Detección de fitoestrógenos usando un ensayo de receptores de estrógeno a base de células β Reporter

Las plantas son una fuente necesaria de alimento para muchos animales, proporcionando calorías y nutrientes críticos para la supervivencia, reproducción, crecimiento, desarrollo y comportamiento^1. Las plantas producen miles de productos químicos, muchos como adaptaciones para su propio crecimiento, mantenimiento estomático y reproducción. Otros compuestos, considerados metabolitos secundarios vegetales (PSM), tienen funciones menos claras, aunque algunos son tóxicos y probablemente utilizados como defensa contra herbívoros y parasitismo (por ejemplo, alcaloides, taninos)^2,3. Algunos de estos productos químicos tienen la capacidad de afectar los procesos fisiológicos a largo plazo en animales, como el funcionamiento endocrino, aunque por qué estos fitoquímicos endocrino-activos interactúan con el sistema endocrino vertebrado todavía no está claro^2,4.

Los fitoestrógenos, los fitoquímicos endocrinos activos más estudiados, son PSM polifenólicos que imitan estructural y funcionalmente los estrógenos, interactuando directamente con el eje gonadal hipotalo-pituitario del sistema endocrino vertebrado^5. La ingestión de fitoestrógenos en la dieta humana se asocia con la protección contra algunos tipos de cáncer, enfermedades cardíacas y síntomas menopáusicos, aunque otros efectos incluyen problemas de fertilidad. De hecho, los efectos fisiológicos de estos compuestos fueron descubiertos en la década de 1940 cuando la infertilidad en ovejas se atribuyó a su pastoreo en trébol rico en fitoestrógenos (Trifolium subterrareum)⁶. Cuando se ingiere, fitoestrógenos pueden pasar a las células e imitar los efectos del estrógeno. Mientras que los fitoestrógenos tuvieron efectos negativos sobre la fertilidad de las ovejas, la relación entre fitoestrógenos y fisiología no es simple. Al igual que las ovejas, los rinocerontes blancos del sur muestran sensibilidad a los compuestos estrogénicos en piensos derivados de grandes cantidades de soja y alfalfa. Las hijas de mujeres alimentadas con esta dieta durante el embarazo tienen menos probabilidades de^{reproducirse 7.} Sin embargo, otros estudios han demostrado que los fitoestrógenos también pueden tener efectos positivos, incluyendo la maduración de folículos ováricos en ratones mayores^8,prevención de ciertos tipos de cáncer, actividad antioxidante, y efectos antiproliferativos^9.

La amplitud de los efectos de los fitoestrógenos no es sorprendente dado que los estrógenos afectan a una amplia gama de funciones biológicas, incluyendo el crecimiento, el desarrollo y la regulación de los sistemas nerviosos reproductivos y centrales^10. Aunque hay muchos mecanismos de acción, fitoestrógenos a menudo tienen la capacidad de modificar, mejorar, o interrumpir la señalización de estrógeno a través de su capacidad para actuar como ligandos para los receptores de estrógeno intranuclear alfa y beta (ERα y ERβ). Muchos fitoestrógenos tienen una estructura de anillo fenólico similar a los estrógenos que les permite unir receptores de estrógeno. Aquellos con actividad estrogénica agonística funcionan como estrógeno, formando un complejo activado de ligando ER que puede dimerizar y unirse a un elemento de respuesta de estrógeno (ERE) y desencadenar la transcripción del gen^11. Por lo tanto, estrógenos y fitoestrógenos regulan la actividad celular y las funciones del sistema a través de sus acciones como factores de transcripción.

Aquí presentamos el novedoso uso de un ensayo basado en células para examinar extractos vegetales para detectar la presencia de compuestos que tienen actividad biológica estrogénica. Este ensayo utiliza células CHO de ovario de hámster chino diseñadas para expresar altamente ERβ, que han sido transfectadas con el gen luciferasa firefly(Photinus pyralis)vinculado a un promotor de ERE^12. Cuando hay compuestos estrogénicos, se unen a urgencias, dimerizan y se unen al ERE, lo que lleva a la transcripción del gen luciferasa. Tras la adición de una solución de sustrato, la luciferasa cataliza una reacción que conduce a la emisión de fotones. Por lo tanto, las muestras positivas producen muestras ligeras y negativas.

Este ensayo disponible comercialmente elimina la necesidad de laboratorios para transfectar las células de mamíferos con el gen reportero y el receptor de estrógeno^13,14, que era inestable y variable en eficacia. El ensayo proporciona una plataforma de transfección estable que permite determinar rápida y simplemente si una planta tiene actividad estrogénica a través de la unión de receptores.

Probamos la hipótesis de que la soja tiene mayor actividad estrogénica que todos los demás alimentos dadas sus concentraciones conocidas de isoflavonas estrogénicas¹⁵ utilizando alimentos humanos de supermercados locales.