The Embryo Project Encyclopedia

Östrogen är det primära könshormonet hos kvinnor och fungerar under den reproduktiva menstruationscykeln. Kvinnor har tre huvudtyper av östrogen: östron, östradiol och östriol, som binder till och aktiverar receptorer i kroppen. Forskare upptäckte de tre typerna av östrogen under en period av sju år, vilket bidrog till mer detaljerade beskrivningar av menstruationscykeln. Varje typ av östrogenmolekyl innehåller ett något annorlunda arrangemang eller antal atomer som i sin tur gör att vissa östrogener är mer aktiva än andra. De olika typerna av östrogener är i topp och avtar under hela kvinnans reproduktionscykel, från normal menstruation till graviditet och upphörande av menstruation (klimakteriet). När forskarna bättre förklarade östrogenernas effekter använde de denna information för att utveckla orala preventivmedel för att kontrollera graviditet, kartlägga menstruationscykeln och skapa hormonbehandlingar för att reglera onormala östrogennivåer.

Östrogenerna (östradiol, östron och östriol) är en grupp av biologiskt aktiva steroidhormoner. Som signalmolekyler binder östradiol, östriol och östron till receptormolekyler i celler för att signalera att specifika förändringar ska ske i kroppen. Östrogenerna binder sig var och en till receptormolekyler med en specifik passform, som när en pusselbit kopplas ihop med en annan. En del av östrogenmolekylerna fungerar under menstruationscykeln, vilket leder till förändringar i vävnadstjocklek och menstruationsblödning. Alla tre östrogenmolekylerna liknar varandra i kemisk struktur och beståndsdelar. Likheterna mellan de olika östrogenerna beror på att vissa östrogenmolekyler är derivat av varandra, vilket innebär att ett östrogen kan leda till att ett annat skapas. Varje östrogenmolekyl har en liknande grundstruktur och varierar ytterst lite genom att lägga till eller ta bort specifikt bundna atomer, så kallade funktionella grupper. Forskarna använde de olika funktionella grupperna för att isolera och skilja östradiol, östron och östriol från varandra.

På 1920-talet diskuterade forskarna vilken del av kvinnokroppen som producerade mest östrogen, som då kallades det primära äggstockshormonet, under menstruationscyklerna. En del forskare menade att korpora lutea, som bildas på äggstockarna efter ägglossningen, innehöll och producerade den mängd östrogen som behövdes för att fullborda menstruationscykeln. Forskarna Edward Adelbert Doisy och Edgar Allen antog dock att äggstocksfolliklarna i första hand producerade de östrogennivåer som behövdes för att fullborda cykeln. År 1923 isolerade Allen och Doisy vid Washington University i St Louis, Missouri, östrogen från extrakt från äggstocksfolliklar och visade dess effekt på försöksdjur. Deras resultat visade att äggstocksfolliklarna i första hand producerade östrogen under den reproduktiva cykeln. Denna upptäckt gjorde det möjligt för framtida forskare att utforma follikelfasen, den fas i menstruationscykeln som innefattar äggutveckling, så att den även innefattar östrogenproduktion i äggblåsorna. Senare forskare visade att ökningen av östrogennivåerna ledde till produktionen av ett annat hormon, det lutiniserande hormonet, som leder till att ägg frigörs från äggstockarna.

De tre typerna av östrogen – östradiol, östron och östriol – upptäcktes med tiden, där östron upptäcktes först. År 1929 isolerade forskarna Doisy, Clement D. Veler och Sidney Thayer rent kristalliserat estron i laboratoriet för biologisk kemi vid St LouisUniversity School of Medicine i St Louis. De tre forskarna isolerade estron från urinen från gravida kvinnor med hjälp av destillation, en metod som använder sig av skillnader i kokpunkt för att avdunsta en vätska från en annan, och extraktion, avlägsnande av en substans från en annan. Vid det kemiska institutet i Göttinge i Tyskland isolerade Adolf Frederick Johann Butenandt också estron vid samma tidpunkt och fick Nobelpriset i kemi 1939 för detta.

Förutom estron isolerade Doisy även estriol från hundratals liter urin från gravida kvinnor 1930 och upptäckte därmed ett andra östrogen. År 1936 isolerade Doisy tillsammans med forskarna Donald W. MacCorquodale och Stanley S. Thayer den tredje typen av östrogen, östradiol, från äggstockar från grisar. Estradiol hittades senare i människor. Estradiol har samma struktur som östron, men i stället för den dubbelbundna syreatomen innehåller molekylen en enkelbunden syreatom. Isoleringen av östradiol, det östrogen som är mest involverat i den reproduktiva menstruationscykeln, gjorde det möjligt för forskarna att skapa hormonbehandlingar och orala preventivmedel. Doisy forskade också om K-vitamin, vilket han fick Nobelpriset i fysiologi eller medicin för 1943.

Senare använde forskarna Doisys metoder för att skapa hormonterapier för kvinnor som saknade rätt nivåer av östradiol. Forskarna kunde orsaka förändringar i menstruationscykeln eftersom de kunde ge kvinnor östradiol, det mest biologiskt aktiva östrogenhormonet som dominerar under menstruationscykeln.

1946 visade läkarna Hans Wiesbader och William Filler i New York City, New York, att de kunde framkalla förändringar i menstruationscykeln när de gav laboratorieframställd (syntetisk) östradiol till kvinnor med problem som uppstod i samband med klimakteriet. I mitten av 1900-talet syntetiserade forskare östradiolliknande molekyler från andra produkter och skapade föreningar som t.ex. etinylestradiol, som orsakade samma reaktioner i kroppen som naturligt östradiol. Wiesbader och Filler försökte hjälpa kvinnor som lider av klimakteriet, dvs. att det regelbundna menstruationsflödet upphör, genom att ge dem hormonet etinylestradiol.Klimakteriet hos kvinnor kan leda till att vaginalvävnaden tunnas ut och att den naturliga uppbyggnaden av endometriumvävnad i livmodern upphör, tillsammans med symtom som värmevallningar. När kvinnor tog hormonet etinylestradiol oralt i tablettform förtjockade hormonet vaginalväggarna och slemhinnorna i livmodern, och det tog bort symtom på värmevallningar hos vissa kvinnor under de kliniska testerna. Forskningen om östrogenhormoner fortsatte.

Doisys, MacCorquodales och Thayers isolering av östradiol gjorde det också möjligt för forskarna att skapa orala preventivmedel, som godkändes 1960 i USA av Food and Drug Administration i Washington, DC. Isoleringen av östradiol ledde till att forskarna beskrev hormonets struktur och funktion, vilket hjälpte kemisterna att på ett billigt sätt syntetisera östradiolliknande hormoner för kommersiellt bruk. I och med att syntetiserad östradiol kom på marknaden gjorde forskarna orala preventivmedel tillgängliga för kvinnor för att förhindra graviditet. Orala preventivmedel förhindrar graviditet genom att ändra menstruationscykeln. Dessa förändringar hindrar äggstockarna från att släppa ut ägg och håller livmoderns vävnad tunn, vilket minskar chanserna för ett eventuellt befruktat ägg att inplantera sig i livmodern. Den menstruella cykeln styrs av östradiol och andra hormoner. I och med upptäckten att östradiol fungerar under hela kvinnans reproduktionscykel beskrev forskarna cykeln mer detaljerat.

Menstruationscykeln förbereder kvinnans kropp för en eventuell graviditet genom att producera ett ägg och ett lager av närande livmodervävnad. Den menstruationscykeln börjar på nytt om det nyligen producerade ägget förblir obefruktat eller om ett befruktat ägg inte inplanterar sig i livmodern. Inhumans, varje menstruationscykel varar i ungefär tjugoåtta dagarmen varierar vanligtvis mellan individer, eftersom vissa kvinnor har längre cykler och andra har kortare cykler. Professionella personer kvantifierar varje cykelns längd genom att mäta den tid i dagar som den sträcker sig från början till slut. Den månatliga cykeln börjar på dag ett med normal blödning (menstruation) och slutar omkring dag tjugoåtta, strax före nästa menstruation om ett befruktat ägg inte har planterats in. Om ett befruktat ägg implanterar sig i livmoderväggen upphör menstruationscykeln och en graviditet inleds. Hos människor styr fyra reglerande hormoner menstruationscykeln genom att inleda och avsluta en serie stegvisa faser. De fyra hormonerna är luteiniserande hormon, follikelstimulerande hormon, progesteron och östrogen. De faser som ingår i menstruationscykeln är follikelfasen, ägglossningsfasen och lutealfasen.

Den första fasen, follikelfasen, inleder menstruationscykeln hos människor och varar i genomsnitt tretton till fyra dagar. Äggutveckling och menstruationsblödning sker båda under den follikulära fasen. I början av follikelfasen är vävnaden som kantar livmoderns insida (endometrium) tjock och full av näringsämnen som är redo att stödja och ge näring åt ett befruktat ägg, men om ett ägg inte implanterar sig, river livmodern sönder endometriet. Avskjutningen av livmoderslemhinnan är en av de mångaförändringar som sker under menstruationscykeln.

När menstruationscykeln börjar sjunker östradiol- och progesteronnivåerna. Denna nedgång i hormonnivåerna signalerar att livmoderslemhinnans skikt ska slås av, vilket resulterar i menstruationsblödning. Under menstruationsblödningen ökar nivån av follikelstimulerande hormon (FSH) och stimulerar tillväxten av flera äggstocksfolliklar. Varje follikel innehåller ett ägg under utveckling. Senare i follikelfasen börjar FSH-nivåerna minska och endast en follikel växer till mognad (den dominerande äggblåsan). Den dominerande äggstocksfollikeln börjar producera östradiol under follikelfasen. När den börjar producera östradiol bryts de återstående stimulerade folliklarna ner. Ökningen av östradiol stimulerar produktionen av luteiniserandehormon, vilket inleder nästa steg i en menstruationscykel.

Nästa fas, ägglossningsfasen, varar ungefär sexton till trettiotvå timmar och börjar med en kraftig ökning av luteiniserande hormon som orsakas av östradiol i slutet av follikelfasen. Den höga nivån av luteiniserande hormon gör att den dominerande äggstocksfollikeln ökar i storlek, så småningom till den grad att den spricker och släpper ut ett moget ägg från en av de två äggstockar som kvinnor har. Frigörandet av ett ägg kallas ägglossning. Ovulationen inträffar ungefär fjorton dagar före början av en kvinnas nästa menstruation. Det frigjorda ägget vandrar ner i äggledaren, som förbinder äggstocken med livmodern. Väl i äggledaren kan ägget befruktas av spermier. Om ägget blir befruktat och inplanterar sig i livmodern stannar cykeln och en graviditet inträffar.Oavsett om ägget blir befruktat eller inte fortsätter menstruationscykeln till lutealfasen.

Den luteala fasen varar i ungefär fjorton dagar efter ägglossningen och avslutar menstruationscykeln. Under lutealfasen sluter sig det brustna stället på äggstocken, där den dominerande äggstocksfollikeln släppte ut ett ägg, och utvecklas till corpus luteum. Lövkroppen producerar en liten mängd östradiol och en mycket större mängd progesteron. Östradiolnivåerna under lutealfasen är höga och tillsammans med progesteron gör de att endometriet förtjockas för att tillhandahålla näringsämnen och en plats för vidhäftning om ett ägg befruktas och blir ett embryo. De ökade nivåerna av östradiol och progesteron gör också att mjölkkanalerna i brösten vidgas och blir större, vilket leder till svullnad och eventuellt ömhet i brösten före menstruationens början. Om ett embryo implanterar sig i livmoderslemhinnan fungerar corpusluteum tills moderkakan, som ger fostret näring, utvecklas för att ta över hormonproduktionen under den tolfte eller trettonde graviditetsveckan. Om det befruktade ägget inte implanterar sig, bryts corpus luteum ner cirka tio dagar efter den första utvecklingen och slutar att utsöndra progesteron. Lutealfasen avslutas strax före början av nästa menstruation eller före graviditeten.Follikelfasen inträffar härnäst och menstruationscykeln börjar om på nytt.

Estradiol fungerar under menstruationscykeln. Nedgången i östradiolnivåerna under follikelfasen gör att livmoderns endometriumskikt lossnar och menstruationen inleds.I den senare ägglossningsfasen producerar den dominerande äggstocksfollikeln östradiol, vilket ökar nivåerna av luteiniserande hormon, vilket gör att äggstocksfollikeln spricker och släpper ut ett ägg. Under den sista lutealfasen producerar corpusluteum hormonet östradiol i ökande mängder, som sedan förtjockar livmoderslemhinnan, vilket gör att menstruationscykeln kan börja om på nytt. Under graviditeten producerar moderkakan mer estriol än östradiol. Detta gör attestriol blir det dominerande östrogenet mätt i blodkoncentrationer.Estron ökar i koncentration och produceras mer än östradiol när en kvinna går in i klimakteriet, när menstruationen och menstruationscykeln upphör.