Soy supplementation and role of equol production capability in postmenopausal women using tibolone: effects on cardiovascular risk markers

Tibolone, a synthetic steroid, is effective in the treatment of postmenopausal symptoms. Its cardiovascular safety profile has been questioned, because tibolone reduces the levels of high-density lipoprotein (HDL) cholesterol. Soy-derived isoflavones may offer health benefits, particularly as regards lipids and also other cardiovascular disease (CVD) risk factors. The soy-isoflavone metabolite equol is thought to be the key as regards soy-related beneficial effects. We studied the effects of soy supplementation on various CVD risk factors in postmenopausal monkeys and postmenopausal women using tibolone. In addition, the impact of equol production capability was studied. A total of 18 monkeys received casein/lactalbumin (C/L) (placebo), tibolone, soy (a woman s equivalent dose of 138 mg of isoflavones), or soy with tibolone in a randomized order for 14 weeks periods, and there was a 4-week washout (C/L) in between treatments. Postmenopausal women using tibolone (N=110) were screened by means of a one-week soy challenge to find 20 women with equol production capability (4-fold elevation from baseline equol level) and 20 control women, and treated in a randomized cross-over trial with a soy powder (52 g of soy protein containing 112 mg of isoflavones) or placebo for 8 weeks. Before and after the treatments lipids and lipoproteins were assessed in both monkeys and women. In addition, blood pressure, arterial stiffness, endothelial function, sex steroids, sex hormone-binding globulin (SHBG), and vascular inflammation markers were assessed. A 14% increase in plasma low-density lipoprotein (LDL) + very low-density lipoprotein (VLDL) cholesterol was observed in tibolone-treated monkeys vs. placebo. Soy treatment resulted in a 18% decrease in LDL+VLDL cholesterol, and concomitant supplementation with tibolone did not negate the LDL+VLDL cholesterol-lowering effect of soy. A 30% increase in HDL cholesterol was observed in monkeys fed with soy, whereas HDL cholesterol levels were reduced (48%) after tibolone. Interestingly, Soy+Tibolone diet conserved HDL cholesterol levels. Tibolone alone increased the total cholesterol (TC):HDL cholesterol ratio, whereas it was reduced by Soy or Soy+Tibolone. In postmenopausal women using tibolone, reductions in the levels of total cholesterol and LDL cholesterol were seen after soy supplementation compared with placebo, but there was no effect on HDL cholesterol, blood pressure, arterial stiffness or endothelial function. Soy supplementation decreased the levels of estrone in equol producers, and those of testosterone in the entire study population. No changes were seen in the levels of androstenedione, dehydroepiandrosterone sulfate, or SHBG. The levels of vascular cell adhesion molecule-1 increased, and platelet-selectin decreased after soy treatment, whereas C-reactive protein and intercellular adhesion molecule-1 remained unchanged. At baseline and unrelated to soy treatment, equol producers had lower systolic, diastolic and mean arterial pressures, less arterial stiffness and better endothelial function than non-producers. To conclude, soy supplementation reversed the tibolone-induced fall in HDL cholesterol in postmenopausal monkeys, but this effect was not seen in women taking tibolone. Equol production capability was associated with beneficial cardiovascular changes and thus, this characteristic may offer cardiovascular benefits, at least in women using tibolone.

Synthetic Modifications of Estrogens and Androgens

Estrogens the female sex hormones have numerous biological actions. Estradiol is the most abundant estrogen in women before menopause. It influences the development, maturation and function of the female reproductive tract. It also plays a role in mammary cancer. Accordingly determinations of estradiol level in body fluids assist in the evaluation of ovarian function and diagnosis for malignancies. Estriol is the primary estrogen in pregnant women and secreted from the fetoplacental unit. Measurement of estriol in maternal body fluids is the basis of fetoplacental monitoring test. Concentration of estrogens in body fluids is determined by immunoassay. Accuracy of this measurement depends on the availability of a specific antibody. As estrogens are not antigenic, their derivatives (haptens) are coupled with a carrier and this hapten-protein conjugate is used to generate antibodies. Specificity of the generated antibody largely depends on the structure of hapten. Therefore the synthesis of a hapten with a right structure is crucial for the accurate measurement of a steroid. We have synthesised new haptens for estradiol and estriol by adding an alkyl or alkoxy side chain at the C-7 of estrane skeleton. The side chains carry a terminal amino group, which can be used for conjugation with a carrier molecule. Estrogens and their biosynthetic precursor androgens both exist as fatty acid esters. They are known to act as hormone storage but their physiological role is not completely known yet. Our collaborator is studying their effect in cardiovascular diseases. We synthesised fatty acid ester derivatives of several steroids in high yield by a very rapid procedure (in 1 min) under microwave irradiation in an ionic liquid (IL). An expedient regioselective hydrolysis at C-3 of estradiol diesters is also reported. 8-Isoestrogens are compounds of pharmaceutical interests, their synthesis, structure, conformation and biological activity studies are ongoing. 7-Hydroxy-8-isoestradiol and 7-alkyl ether of it were synthesised as well. During this study we have developed a selective O-debenzylation method. A mild route for selective removal of benzylic protection on phenol in presence of benzyl protected alcohol was explored.

Regulation and Function of GATA Transcription Factors in Adrenocortical Tumors and Granulosa Cells

Transcription factors play a key role in tumor development, in which dysfunction of genes regulating tissue growth and differentiation is a central phenomenon. The GATA family of transcription factors consists of six members that bind to a consensus DNA sequence (A/T)GATA(A/G) in gene promoters and enhancers. The two GATA factors expressed in the adrenal cortex are GATA-4 and GATA-6. In both mice and humans, GATA-4 can be detected only during the fetal period, whereas GATA-6 expression is abundant both throughout development and in the adult. It is already established that GATA factors are important in both normal development and tumorigenesis of several endocrine organs, and expression of GATA-4 and GATA-6 is detected in adrenocortical tumors. The aim of this study was to elucidate the function of these factors in adrenocortical tumor growth. In embryonal development, the adrenocortical cells arise and differentiate from a common pool with gonadal steroidogenic cells, the urogenital ridge. As the adult adrenal cortex undergoes constant renewal, it is hypothesized that undifferentiated adrenocortical progenitor cells reside adjacent to the adrenal capsule and give rise to daughter cells that differentiate and migrate centripetally. A diverse array of hormones controls the differentiation, growth and survival of steroidogenic cells in the adrenal gland and the gonads. Factors such as luteinizing hormone and inhibins, traditionally associated with gonadal steroidogenic cells, can also influence the function of adrenocortical cells in physiological and pathophysiological states. Certain inbred strains of mice develop subcapsular adrenocortical tumors in response to gonadectomy. In this study, we found that these tumors express GATA-4, normally absent from the adult adrenal cortex, while GATA-6 expression is downregulated. Gonadal markers such as luteinizing hormone receptor, anti-Müllerian hormone and P450c17 are also expressed in the neoplastic cells, and the tumors produce gonadal hormones. The tumor cells have lost the expression of melanocortin-2 receptor and the CYP enzymes necessary for the synthesis of corticosterone and aldosterone. By way of xenograft studies utilizing NU/J nude mice, we confirmed that chronic gonadotropin elevation is sufficient to induce adrenocortical tumorigenesis in susceptible inbred strains. Collectively, these studies suggest that subcapsular adrenocortical progenitor cells can, under certain conditions, adopt a gonadal fate. We studied the molecular mechanisms involved in gene regulation in endocrine cells in order to elucidate the role of GATA factors in endocrine tissues. Ovarian granulosa cells express both GATA-4 and GATA-6, and the TGF-β signaling pathway is active in these cells. Inhibin-α is both a target gene for, and an atypical or antagonistic member of the TGF-β growth factor superfamily. In this study, we show that GATA-4 is required for TGF-β-mediated inhibin-α promoter activation in granulosa cells, and that GATA-4 physically interacts with Smad3, a TGF-β downstream protein. Apart from the regulation of steroidogenesis and other events in normal tissues, TGF-β signaling is implicated in tumors of multiple organs, including the adrenal cortex. Another signaling pathway found often to be aberrantly active in adrenocortical tumors is the Wnt pathway. As both of these pathways regulate the expression of inhibin-α, a transcriptional target for GATA-4 and GATA-6, we wanted to investigate whether GATA factors are associated with the components of these signaling cascades in human adrenocortical tumors. We found that the expression of Wnt co-receptors LRP5 and LRP6, Smad3, GATA-6 and SF-1 was diminished in adrenocortical carcinomas with poor outcome. All of these factors drive inhibin-α expression, and their expression in adrenocortical tumors correlated with that of inhibin-α. The results support a tumor suppressor role previously suggested for inhibin-α in the mouse adrenal cortex, and offer putative pathways associated with adrenocortical tumor aggressiveness. Unraveling the role of GATA factors and associated molecules in human and mouse adrenocortical tumors could ultimately contribute to the development of diagnostic tools and future therapies for these diseases.

Desorptio/fotoionisaatio ilmanpaineessa takavarikoitujen huumausaineiden, steroidien ja räjähdysaineiden tutkimuksessa

Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää desorptio/fotoionisaatio ilmanpaineessa tekniikan (engl. desorption atmospheric pressure photoionization, DAPPI) soveltuvuutta rikosteknisen laboratorion näytteiden analysointiin. DAPPI on nopea massaspektrometrinen ionisaatiotekniikka, jolla voidaan tutkia yhdisteitä suoraan erilaisilta pinnoilta. DAPPI:ssa käytetään lämmitettyä mikrosirua, joka suihkuttaa höyrystynyttä liuotin- ja kaasuvirtausta kohti näytettä. Näytteen pinnan komponentit desorboituvat lämmön vaikutuksesta, jonka jälkeen ionisoituminen tapahtuu VUV-lampun emittoimien fotonien avulla.DAPPI:lla tutkittiin takavarikoituja huumausaineita, anabolisia steroideja ja räjähdysaineita sekä niiden jäämiä erilaisilta pinnoilta. Lisäksi kartoitettiin DAPPI:n mahdollisuuksia ja rajoituksia erilaisille näytematriiseille ilman näytteiden esikäsittelyä. Takavarikoitujen huumausaineiden tutkimuksessa analysoitiin erilaisia tabletteja, jauheita, kasvirouheita, huumekasveja (khat, oopium, kannabis) ja sieniä. Anabolisia steroideja tunnistettiin tableteista sekä ampulleista, jotka sisälsivät öljymäistä nestettä. Jauheet ripoteltiin kaksipuoliselle teipille ja analysoitiin siltä. Muut näytteet analysoitiin sellaisenaan ilman minkäänlaista esikäsittelyä, paitsi nestemäisten näytteiden kohdalla näyte pipetoitiin talouspaperille, joka analysoitiin DAPPI:lla. DAPPI osoittautui nopeaksi ja yksinkertaiseksi menetelmäksi takavarikoitujen huumausaineiden ja steroidien analysoimisessa. Se soveltui hyvin rikoslaboratorion erityyppisten näytteiden rutiiniseulontaan ja helpotti erityisesti huumekasvien ja öljymäisten steroidiliuosten tutkimusta. Massaspektrometrin likaantuminen pystyttiin ehkäisemään säätämällä näytteen etäisyyttä sen suuaukosta. Likaantumista ei havaittu huolimatta näytteiden korkeista konsentraatioista ja useita kuukausia jatkuneista mittauksista. Räjähdysaineiden tutkimuksessa keskityttiin seitsemän eri räjähdysaineen DAPPI-MS-menetelmän kehitykseen; trinitrotolueeni (TNT), nitroglykoli (NK), nitroglyseriini (NG), pentriitti (PETN), heksogeeni (RDX), oktogeeni (HMX) ja pikriinihappoä Nämä orgaaniset räjähteet ovat nitraattiyhdisteitä, jotka voidaan jakaa rakenteen puolesta nitroamiineihin (RDX ja HMX), nitroaromaatteihin (TNT ja pikriinihappo) sekä nitraattiestereihin (PETN, NG ja NK). Menetelmäkehityksessä räjähdysainelaimennokset pipetoitiin polymetyylimetakrylaatin (PMMA) päälle ja analysoitiin siitä. DAPPI:lla tutkittiin myäs autenttisia räjähdysainejäämiä erilaisista matriiseista. DAPPI:lla optimoitiin jokaiselle räjähdysaineelle sopiva menetelmä ja yhdisteet saatiin näkymään puhdasaineina. Räjähdysainejäämien analysoiminen erilaisista rikospaikkamateriaaleista osoittautui haastavammaksi tehtäväksi, koska matriisit aiheuttivat itsessään korkean taustan spektriin, josta räjähdysaineiden piikit eivät useimmiten erottuneet tarpeeksi. Muut desorptioionisaatiotekniikat saattavat soveltua paremmin haastavien räjähdysainejäämien havaitsemiseksi.

Desorptioilmanpainefotoionisaatio- ja desorptiosähkösumutusionisaatio-massaspektrometria lipidien analytiikassa

Lipidit ovat rasvaliukoisia kudoksesta peräisin olevia yhdisteitä, joilla on monia eri fysiologisia tehtäviä. Lipidien analyysimenetelmien kehittämien on tärkeää, sillä niiden esiintymistä elimistössä voidaan käyttää biomarkkerina sairauksien diagnostiikassa ja apuna sairauksien kehittymismekanismien tutkimisessa. Lipideihin kuuluu polaarisuudeltaan ja rakenteeltaan hyvin erilaisia yhdisteitä. Niiden massaspektrometria-analytiikassa on aikaisemmin käytetty useita erilaisia ionisaatiomenetelmiä, jotka vaativat näytteen esikäsittelyn ennen analyysia. Desorptiosähkösumutusionisaatio-massaspektrometria (DESI-MS) ja desorptio-ilmanpainefotoionisaatio-massaspektrometria (DAPPI-MS) ovat uusia ionisaatio-menetelmiä, jotka mahdollistavat yhdisteiden analysoinnin suoraan eri matriiseista, kuten kudosnäytteistä, usein ilman esikäsittelyä. DESI-MS soveltuu parhaiten suhteellisen polaaristen yhdisteiden analytiikkaan, kun taas DAPPI:lla voidaan ionisoida myös poolittomia yhdisteitä. DESI-MS:lla on jo aikaisemmin analysoitu erilaisia lipidejä, kun taas DAPPI-MS:lla on aikaisemmin analysoitu vain steroideja. DAPPI- ja DESI-MS:lla tutkittiin erilaisten lipidien (fosfolipidit, triglyseridit, rasvahapot, rasvaliukoiset vitamiinit ja steroidit) ionisoitumista. Molemmilla menetelmillä optimoitiin standardiyhdisteille mittausolosuhteet. Lipidejä analysoitiin myös suoraan farmaseuttisista valmisteista. DAPPI:n ja DESI:n soveltuvuudessa erilaisten lipidien ionisoimiseen oli jonkin verran eroja. DAPPI toimi hyvin varsinkin poolittomampien lipidien, eli triglyseridien, steroidien, vitamiinien ja rasvahappojen ionisaatiossa, mutta huonosti hieman polaarisempien ja herkästi hajoavien fosfolipidien ionisaatiossa. Fosfolipidit fragmentoituivat DAPPI-ionisaatiossa, eikä moolimassatiedon sisältävää ionia saatu näkyviin. DESI puolestaan toimii hyvin fosfolipidien ionisoimisessa ja melko hyvin myös muiden tutkittavien lipidien ionisoimisessa, lukuunottamatta kaikkein poolittomimpia lipidejä. Uutta tietoa tutkimuksessa saatiin varsinkin DAPPI:n soveltuvuudesta erilaisten lipidien analytiikkaan. Tulosten perusteella voidaan sanoa, että DAPPI toimii yhtä hyvin tai jopa DESI:a paremmin useiden eri lipidien analytiikkassa. Menetelmää tulisi kuitenkin kehittää edelleen, jotta fosfolipidien, jotka ovat elimistön tärkeä lipidiryhmä, analysointi onnistuisi DAPPI:lla. Työssä ei analysoitu lipidejä suoraan kudosnäytteestä, joten DAPPI:n soveltuvuudesta lipidien analysointiin suoraan kudosnäytteistä ei voida tehdä johtopäätöksiä tämän työn perusteella.