Estradiol im Überblick
Estradiol ist einer der wichtigsten Vertreter der weiblichen Sexualhormone (Estrogene).
Was ist Estradiol?
Estradiol ist beim Menschen das wirksamste physiologische Estrogen. Es zählt gemeinsam mit Progesteron zu den wichtigsten weiblichen Sexualhormonen. Diese sind essentiell für die Geschlechtsdifferenzierung, die Regulation des Menstruationszyklus und den Eintritt sowie die Aufrechterhaltung einer Schwangerschaft.
Gebildet wird Estradiol allerdings von beiden Geschlechtern und zwar bei Frauen vor allem in den Granulosazellen der Ovarien und der Plazenta und bei Männern durch Aromatisierung des Testosterons, das in den Hoden gebildet wird. Geschlechtsunspezifisch werden zudem geringe Mengen an Estradiol von der Nebennierenrinde produziert.1 Strukturell gehört Estradiol zu den C18-Steroidhormonen, deren Grundgerüst auf 18 Kohlenstoffatomen basiert (Abb. 1).2
Abbildung 1: Strukturformel von Estradiol.
Wie wird die Bildung von Estradiol reguliert?
Die Biosynthese von Estradiol ist von den männlichen Sexualhormonen, den Androgenen, abhängig. Die Androgensynthese wird durch Hormonausschüttung des Hypothalamus und der Hypophyse reguliert.2
Durch den Hypothalamus wird das Gonadotropin-Releasing-Hormon (GnRH) in die Hypophyse freigesetzt. Im Hypophysenvorderlappen regt das GnRH dann die Sekretion des luteinisierenden Hormons (LH) und des follikelstimulierenden Hormons (FSH) an.2
In den Ovarien läuft die Estradiolsynthese in zwei spezialisierten Zelltypen ab. In den Thekazellen findet die Androgensynthese statt, welche durch die LH-Ausschüttung reguliert wird. Die Androgensynthese basiert auf einer schrittweisen enzymatischen Umwandlung von Cholesterin (Abb. 2).1 Durch die Abspaltung der Seitenkette des Cholesterins zwischen den Kohlenstoffatomen 20 und 22 wird Pregnenolon gebildet. Darauffolgend wird Pregnenolon durch die 3β-Dehydrogenase zu Progesteron umgewandelt. Durch die Aktivität der 17α-Hydroxylase entsteht im nächsten Syntheseschritt Androstendion, das durch die 17β-Hydroxysteroid-Dehydrogenase schließlich zu Testosteron konvertiert wird.3
Die Umwandlung von Androgenen zu Estradiol findet in den Granulosazellen statt. Nach dem Transport des Testosterons in die Granulosazellen stimuliert FSH die Aktivität der Aromatase, welche den letzten Schritt der Estradiolsynthese katalysiert.1
Die enzymatische Umwandlung von Androgenen zu Estradiol wurde zudem in weiteren Zielgeweben wie Fettgewebe, Brust und Knochen sowie testikulären Sertolizellen nachgewiesen.1 Während das Estradiol, das in Ovarien gebildet wird, eher in den Blutkreislauf freigesetzt wird, wirkt Estradiol, welches außerhalb von den Gonaden produziert wird, eher lokal.3
Die Estradiolproduktion schwankt bei Frauen während des Menstruationszyklus. Diese Schwankungen beruhen auf positiven oder negativen Rückkopplungsmechanismen, welche sich je nach Zyklusphase auf die GnRH-Ausschüttung auswirken.1
Abbildung 2: Estradiolsynthese.
Was sind die täglichen Produktionsraten an Estradiol?
Die tägliche Estradiolproduktion liegt bei Frauen zyklusabhängig zwischen 25–100 μg.1 Die Estradiolproduktion steigt in der ersten Zyklushälfte stark an und bewirkt durch einen positiven Rückkopplungsmechanismus einen sprunghaften Anstieg in der LH-/ FSH-Ausschüttung der Hypophyse. Durch diesen Anstieg wird der Eisprung induziert. Nach dem Eisprung fällt die Estradiolproduktion wieder ab.1 Im Fall einer Schwangerschaft kann die Estradiolproduktion auf bis zu 30 mg/Tag ansteigen. In der Postmenopause sinkt die Estradiolproduktion auf 5–10 μg/Tag ab. Bei Männern liegt die Produktionsrate bei 2–25 μg/Tag (Tab. 1).1
Tabelle 1: Tägliche Produktion von Estradiol
| Tägliche Estradiolproduktion | |
|---|---|
| Frauen (prämenopausal) | 25–100 μg |
| Frauen (postmenopausal) | 5–10 μg |
| Männer | 2–25 μg |
Wie ist der Wirkungsmechanismus von Estradiol?
Estradiol liegt im Blut zu 69 % fest an das sexualhormonbindende Globulin (SHBG) und zu 30 % lose an Albumin gebunden vor. Nur lediglich 1 % des Estradiols zirkuliert demnach frei im Blut.1 Estradiol wirkt in den Zielgeweben primär durch intrazelluläre Estrogenrezeptoren. Da Estradiol jedoch nur in seiner freien Form an Estrogenrezeptoren binden kann, hat das SHBG-Level einen Einfluss auf die Wirksamkeit von Estradiol.1
Es gibt zwei Estrogenrezeptoren (ERα und ERβ), welche gewebespezifisch exprimiert werden.1 Im inaktiven Zustand sind Estrogenrezeptoren im Zytoplasma von Zellen lokalisiert und an sogenannte Hitzeschockproteine gebunden.1 Bindet Estradiol an den Estrogenrezeptor, findet eine Konformationsänderung statt, die zur Freisetzung des Hitzeschockproteins führt. Nun kann der Hormon-Rezeptor-Komplex in den Zellkern wandern und in Form von Dimeren an „estrogen-responsive elements“ der DNA binden (Abb. 3). Durch die Rekrutierung und Bindung koregulatorischer Proteine kann im Anschluss die Genexpression von Zielgenen induziert werden.1
Estradiol kann zudem an Estrogenrezeptoren an der Zellmembran binden, um schnellere Reaktionen hervorzurufen. So kann Estradiol zur Regulation membranständiger Ionenkanäle, zytoplasmatischer Signalkaskaden oder weiterer Membranrezeptoren beitragen.3
Abbildung 3: Wirkungsmechanismus von Estradiol.
A = Albumin; E = Estradiol; ER = Estradiolrezeptor; Hsp = Hitzeschockprotein.
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Aktories, K., Flockerzi, V., Förstermann, U., Hofmann, FB. (2022). Allgemeine und spezielle Pharmakologie und Toxikologie. Elsevier GmbH, Urban & Fischer Verlag, 13. Auflage.
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Vaupel P, Schaible G, Mutschler E, (2015). Anatomie, Physiologie, Pathophysiologie des Menschen, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, 7. Auflage.
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Cui, J., Shen, Y., Li, R. (2013). Estrogen synthesis and signaling pathways during ageing: from periphery to brain. Trends Mol Med, 19 (3), pp. 197-209.
