines Stoffes zuständig, welcher die Prostata wachsen lässt.
Hemmung der hormonunabhängigen Kanzerogenese
Hemmung der Kanzerogen Aktivierung
Phytoöstrogene binden an das aktive Zentrum von Phase-I-Enzymen und ändern sie wodurch diese nicht mehr in der Lage sind, Kanzerogene zu aktivieren.
Beeinflussung des Gallensäuren- bzw. Cholesterinstoffwechsels
Das Enzym welches aus Cholesterin primäre Gallensäure herstellt, wird durch Phytoöstrogene gehemmt. Dadurch wird in weiterer Folge die Bildung der Dickdarmkrebsfördernden sekundären Gallensäure verhindert.
Hemmung der Blutgefäßbildung (Angiogenese)
Damit Tumore überleben können, benötigen sie eine ausreichende Blutversorgung. Isoflavonoide wirken sich negativ auf die Blutgefäßbildung aus wodurch die Nährstoffversorgung von Tumoren nicht gewährleistet ist.
Antioxidative Wirkung
Weitere positive Effekte können bei regelmäßiger Aufnahme auch eine Steigerung der Hirnleistung sein. Dies wurde in Humanstudien und Tierversuchen bestätigt.
Stärkt Knochen
Studien haben hervorgebracht, dass eine Ernährung mit isoflavonoidreichen Lebensmitteln (Sojabohnen) in asiatischen Ländern mit einer höheren Knochenmineraldichte einhergeht. Die Entdeckung von ER-ß Rezeptoren in knochenbildenden Zellen ist eine mögliche Erklärung für diesen gesundheitlichen Effekt.
Ein Versuch mit Ratten, hat ergeben, dass Isoflavonoide für eine erhöhte Knochendichte sorgen können. Den Ratten wurde die Gebärmutter operativ entfernt wodurch sie als östrogendefizient (Mangel an Östrogen) eingestuft wurden. Man verabreichte Ihnen einmal ein Sojaproteinextrakt und einmal ein Sojaproteinextrakt ohne Isoflavonoide. Nur das Sojaprotein mit Isoflavonoiden verhinderte eine Verringerung der Knochendichte. Diese schützende Wirkung blieb bei Versuch 2 mit Sojaproteinextrakt ohne Isoflavonoide aus.
Eine weitere Studie über 6 Monate mit 66 postmenopausalen Frauen hat ergeben, dass eine Supplementierung mit 90 mg Isoflavonoiden täglich (enthalten in 40 g Sojaprotein) die Knochendichte erhöhte.
Negative Effekte
Die Verabreichung von isolierten Isoflavonoiden wie Genistein hat in Tests mit Ratten die Anregung des Brusttumorwachstums bewirkt. Erst hohe Konzentrationen konnten zu einer Hemmung führen.
Des Weiteren besitzt Genistein, wie in einigen Studien in vitro belegt, genzerstörendes Potential und kann zu DNS-Brüchen, chromosomalen Aberrationen (Änderung der Anzahl oder Struktur von Chromosomen) und Genmutationen führen.
Sojaisoflavonoiden wird außerdem eine goitrogene (Schilddrüsen vergrößernde) Wirkung nachgesagt. Dies liegt an ihrer Fähigkeit Jod zu binden, wodurch sie in der Schilddrüse die Bildung des Jobabhängigen Schilddrüsenhormons verhindern.
Die beschriebenen negativen Effekte können vor allem bei der Einnahme von Phytohormon Nahrungsergänzungsmitteln in hohen Konzentrationen und über lange Zeiträume auftreten. Über die Nahrung aufgenommene Phytoöstrogene haben nachweislich keine negativen Einflüsse auf den Menschen.