Genistein and Daidzein: Mode of Action and Bioavailability as Chemopreventive Agents in a Soy-Enriched Diet

Zusammenfassung

Die asiatische Bevölkerung, die traditionsgemäß einen hohen Anteil an Sojaprodukten in der täglichen Nahrung aufweist, hat ein erheblich differentes Spektrum hinsichtlich Tumorinzidenzen,verglichen mit der westlichen Bevölkerung. Die Epidemiologie hat in vielen Studien gezeigt, daß vor allem Hormon-abhängige Tumore, wie das Mammakarzinom und das Prostatakarzinom, in Asien weniger häufig auftreten, verglichen mit der westlichen Welt. Die molekulare Epidemiologie hat aufgezeigt, daß besonders sog. sekundäre Nahrungsinhaltsstoffe, wie Flavone/Isoflavone, die mit hohen Anteilen im Soja zu finden sind, für einen präventiven Effekt verantwortlich sind. So ist es nicht verwunderlich, daß Sojainhaltsstoffe, wie Genistein und Daidzein, intensiv experimentell und klinisch in der Onkologie beforscht werden.

Diese Arbeit zeigt experimentelle Daten auf, die darauf hinweisen, daß Genistein in-vitro die Zellbewegung von Tumorzellen erheblich einschränkt. Zellbewegung ist eine notwendige Voraussetzung zur Bildung von Metastasen. Auf einer molekularen Ebene konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, daß Genistein die Promotoraktivität des ras-Gens reduziert und daß notwendige Bindungsaktivitäten, so die des SP1 Transkriptionsfaktors, an ras-Gen regelnde Elemente in der Anwesenheit von Genistein erheblich inhibiert ist. Als Konsequenz daraus werden Gene der ras Familie nur eingeschränkt transkribiert und damit notwendige Signalproteine (GTP-binding proteins) zur Signalweiterleitung auf das Zytoskelett hinsichtlich Zellgestaltveränderung und folgender Migration nur unzureichend zur Verfügung gestellt; dies bedeutet im read-out-System eine verminderte und/oder das Einstellen der Zellbewegung.

In einer klinischen Studie wurde an zwei ethnischen Gruppen (Indien und Deutschland) die Bioverfügbarkeit von Genistein und Daidzein aus Soja hinsichtlich des Aufbaus eines Serumspiegels geprüft. Beide Gruppen haben ihre tägliche, frei gewählte, traditionelle Nahrung durch ein technologisch besonders gefertigtes Soja-Honig-Milch-Produkt (Almased®) über 14 bzw. 28 Tage ergänzt. In beiden Gruppen baute sich ein Serumspiegel von Genistein und Daidzein auf, der 10 bis 20mal höher liegt als der Ausgangswert ohne Supplementation. Zudem wurden sekundäre Zielparameter, wie Lipidstoffwechsel und Gewichtsreduktion, partiell günstig beeinflußt. Unerwünschte Ereignisse traten unter der Nahrungsergänzung nicht auf.

Summary

Asian populations consuming a traditional diet high in soy have a lower incidence in breast and prostate carcinoma. The phytoestrogens genistein and daidzein are major components of soy and molecular epidemiology suggets that these substances contribute to the lower tumor incidences. We have investigated the effect of these substances on tumor cell migration, a mandatory prerequisite for metastasis formation. We could show that genistein decreases the cell locomotion of tumor cells by inhibiting part of the locomotory machinery. Genistein decreases the ras promotor strength and the binding of Sp1 transcription factor to ras regulatory element. As genes of the ras family transcribe for GTP-binding proteins, important partners in a signal transduction pathway, which transduces incoming signals onto the cytoskeleton in order to induce cell shape change and migration, are impaired. If there is a malfunction or decreased expression of the ras genes, we record in the presence of genistein, but not daidzein, an inhibition of cell locomotion.

In a clinical study, carried out in two ethnicities (India and Germany), we monitored the genistein and daidzein levels of participants, who have supplemented their daily, free-selected and traditional nutrition with a specially fermented soy-honey-milk product (Almased®). In both ethnic groups, we measured a 10 to 20 fold increase of the serum concentrations for genistein and daidzein above baseline values without soy-enriched diet supplementation. During the supplemetation period of 14 and 28 days with the soy-enriched diet, no adverse side effects were reported, and part of the cohort showed an improvement in the lipid metabolism, accompanied by a loss weight of up to 3.5kg in 28 days.

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