Summary
The formation of pregnenolone, progesterone, 11-desoxycorticosterone, corticosterone, aldosterone, 11-desoxycortisol and cortisol from endogenous precursors and the radioactivity incorporation into these steroids from added 4-14C-pregnenolone during in vitro incubation of normal human adrenal tissue were studied.
Results obtained from experiments with slices of fresh tissue were in good correlation with the secretory pattern of corticosteroids and the capacity of secretion in normal subjects. ACTH (“Synacthen” Ciba) stimulated the corticosteroid synthesis from endogenous precursors and had little effect on radioactivity incorporation.
Specific radioactivities of 11-desoxycorticosterone were 3–4 (slices of fresh tissue) and 12–14 (slices of stored tissue) times higher than those of progesterone indicating the possibility of an alternative pathway of corticosteroid synthesis in which progesterone is not an intermediate.
In slices of tissue stored at −20°C for 4–5 months ACTH had no effect on steroid formation, and there was a significant loss of 11β- and 17α-hydroxylation capacity as compared to fresh tissue slices.
The steroid pattern obtained from incubation of fresh tissue homogenates differed significantly from that obtained from corresponding experiments with slices and indicated that homogenization had caused defects in 11β- and 17α-hydroxylation. In contrast to the effects of ACTH on steroid synthesis in tissue slices, NADPH (NADP++G-6-P) in homogenates stimulated radioactivity incorporation to a higher degree than endogenous steroid formation. It caused a slight reactivation of 11β-hydroxylation which was more distinct for cortisol than for corticosterone.
Homogenates of stored tissue exhibited an additional loss of 11β- and 17α-hydroxylation capacity. There was no reactivation of 11β-hydroxylation by NADPH, but a slight reactivation of 17α-hydroxylation.
Zusammenfassung
Die Bildung von Pregnenolon, Progesteron, 11-Desoxycorticosteron, Corticosteron, Aldosteron, 11-Desoxycortisol und Cortisol aus endogenen Vorstufen und der Radioaktivitätseinbau in diese Steroide aus zugesetztem 4-14C-Pregnenolon während der in vitro Inkubation normalen menschlichen Nebennierengewebes wurden untersucht.
Ergebnisse aus Experimenten mit Schnitten frischen Gewebes zeigten gute Korrelation zum Corticosteroidsekretionsmuster und zur Sekretionskapazität bei Normalpersonen. ACTH („Synacthen“, Ciba) stimulierte die Corticosteroidsynthese aus endogenen Vorstufen und beeinflußte den Radioaktivitätseinbau nur geringfügig.
Die spezifischen Radioaktivitäten von 11-Desoxycorticosteron waren 3–4 (Schnitte frischen Gewebes) und 12–14 (Schnitte gelagerten Gewebes) mal höher als die des Progesterons. Daraus ist die mögliche Existenz eines alternativen Syntheseweges abzuleiten, in dem Progesteron als Zwischenstufe nicht vorkommt.
In Schnitten aus Gewebe, das 4–5 Monate bei −20°C gelagert worden war, zeigte ACTH keine Wirkung auf die Steroidbildung, und im Vergleich zu frischen Gewebeschnitten konnte ein signifikanter Kapazitätsverlust der 11β- und 17α-Hydroxylierung nachgewiesen werden.
Das aus der Inkubation von Homogenaten frischen Gewebes resultierende Steroidmuster unterschied sich signifikant von dem aus entsprechenden Experimenten mit Schnitten. Homogenisieren hatte offensichtlich zu Schädigungen im Bereich der 11β- und 17α-Hydroxylierung geführt. Im Gegensatz zur Wirkung des ACTH auf die Steroidsynthese in Gewebeschnitten stimulierte NADPH (NADP++G-6-P) in Homogenaten den Radioaktivitätseinbau stärker als die endogene Steroidbildung. In Homogenat frischen Gewebes bewirkte NADPH eine leichte Reaktivierung der 11β-Hydroxylierung, die für Cortisol stärker ausgeprägt war als für Corticosteron.
Homogenate aus gelagertem Gewebe zeigten zusätzliche Kapazitätsverluste der 11β- und 17α-Hydroxylierung. Unter der Einwirkung von NADPH ergab sich eine leichte Reaktivierung der 17α-Hydroxylierung, jedoch keine Reaktivierung der 11β-Hydroxylierung.
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Literatur
Cooper, D.Y., Touchstone, J.C., Roberts, J.M., Blackmore, W.S., Rosenthal, O.: Steroid formation by adrenal tissue from hypertensives. J. clin. Invest.37, 1524 (1958)
Lombardo, M.E., Hudson, P.B.: The biosynthesis of adrenocortical hormones by the human adrenal gland in vitro. Endocrinology65, 417 (1959)
Bailey, R.E., Slade, C.I., Lieberman, A.H., Luetscher, J.A.: Steroid production by human adrenal adenomata and nontumorous adrenal tissue in vitro. J. clin. Endocr.20, 457 (1960)
Dyrenfurth, I., Lucis, O.J., Beck, J.C., Venning, E.H.: Studies in patients with adrenocortical hypertension. III. In vitro secretion of steroids by human adrenal glands. J. clin. Endocr.20, 765 (1960)
Mulrow, P.J., Cohn, G.L.: Corticosteroid release and synthesis in vitro by adrenal slices from patients with Cushing's syndrome. J. clin. Invest.40, 1250 (1961)
Mulrow, P.J., Cohn, G.L., Kuljian, A.: Conversion of 17-hydroxypregnenolone to cortisol by human adrenal slices. J. clin. Invest.41, 1584 (1962)
Lipsett, M.B., Hökfelt, B.: Conversion of 17α-hydroxypregnenolone to cortisol. Experientia (Basel)17, 449 (1961)
Weliky, I., Engel, L.L.: The conversion in vitro of 17-hydroxypregnenolone to cortisol by a human adrenal tumor. J. biol. Chem.237, 2089 (1962)
Weliky, I., Engel, L.L.: Metabolism of progesterone-4-C14 and pregnenolone-7α-H3 by human adrenal tissue. J. biol. Chem.238, 1302 (1963)
Adadevoh, B.K., Engel, L.L.: Metabolism of progesterone-4-14C by adrenal tissue from a patient with Cushing's syndrome. J. clin. Endocr.25, 784 (1965)
Shimizu, K.: Metabolism of cholest-5-ene-3β, 20α-diol-7α-3H and of cholest-5-ene-3β, 17, 20α-triol-7α-3H by human adrenal tissue. J. biol. Chem.240, 1941 (1965)
Cameron, E.H.D., Beynon, N.A., Griffiths, K.: The role of pregnenolone in the biosynthesis of cortisol in human adrenal tissue. J. Endocr.41, 319 (1968)
Whitehouse, B.J., Vinson, G.P.: Corticosteroid biosynthesis from pregnenolone and progesterone by human adrenal tissue. A kinetic study. Steroids11, 245 (1968)
Vecsei, P., Purjesz, I., Wolff, H.P.: Studies on the biosynthesis of aldosterone in solitary adenoma and in nodular hyperplasia of the adrenal cortex in patients exhibiting Conn's syndrome. Acta endor. (Kbh.)62, 391 (1969)
Weinstein, R.L., Kliman, B., Neeman, J., Cohen, R.B.: Defficient 17-hydroxylation in a corticosterone producing tumor from an infant with hemihypertrophy and visceromegaly. J. clin. Endocr.30, 457 (1970)
De Nicola, A.F., Traikov, H., Birmingham M.K.: 18-Hydroxylation by human adrenal tissue in vitro. J. clin. Endocr.30, 402 (1970)
Milner, A.J., Mills, I.H.: Patterns of steroid biosynthesis by human adrenals incubated in vitro with (7α-3H) pregnenolone: changes with (a) gestational age, (b) incubation period and (c) weight of incubated tissue. J. Endocr.47, 369 (1970)
Grant, J.K., Symington, T., Duguid, W.P.: Effect of adrenocorticotrophic therapy on the in vitro 11β-hydroxylation of deoxycorticosterone by human adrenal homogenates. J. clin. Endocr.17, 933 (1957)
Bongiovanni, A.M.: In vitro hydroxylation of steroids by whole adrenal homogenates of beef, normal man, and patients with adrenogenital syndrome. J. clin. Invest.37, 1342 (1958)
Villee, D.B.: Effects of substrates and cofactors on steroid synthesis in hyperplastic adrenals. J. clin. Endocr.24, 442 (1964)
Axelrod, L.R., Goldzieher, J.W.: Free steroid biosynthesis from 5-(4-14C)-pregnenolone in normal human adrenal tissue. Biochim. biophys. Acta (Amst.)152, 391 (1968)
Lommer, D., Wolff, H.P.: Formation of 4-14C-corticosteroids in slices of bovine adrenal cortex using 4-14C-progesterone as precursor. Steroids7, 213 (1966)
Lommer, D.: In vitro-Untersuchungen über die Biosynthese der Corticosteroide und die Wirkung des ACTH. Habilitationsschrift, Med. Fakultät der Universität Mainz, 1969, S. 65
Lommer, D., Dorfman, R.I., Forchielli, E.: In-vitro-Untersuchungen über die Biosynthese der Corticosteroide in Rattennebennieren und über die Wirkung des ACTH. I. Corticosteroidbiosynthese aus endogenen Vorstufen. Hoppe-Seylers Z. physiol. Chem.352, 805 (1971)
Wörsdörfer, O., Diedrichsen, G., Lommer, D.: Eine gaschromatographische Methode zur Bestimmung der Sekretionsrate und Exkretionsrate von Aldosteron. Z. klin. Chem.10, 555 (1972)
Edwards, R.W.H., Kellie, A.E.: The determination of 17-ketogenic steroids. Acta endocr. (Kbh.)27, 262 (1958)
Haynes, R.C., Berthet, L.: Studies on the mechanism of action of the adrenocorticotropic hormone. J. biol. Chem.225, 115 (1957)
Biglieri, E.G., Slaton, P.E., Schambelan, M., Kornfield, S.J.: Hypermineralocorticoidism. Amer. J. Med.45, 170 (1968)
Siiteri, P.K.: Qualitative and quantitative aspects of adrenal secretion of steroids. In: The human adrenal cortex, N.P. Christy, ed., p. 1, New York: Harper & Row; San Francisco, London: Evanston 1971
Vermeulen, A., Verdonck, G., Straeten, M. van der, Daneels, R.: Evaluation of the efficiency of 11β-hydroxylation of 11-desoxycortisol in human subjects. J. clin. Endocr.27, 365 (1967)
Lommer, D., Dorfman, R.I., Forchielli, E.: In-vitro-Untersuchungen über die Biosynthese der Corticosteroide in Rattennebennieren und über die Wirkung des ACTH. II. Vergleich der Synthese aus endogenen Vorstufen mit der aus exogenem 4-14C-Cholesterin, 4-14C-Pregnenolon und 4-14C-Progesteron. Hoppe-Seylers Z. physiol. Chem.352, 1491 (1971)
Diedrichsen, G., Lommer, I., Lommer, D.: In-vitro corticosteroid synthesis in rat adrenals. I. Results indicating (an) alternative pathway(s) of synthesis without the intermediates cholesterol, pregnenolone and progesterone. Acta endocr. (Kbh.) Suppl.173, 73 (1973)
Diedrichsen, G., Lommer, D.: In-vitro corticosteroid synthesis in rat adrenals. II. Evidence for (an) alternative pathway(s) of synthesis. Acta endocr. (Kbh.) Suppl.173, 74 (1973)
Lommer, D., Diedrichsen, G.: Alternative pathway(s) of corticosteroid synthesis in rat adrenals. Acta endocr. (Kbh.) Suppl.177, 374 (1973)
Haynes, R., Savard, K., Dorfman, R.I.: Action of adrenocorticotropic hormone on beef adrenal slices. J. biol. Chem.207, 925 (1954)
Koritz, S.B., Péron, F.G.: Studies on the mode of action of adrenocorticotropic hormone. J. biol. Chem.230, 343 (1958)
Reich, E., Lehninger, A.L.: Conversion of cholesterol to corticosteroids in adrenal homogenates. Biochim. biophys. Acta (Amst.)17, 136 (1955)
Kahnt, F.W., Neher, R.: Über die adrenale Steroid-Biosynthese in vitro. I. Umwandlung endogener und exogener Vorstufen in Nebennieren-Homogenat des Rindes. Helv. chim. Acta48, 1457 (1957)
Sinterhauf, K., Herzog, P., Diedrichsen, G., Lommer, D.: In vitro Corticosteroidbiosynthese in menschlichen Nebennieren. II. Vergleich zwischen normalen und hyperplastischen (Cushing) Nebennieren. Klin. Wschr. (im Druck)
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Herrn Professor Dr. H. P. Wolff zum 60. Geburtstag.
Die Arbeit wurde durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (Lo 118/7, SFB 36) und durch das Bundesministerium für Forschung und Technologie (St. Sch. 273) unterstützt.
Auszug aus der Dissertation von Peter Herzog, Fachbereich 08 Konservative Medizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, 1974.
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Sinterhauf, K., Herzog, P., Diedrichsen, G. et al. In vitro Corticosteroidbiosynthese in menschlichen Nebennieren. Klin Wochenschr 52, 816–826 (1974). https://doi.org/10.1007/BF01468862
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DOI: https://doi.org/10.1007/BF01468862