The OECD Program to Validate the Rat Hershberger Bioassay to Screen Compounds for in Vivo Androgen and Antiandrogen Responses: Phase 2 Dose–Response Studies

Abstract

ObjectiveThe Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD) has completed phase 2 of an international program to validate the rodent Hershberger bioassay.DesignThe Hershberger bioassay is designed to identify suspected androgens and antiandrogens based on changes in the weights of five androgen-responsive tissues (ventral prostate, paired seminal vesicles and coagulating glands, the levator ani and bulbocavernosus muscles, the glans penis, and paired Cowper’s or bulbourethral glands). Protocol sensitivity and reproducibility were tested using two androgen agonists (17α-methyl testosterone and 17β-trenbolone), four antagonists [procymi-done, vinclozolin, linuron, and 1,1-dichoro-2,2-bis-(p-chlorophenyl)ethylene (p,p’-DDE)], and a 5α-reductase inhibitor (finasteride). Sixteen laboratories from seven countries participated in phase 2.ResultsIn 40 of 41 studies, the laboratories successfully detected substance-related weight changes in one or more tissues. The one exception was with the weakest antiandrogen, linuron, in a laboratory with reduced sensitivity because of high coefficients of variation in all tissue weights. The protocols performed well under different experimental conditions (e.g., strain, diet, housing protocol, bedding, vehicle). There was good agreement and reproducibility among laboratories with regard to the lowest dose inducing significant effects on tissue weights.ConclusionsThe results show that the OECD Hershberger bioassay protocol is reproducible and transferable across laboratories with androgen agonists, weak androgen antagonists, and a 5α-reductase inhibitor. The next validation phase will employ coded test substances, including positive substances and negative substances having no androgenic or antiandrogenic activity.

Cumulative Effects of In Utero Administration of Mixtures of “Antiandrogens” on Male Rat Reproductive Development

“…These pesticides, or their metabolites, competitively inhibit the binding of androgens to AR, which leads to inhibition of androgen-dependent gene expression in vitro and in vivo (Kelce and Wilson 1997). Vinclozolin and procymidone both act as AR antagonists in the Hershberger assay (castrated-immature androgen-and pesticide-treated male rats), an effect replicated in several laboratories (Ashby et al 2004;Charles et al 2005;Kang et al 2004;Kennel et al 2004;Owens et al 2007;Shin et al 2007;Yamasaki et al 2003).…”

Evolutionary Perspectives on Sex Steroids in the Vertebrates

“…Further characterization was based on extensive batteries of in vivo reproductive tract and secondary sex character examinations in the laboratory rat. In these studies, androgen action in utero, or on pubertal development were examined Owens et al 2007). Recognized antiandrogens fell into classes including dicarboximide (Gray et al 1994;Kelce & Wilson 1997) and imidazole fungicides (Vinggaard et al 2002;Noriega et al 2005), organochlorine insecticides (Kelce et al 1995), urea-based herbicides (Gray et al 1999;Lambright et al 2000), phthalate esters used as plasticizers (Parks et al 2000;Howdeshell et al 2007), and polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) used as flame retardants (Stoker et al 2005).…”

Essai No. 441: Bio-essai de Hershberger sur le rat

“…Par conséquent, il est important que les modes opératoires de dissection standard utilisés pour les tissus sexuels accessoires soient bien maîtrisés par les personnes chargées cette tâche. Un manuel de Modes opératoires normalisés pour la dissection est disponible auprès de l'OCDE (21). Une formation poussée basée sur le guide de modes opératoires normalisés limitera une source de variation potentielle dans l'étude.…”

“…La description de la dissection des tissus est basée sur un guide de dissection détaillé qui contient des photographies et est publié sous forme de supplément intégré au programme de validation (21). La page web de la Food and Drug Administration coréenne propose également une vidéo présentant la dissection (22).…”

“…Entre 2001 et 2007, le bio-essai de Hershberger sur le rat a fait l'objet d'un programme de validation approfondi, comprenant notamment la constitution d'un document d'examen détaillé (23), la compilation d'un article détaillé sur les méthodes (3), l'élaboration d'un guide de dissection (21) et la mise en oeuvre d'études intra-et inter-laboratoires poussées visant à démontrer la fiabilité et la reproductibilité du bio-essai. Ces études de validation ont été menées à l'aide d'un androgène de référence fortement actif (propionate de testostérone (TP), de deux androgènes synthétiques fortement actifs (acétate de trenbolone et méthyltestostérone), d'un produit pharmaceutique antiandrogénique fortement actif (flutamide), d'un inhibiteur fortement actif (finastéride) de la synthèse de l'androgène naturel (dihydrotestostérone-DHT), de plusieurs pesticides faiblement antiandrogéniques (linuron, vinclozoline, procymidone, p,p' DDE), d'un inhibiteur de 5α-réductase fortement actif (finastéride) et de deux produits chimiques négatifs connus (dinitrophénol et nonylphénol) (4) (5) (6) (7) (8). Cette Ligne directrice pour les essais résulte de la longue expérience acquise par l'utilisation du bio-essai et de l'expérience acquise au cours programme de validation et des résultats obtenus.…”