Inhibierung von CYP19 und CYP51 durch Azol-Fungizide

• Forschungsstelle: BAG
• Projektnummer: 02.001534

Schlüsselwörter (Deutsch)

Fungizide
Pflanzenschutzmittel

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Triazole und Imidazole werden als Fungizide, Antimykotika und Zytostatika eingesetzt. Die Wirkung auf Pilze basiert vor allem auf der Hemmung der Lanosterol-14alpha-demethylase (CYP51), so dass das für den Pilz obligate Ergosterol nicht mehr in ausreichendem Masse gebildet werden kann. Die therapeutische Wirkung bei hormonabhängigen Tumoren beruht vor allem auf der Hemmung der Aromatase (CYP19), was eine Verschiebung des Androgen-Estrogen-Verhältnisses bewirkt.

Da CYP51 auch bei Pflanzen, Tieren und Menschen einen frühen Schritt in der Steroidbiosynthese katalysiert, kann nicht ausgeschlossen werden, dass Azole als "endocrine disruptors" des hormonellen Systems auch bei Mensch und Tier eine Rolle spielen. Die verbreitete Anwendung von Azolen als
Pflanzenschutzmittel und die damit verbundene Exposition des Menschen über Rückstände in Lebensmitteln rechtfertigt genauere Untersuchungen zur relativen Wirksamkeit verschiedener Azole bezüglich Inhibition zentraler Enzyme der Steroidbiosynthese bei Pilzen, Pflanzen, Tieren und Menschen.

Im Rahmen des Vorläuferprojektes Nr. 02.000451 haben wir ein Testsystem aufgebaut, um die Hemmung der Aromatase (rekombinantes Human-CYP19) zu untersuchen. Für drei in der Landwirtschaft eingesetzte Fungizide (die Triazole Hexaconazol und Myclobutanil sowie das Imidazol Prochloraz) haben
wir die Hemmwirkung bestimmt und als IC50-Werte berechnet. Die IC50 ist diejenige Konzentration, welche die Enzymaktivität halbiert. Die Untersuchungen wurden bei konstanter Substratkonzentration durchgeführt und durch Anpassung an eine log-normale Konzentrations-Effekt-Beziehung statistisch ausgewertet.

Projektziele (Deutsch)

Verständnis des Einflusses von Azo-len auf die Steroidhormone

Abstract (Deutsch)

Azoles (imidazoles and triazoles) are used as antifungal agents in agriculture and as antimycotic drugs in medicine. They are also used for the treatment of estrogen-dependent diseases, e.g. in tumor therapy. The antifungal/antimycotic activity is due to their inhibitory activity against fungal CYP51 (lanosterol-14a demethylase), the interference with estrogen production is attributed to the inhibition of CYP19 (aromatase). For antifungal use, inhibition of aromatase is an unwanted side effect on the endocrine system, and the inhibitory potency may be a quantitative indicator of related toxic effects. Human recombinant CYP19 enzyme was used in a fluorimetric assay for inhibition by azoles. Dose responses for 22 azoles were established and duplicate data were analyzed with a nonlinear mixed-effects model. IC50 values of 13 fungicides used in agriculture ranged more than 750-fold from 0.047 to 35 µM. The potency of seven antimycotics used as human drugs spanned a more than 7000-fold range from 0.019 to >138 µM. In both classes, imidazoles were more potent than triazoles. The two tumor therapeutic agents were the most potent inhibitors, with IC50 values = 0.015 µM. The data indicate that azoles used as antifungal agents or antimycotic drugs can be almost as potent inhibitors of aromatase as the drugs used in tumor therapy. In view of the toxicity associated with changes in steroid biosynthesis and sex hormone balance, respective effects should be monitored in humans and wildlife exposed to fungicides used in agriculture, as well as in patients treated with azole antimycotic agents.

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Publikationen in wissenschaftlichen Journals

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

In Vorbereitung