Estrogeni receptori

 Estrogeni imaju važnu ulogu u razvoju i normalnim fiziološkim funkcijama različitih tkivnih sistema. Oni su ključni regulatori plodnosti kod muškaraca i žena. Biološki efekti estrogena ostvaruju se njihovom interakcijom sa nuklearnim receptorima koji su članovi superfamilije ligand-aktivišućih transkripcionih faktora. Kasnih pedesetih, Jensen i Jacobsen demonstrirali su postojanje receptorskog molekula koji može vezati 17β-estradiol (1).

cDNA prvog estrogenog receptora (ER) klonirana je 1986 (2) i smatralo se da je jedini estrogen receptor gen sve dok se nije klonirao drugi ER deset godina kasnije (3). Ovi receptori su poznati kao ERα (NR3A1) i ERβ (NR3A2) i produkti su dva gena (ESR1, odnosno ESR2) lociranim kod ljudi na hromozomima broj 6q25.1 (ESR1) i 14q23.2 (ESR2). ERα i Erβ su članovi subfamilije 3 nuklearnih receptora (NR3A). Drugi članovi NR3 subfamilije su: receptori srodni estrogenim (NR3B1–3; ERRα, ERRβ, ERRγ) (4) i receptori za glukokortikoide (NR3C1, GR), mineralokortikoide (NR3C2, MR), progesteron (NR3C3, PR) i androgene (NR3C4, AR).

ERα i ERβ pokazuju visok nivo sličnosti u odnosu na aminokiseline. Indentičnost u redosledu aminokiselina između ERα i ERβ je oko 97% u domenu koji vezuje DNA i oko 56% u domenu koji vezuje ligand, dok je u N terminusu podudarnost 24%. Transkripciona aktivacija pomoću ERα je posredovana aktiviranjem dva različite faktora: konstitutivno aktivanog AF-1, lociranom na N-terminalnom domenu receptorskog proteina i ligand-zavisnog AF-2, lociranog na C-terminalnom domenu receptorskog proteina. ERβ ima slabiji odgovor AF-1 funkcije i na taj način zavisi više od ligand-zavisnog AF-2 dela za transkripcionu aktivaciju funkcija (5).

Ligand-vezujući domeni ERα i ERβ su iskristalisani i njihova trodimenzionalna struktura određena (6). Oba se sastoje od 12 heliksa sa obloženom površinom ligand vezujućih džepova amino kiselinama koji se nalaze u heliksima 3-12. Naime, ključne aminokiseline unutar ovog regiona, određuju aktivacionu funkciju 2 (AF-2), koji učestvuje kao ko-faktor.

Molekularno modeliranje je otkrilo razlike u položaju heliksa 12, kao posledicu vezivanja agonista ili antagonista, što omogućava razumevanje relativnog uticaja ovih agenasa na receptorsku aktivnost (7). Razlike u funkcionalnoj veličini ligand-vezujućeg džepa između ERα i ERβ, omogućavaju različit afinitet vezivanja zavisno od strukture liganda. Razlike između ERα i ERβ u afinitetu vezivanja i tkivno specifičnom odgovoru dovele su do razvoja receptor-selektivnih liganada (8, 9) od kojih su neki danas komercijalno dostupni. Endogeni ligandi, kao što su estradiol (E2) i estron (E1) pokazuju aktivnost agonista sa oba ERs (10). Sintetički receptor-selektivni ligandi uključujući PPT (ERα-specifičan) i DPN (ERβ-specifičan) i Wyeth jedinjenje ERb041, korišćeni su za istraživanje ER-subtipske aktivnosti kako in vitro tako i in vivo (11, 12). Ove studije pokazale su da ERβ agonisti imaju potencijal u terapiji inflamatornih bolesti creva i reumatoidnog artritisa (13), ERα agonist PPT je neuroprotektivnog dejstva (14) i oba tipa ER mogu uticati na razvoj kardiovaskularnih bolesti (15). Dostupna su i jedinjenja koja deluju kao antagonisti oba receptora, na primer ICI 182,780, ili samo na ERα, na primer MPP dihidrohlorid. Selektivni modulatori estrogenih receptora (SERMS) deluju kao agonisti ili antagonisti u zavisnosti od ćelijskog odnosno tkivnog sastava (16,17).

Izoforme estrogenih receptora

Ponglikitmongkol i saradnici navode (18) da je gen za humani ERα više od 140 kb u dužini i da je podeljen na 8 eksona. Humani ERβ gen sastoji se isto iz 8 eksona.

Estrogeni receptori α i β pokazuju homologiju niza, i oba se sastoje od pet domena (raspoređenih od N do C-terminusa) označenim od A do F. N-terminalni A/B domen je u stanju da transaktivira genetsku transkripciju u odsustvu vezivanja liganda (na primer estrogenog hormona). Iako je ovaj region u stanju da aktivira gensku transkipciju bez liganda, ova aktivacija je slaba i selektivna u odnosu na aktivaciju E domena. C domen je takođe poznat kao domen koji vezuje DNA. D domen povezuje C i E domen. E domen sadrži ligand vezujuću šupljinu kao i vezujuća mesta za koaktivatorske i korepresorske proteine. E domen u prisustvu vezanog liganda u stanju je da aktivira transkripciju gena. Funkcija C-terminalnog F domena nije u potpunosti jasna i njegova dužina je varijabilna.

Na slici broj 1 prikazana je struktura gena koji kodiraju različite izoforme estrogenih receptora. Osam eksona ESR1 (crveni) i ESR2 (ljubičasti) gena kodiraju osnovne tipove ERα i ERβ proteina, i redom su prikazani kao numerisani delovi. Proteinski domeni su označeni od A do F. Kod ERα i ERβ, ekson 1 u velikoj meri kodira A/B domen koji sadrži N terminalni transaktivacioni domen (AF-1) koji je meta fosforilacije. Eksoni 2 i 3 doprinose aminokiseline domenu C, koji vezuje DNA, dok ekson 4 kodira delove C i E i čitav D domen. E domen kodiraju eksoni 5, 6 i 7 dok ekson 8 kodira ostatak E domena i F domen. Domeni E/F sadrže LBD i AF-2 domen. Puna dužina ERα je 595 aminokiselina. ERα-46 rezultujuća forma je skraćena forma sa nedostatkom prvih 173 aminokiselina i samim tim nedostatkom AF-1 domena. ERα-36 je generisana forma kojoj nedostaje ekson 1 ali takođe nedostaje i poslednjih 138 aminokiselina koje kodiraju eksoni 7 i 8 koje su zamenjene sa 27 aminokiselina na C terminusu. ERα-36 nedostaju i AF-1 i AF-2. Puna dužina ERβ protena je 530 aminokiselina i ima kraći N terminalni domen od ERα. Nekoliko izoformi ERβ odvajaju se u zajedničkoj tački peptidne sekvence u aminokiselini 469. Kod ERβ2 ovo na primer rezultuje u alternativnom spajanju eksona 8 i u jedinstvenoj sekvenci kojoj nedostaje AF-2 domen.

Humani ESR1 i ESR2 geni su nastali alternativnim isecanjem i ponovnim spajanjem. Iako oni imaju slične organizacije eksona i funkcionalnih domena, indentifikovane izoforme ipak se razlikuju. O ovome svedoče studije koje se fokusiraju na ekspresiji varijanti mRNA u linijama kancerskih ćelija (19). Transkripciju ESR1 gena iniciraju multipli promoteri rezultujući u mRNA izoforme sa jasnim 5′-neprevedenim regionima (UTR) (20). Skraćene izoforme su takođe indentifikovane. Na primer, 46-kDa ERα generiše unutrašnji ATG start kodon te nedostaje ekson 1 i posledično N-terminalni AF-1 domen (21). ERα36 je generiše promoter lociran na prvom intronu i nedostaju oba domena, AF-1 i AF-2 (22). Brojne mRNA izoforme sa ekson-preskakanjima su takođe indentifikovane u ćelijskim linijama i nedavni rad pokazuje različitu ekspresiju ERαΔ5/6/7, ERαΔ3/4/5 u pre i postmenopauzalnom endometrijumu (23).

ESR2 gen je izgleda posebno sklon alternativnom isecanju i ponovnom spajanju sa više varijanti formiranja upotrebom alternativnih promotora, uključivanja ili isknjučivanja različitih eksona. Poola i saradnici (19) su indentifikovali 10 mRNA izoformi humanog ESR2 gena sa delecijama u različitim kombinacijama eksona od kojih je nekoliko bilo prisutno u ekstraktima pripremljenim od humanih ćelijskih linija i tkiva, uključujući ovarijum. Humani ERβ (hERβ) protein može biti eksprimiran i kao duga (59.2 kDa) i kao kratka (53.3 i 54.2 kDa) izoforma (24). 1998. Ogawa i saradnici (25) su pronašli novu ERβ izoformu koju su nazvali ERβcx, koja je bila kraća od dotadašnjeg tipa i imala jedinstveni niz od 26 aminokiselina na svom C-terminusu. Iste godine Moore i saradnici (26) otkrili su tri izoforme pune dužine i dve izoforme skraćene dužine humananog ESR2 gena i odgovarajuće receptore označili hERβ 1–5. Svih pet indentifikovano je na cDNA humanog testisa. ERβ3 izgleda da je testis specifičan a ostali su indentifikovani u mnogim tkivima čoveka kao i u različitim ćelijskim linijama (24).

Trodimenzionalna struktura ligand vezujućih domena hERβ2–5 je rešena i ukazuje na nedostatak potpune funkcionalnosti AF-2 domena (27). Na primer, ERβ2 ima skraćeni C-terminus što rezultuje dezorjentisanim heliksom 12 (ovo može da oteža pristup vezujućem mestu). ERβ4 i ERβ5 u eksonu 8 imaju skraćene helikse 11 i nedostatak heliksa 12. Naime, opstanak različitih peptidnih sekvenci na C-terminusu ERβ1, 2, 4 i 5 omogućavaju izoforme specifičnih monoklonskih i poliklonskih antitela (24, 28).

Signalna transdukcija

Kako je estrogen steroidni hormon, on može da prođe kroz fosfolipidnu membranu ćelije, i zahvaljujući tome receptori ne moraju da budu pričvršćeni za membranu kako bi se vezali sa estrogenom. Različiti ligandi mogu da se razlikuju u svom afinitetu za alfa i beta izoforme estrogenih receptora:

• 17β-estradiol se vezuje podjednako dobro za oba tipa receptora
• Estron i raloksifen se vezuju prvenstveno za ERα
• Estriol i genistein za ERβ

A) Genomska
Kada nema hormona, estrogeni receptori se u velikoj meri nalaze u citozolu. Hormon vezivanjem za receptore pokreće niz događaja počevši od migracije receptora iz citozola u jedro, dimerizaciju receptora i kasnije vezivanje receptora dimera za specifične sekvence DNA poznate kao elementi hormonskog odgovora. Receptor/ DNA kompleks zatim regrutuje druge proteine koji su odgovorni za transkripciju DNA u mRNA i na kraju nastaje protein koji dovodi do promena u ćelijskoj funkciji. Estrogeni receptori se takođe delom javljaju unutar ćelijskog nukleusa (29) i oba subtipa estrogenih receptora imaju domen koji vezuje DNA i mogu da funkcionišu kao transkripcioni faktori za regulaciju produkcije proteina.

Receptor je takođe u interakciji sa aktivator proteinom 1 i Sp-1 kako bi pokrenuo transkripciju, preko nekoliko koaktivatora kao što je PELP-1 (30).

B) Negenomska
Neki estrogeni receptori spojeni su sa površinom ćelijske membrane i mogu se brzo aktivirati izlaganjem ćelija estrogenu (31, 32)

Pored toga, neki ER mogu se spojiti sa ćelijskom membranom vezivanjem za kaveolin-1 i formirati kompleks sa G proteinima, receptorskim tirozin kinazama (EGFR i IGF-1) i ne-receptorskim tirozin kinazama (30, 31). Preko receptorskih tirozin kinaza, signali se šalju do jedra preko mitogen-aktiviranih protein kinaznih puteva (MAPK/ERK) i fosfoinozitid 3-kinaznih puteva (Pl3K/AKT) (30). Glikogen sintazna kinaza-3 (GSK)-3β inhibira transkripciju nuklearnog ER inhibicijom fosforilacije serina 118 nuklearnog ERα. 

Pokazano je da 17β-estradiol aktivira G protein receptor (GPR30) (33). Međutim subcelularna lokalizacija i uloga ovog receptora još uvek su kontraverzne (34).

Ekspresija estrogenih receptora

ERα i ERβ mogu se pronaći u velikom broju tkiva. U nekim organima izražena su oba subtipa u sličnim nivoima, dok u drugima jedan ili drugi subtip preovlađuje. Pored toga, oba receptora mogu biti prisutna u istom tkivu ali na različitim tipovima ćelija. ERα su uglavnom izraženi u materici, prostati (stroma), ovarijumu (teka ćelije), testisima (Lajdigove ćelije), epididimisu, kostima, dojci, različitim regionima mozga, jetri i masnom tkivu. ERβ su izraženi, na primer, u kolonu, prostati (epitel), testisu, ovarijumu (granuloza ćelije), koštanoj srži, pljuvačnim žlezdama, vaskularnom endotelu i određenim regionima mozga.

1. Ekspresija u normalnom reproduktivnom tkivu i karcinomima reproduktivnih organa

Jajnik – Jajnik je najvažnije mesto biosinteze estrogenih hormona kod žena u reproduktivnom dobu, koje nisu trudne. Ekspresija aromataza enzimskog kompleksa, odgovornog za konverziju teka androgena, je dobro regulisana u zrelim muralnim granuloza ćelijama, antralnim folikulima i takođe je izražena u ćelijama unutar korpus luteuma (35). Imunohistohemijske studije su dokumentovale ekspresiju ERβ kod granuloza ćelija nezrelih i zrelih (antralnih) folikula, gde dolazi do intenzivnog bojenja, kao i kod teka ćelija, korpus luteuma i površinskog epitela ovarijuma (36). U ovarijumu žena imunoekspresija ERα je ograničena na površinski epitel, teka ćelije i granuloza ćelije zrelih folikula (36).

Ogromna većina (~90%) ovarijalnih karcinoma nastaju od površinskog epitela ovarijuma, dok ostali potiču od granuloza ćelija (~5%) ili germinativnih ćelija (1-2%) (37). Lokalna biosinteza estrogena može se pojaviti kod pacijenata sa ovarijalnim karcinomom u više od 80% slučajeva. Li i saradnici (38) su kod pacijenata sa ponovljenim karcinomom ovarijuma, kod kojih su ograničene terapeutske opcije, pokazali da tretman aromataza inhibitorima izaziva rast kliničke stope odgovora i do 35.7% . U skorašnjim radovima Halon i saradnici (39) tvrde da gubitak ERβ ekspresije u ovarijalnim tumorima može biti karakteristika maligne transformacije i pacijenti sa nižom imunoreaktivnošću ERα ekspresije imali su znatno kraće vreme preživljavanja.

Materica – Materica ima spošašnji mišićni sloj, miometrijum, on okružuje endometrijum koji se sastoji iz bazalnog i funkcionalnog sloja. Funkcionalni sloj endometrijuma podleže cikličnom rastu, diferencijaciji i regeneraciji pod uticajem hormona ovarijuma u normalnom menstrualnom ciklusu. Ekspresija ERs i ERRs je prostorno i vremenski regulisana. 

U miometrijumu su i ERα i ERβ eksprimirani ali je ekspresija ERα mRNA veća nego ERβ (40). U miometrijumu postmenopauzalnih žena postoji razlika u relativnoj ekspresiji mRNA sa porastom ekspresije ERβ i padom ekspresije ERα u poređenju sa premenopauzalnim miometrijumom. Za vreme trudnoće postoji predominacija ERβ nad ERα u terminskom miometrijumu (41).

U normalnom pre-menopauzalnom endometrijumu, odnos ERα prema ERβ se menja zavisno od faze menstrualnog ciklusa. U estrogen dominantnoj proliferativnoj fazi, ekspresija ERα je velika u žlezdama i stromi (42) ali ekspresija ERα opada u sekretornoj fazi prateći postovulatorni rast progesterona. ERβ1 mRNA i protein su eksprimovani tokom čitavog ciklusa. Ekspresija ERβ2 je veća u proliferativnoj fazi i selektivno je regulisana u glandularnom epitelu za vreme sekretorne faze. U materici ERα i ERβ proteini su eksprimirani na mnogim ćelijskim tipovima, uključujući stromalne i epitelijalne ćelije. ERβ ali ne i ERα mogu se detektovati na endotelnim ćelijama koje oblažu zidove krvnih sudova (42) i na imunim ćelijama kao što su natural killer ćelije specifične za matericu (uNK) (43). U decidui rane trudnoće ekspresija ERα je minimalna i ograničena na jedra stromalnih i epitelnih ćelija ali nuklearna ekspresija ERβ je prisutna u svim delovima trudnoće (44). 

Karcinom endometrijuma je najčešći ginekološki malignitet. Najveći rizik za njegov razvoj je povezan sa viškom izlaganja estrogenu i proinflamatornoj sredini koja pogoduje razvoju karcinoma (45). U skorašnjoj studiji Collins sa saradnicima (46) izvestio je da je ekspresija ERα smanjena u slabo diferentovanom karcinomu stadijuma I u poređenju sa onima koji su gradirani kao dobro ili umereno diferentovani adenokarcinomi. U istom tkivu mRNAs kodirani ERβ1, ERβ2 i ERβ5 ne variraju značajno u odnosu na gradus. U odvojenoj studiji Fujimoto i Sato (47) pokazuju da je pad u ekspresiji ERα i ERβ mRNAs u korelaciji sa naprednijim kliničkim stadijumom, invazijom miometrijuma i de-diferencijacijom.

Cerviks – Ekspresija ERα i ERβ je opisana u stromalnim i epitelijalnim ćelijama i u glandularnom epitelu cerviksa (48). Cervikalni vaskularni endotel i cervikalni leukociti eksprimuju samo ERβ (49). Za vreme trudnoće materica podleže tkivnom remodeliranju u pripremi za porođaj što je povezano sa porastom ERβ kod terminskog cerviksa u odnosu na cerviks kod žena koje nisu trudne (50). Karcinom cerviksa je često ERα pozitivan i ERα je potreban za kancerogene aktivnosti estrogena u cerviksu (51). Međutim, karcinomi in situ cerviksa ne pokazuju ekspresiju estrogenih receptora (52).

Testisi – Imunoekspresija ERα nije detektovana u odraslom humanom testisu (53). Informaciona RNA u više izoformi ERβ (ERβ 1-5) izolovana je iz cDNA dobijene iz ljudskog testisa. Imunoekspresija ERβ1 i ERβ2 je dokumentovana u različitim ćelijskim populacijama (53). Mala i varijabilna ekspresija ERβ1 i ERβ2 zabeležena je u peritubularnim mioidnim i Lajdigovim ćelijama (53). U izolovanim humanim germinativnim ćelijama ERα46 protein je detektovan u spermatozoidima (54).

Eferentni duktuli, epididimis, vas deferens i seminalni vezikuli – U muškom urogenitalnom sistemu detektovana je najveća ekspresija ERα u eferentnim duktulima (55). Ekspresija ERα u epididimisu je promenljiva i specifična za vrstu. Kod čoveka je ekspresija ERα slaba u epitelnim, bazalnim i stromalnim ćelijama ali je najveća u stromalnom ćelijama seminalnih vezikula. Za razliku od njega ERβ je eksprimovan na jedrima epitelnih i stromalnih ćelija kroz ceo muški reproduktivni sistem uključujući eferentne duktule, epididimis, vas deferens i seminalne vezikule (55).

Prostata – Estrogeni imaju značajan uticaj na razvoj i homeostazu prostate i mogu imati važan uticaj na razvoj bolesti prostate (56). ERα su pretežno izraženi u stromi. U studiji Cheunga i saradnika ERα je bio slabo izražen u normalnim epitelnim ćelijama prostate, snažno izražen u besmrtnoj ćelijskoj liniji RWPE-1, umereno izražen u ćelijskoj liniji karcinoma prostate, ali ne i u LNCaP ili DU145 ćelijskim linijama (57).

ERβ je dominantna izoforma u epitelu prostate i smatra se da sprečava proliferaciju i promoviše diferencijaciju (58). Leung i saradnici izveštavaju o citoplazmatskom bojenju ERβ2 receptora u bazalnim i lumenskim epitelnim ćelijama i nuklearno bojenje u nekim stromalnim ćelijama. ERβ5 je izrazito lokalizovan na bazalnim epitelnim ćelijama i slabo na nekim stromalnim ćelijama (59). 

Potvrđeno je da razvoj raka prostate povezan sa padom ekspresije ERβ ali da ekspresija može biti obnovljena u metastaziranju. U karcinomu prostate ekspresija ERβ2 i ERβ5 imaju prognostički značaj. U uzorku bolesnika, nuklearna ekspresija ERβ2 i citoplazmatska ekspresija ERβ5 su obe u vezi sa povećanim rizikom za smanjenje preživljavanja. U istoj studiji autori izveštavaju da prekomerna ekspresija ERβ2 i ERβ5 u PC-3 ćelijama rezultuje mnogo invazivnijim ćelijskim fenotipom (59). U drugoj studiji Fujimura i saradnici pokazuju veću ekspresiju ERβ2 i manju ekspresiju ERβ1 u malignom tkivu prostate u poređenju sa benignim tkivom (60).

2. Dojka

ERβ se nalazi i u duktalnom i u lobularnom epitelu i stromalnim ćelijama dojke pacova (61). ERα se sa druge strane, nalazi u duktalnim i lobularnim ćelijama ali ne i u stromalnim (61). Generalno se veruje da tumori dojke zavise, barem inicijalno, od stimulativnog efekta estrogena. Na kraju ipak mnogi tumori napreduju u estrogen nezavisni fenotip. Tamoksifen i slični antiestrogeni su trenutno prva terapijska linija kod hormon zavisnih karcinoma dojke (1).

Normalno i kancersko tkivo pokazuju varijabilnost u vezi sa ERα i ERβ (62). Ova heterogenost izoformi ER je rezultirala u varijacijama u estrogenom signaliziranju i može da utiče na rizik za pojavu karcinoma dojke, hormonski odgovor i preživljavanje. Od kada je promocija metilacije intenzivno ispitivana u karcinomu (63), podaci pokazuju da je ERβ mogući tumor supresorni gen. In vitro studije pokazuju da je ERβ važan modulator proliferacije i invazije ćelija karcinoma dojke, što podržava hipotezu da gubitak ERβ ekspresije može biti jedan od događaja koji dovode do karcinoma dojke (64). Trenutno je jedino ERα klinička mera za dalje odluke i tretman. U vreme prezentacije, u više od 70% slučajeva karcinoma dojke može se detektovati ERα, imunohistohemijskim bojenjem ili biohemijskim ELISA testom (65).

3. Kardiovaskularni sistem

Epidemiološke i retrospektivne studije pokazuju da estrogen ima kardioprotektivnu ulogu. Shodno tome, u nekim studijama zabeležen je smanjeni kardiovaskularni rizik u slučajevima hormonske terapije. Međutim, postoji hipoteza koja ukazuje na efekat terapije u odnosu na uzrast i pokazuje da je korist lečenja bila 30% kada je hormonska terapija davana u perimenopauzi (66). 

Estrogeni imaju povoljne efekte na lipidni profil, tonus glatkih vaskularnih mišićnih ćelija i nivo fibrinogena (67). Rezultati ispitivanja na miševima pokazuju da je ERα važan u patofiziologiji zida krvnog suda (68).

4. Kosti

ERs su prisutni u većini ćelijskih tipova u kostima (69). Estrogeni i njihovi receptori su važni u regulaciji koštanog metabolizma. Nedostatak estrogena početkom menopauze je glavni patogeni faktor u razvoju osteoporoze postmenopauzalnih žena. Raloksifen, estrogeni agonist u kostima, je odobren kao prevencija postmenopauzalne osteoporoze.
Kod muškaraca sa nefunkcinalnim genom ERα pokazana je abnormalna postpubertetska elongacija kostiju (70).

5. Estrogeni receptori i bolesti centralnog nervnog sistema

ERα i ERβ su prisutni u centralnom nervnom sistemu (71), i njihova raspodela ukazuje na različite funkcije dva receptora. Kod pacova, ERα je uglavnom distribuiran u oblastima centralnog nervnog sistema uključenim u kontrolne ili reproduktivne funkcije kao što su hipotalamus ili preoptička regija. ERβ je mnogo šire rasprostranjen, izrazito u regijama korteksa i hipokampusa.

Estrogeni i njihovi receptori su uključeni u različita oboljenja mozga, i studije sprovedene na eksperimentalnim životinjama pokazuju da estrogen ima protektivnu ulogu protiv toksičnih stimulusa i ishemičnih inzulta. Neke studije pokazuju protektivni efekat estrogena kod multiple skleroze (72), najverovatnije zbog imunomodulatornih i anti-inflamatornih efekata estrogena.

6. Metaboličke bolesti

ERα su prisutni u adipocitima. Ispitivanja na miševima su pokazala da je efekat niskog nivoa estrogena na povećanje gojaznosti bio povezan sa ERα (73).

Estrogen smanjuje ćelijski unos hrane i takođe je poznato da smanjuje količinu masnog tkiva povećanjem lipolize, ali su molekularni mehanizmi za ovaj fenomen još uvek nedovoljno razjašnjeni.

Hormonska terapija

Modulatori estrogenih receptora, agonisti i antagonisti imaju široku primenu u današnjoj kliničkoj praksi. Termin “selektivni modulatori estrogenih receptora” (SERM) predstavlja više generički opis koji objašnjava da aktivnost ER liganada proističe iz modulacije oblika ER.

SERMs

Tamoksifen, uveden za lečenje raka dojke, predstavlja prvu generaciju SERM koji pokazuje antagonistički efekat na dojku dok deluje kao agonist na matericu (povećava rizik za nastanak raka materice) i koštano tkivo, čuvajući mineralnu gustinu kostiju (čime se sprečava osteoporoza) (74) i ima pozitivne efekte na nivo serumskih lipida i holesterol, kao 17β-estradiol. Raloksifen, tada poznat kao keoksifen takođe je na ispitivanju kod pacova pokazao da čuva koštanu gustinu (74). Mehanizam koji doprinosi tkivnoj selektivnosti tamoksifena je razlika u ekspresiji kofaktora u različitim tkivima (75). Steroidni receptor koaktivator 1 nije koeksprimovan sa ERα u epitelu mlečne žlezde, ali su dva proteina koeksprimovana u endometrijumu.

Druga generacija SERMs, sa poboljšanom tkivnom selektivnošću, uključuje raloksifen odobren za prevenciju postmenopauzalne osteoporoze. Međutim, postoji potreba za dalji razvoj u ovoj oblasti, jer svi željeni efekti hormonske terapije uključujući i ublažavanje menopauzalnih simptoma kao što su osećaj toplote, suvoća vagine i emocionalni sinptomi, nisu još uvek efikasno korigovani trenutnim lekovima.

Biohemijske i strukturne studije su potpomogle razumevanje prirode SERM, tamoksifena i raloksifena. Agonisti indukuju prilagođavanje heliksa 12 što omogućava vezivanje koaktivatora. Nasuprot tome, tamoksifen i raloksifen kompleksi, masivnom stranom lanaca sprečavaju heliks 12 od stavljanja u agonističku poziciju. Umesto toga, heliks 12 usvaja poziciju indukovanu antagonistima, preklapajući koaktivator vezujuće mesto i sprečava vezivanje koaktivatora. Kako SERMs blokiraju AF-2, oni deluju kao antagonisti u ćelijama čija aktivnost zavise uglavnom od AF-2 ali mogu pokazati agonistička svojstva u ćelijama u kojima je AF-1 aktivan.

Tamoksifen je prvobitni SERM koji je testiran isključivo za lečenje karcinoma dojke i koji je pozitivno ocenjen u Sjedinjenim Američkim Državama u redukciji rizika kod pre i postmenopauzalnih žena sa povećanim rizikom za javljanje bolesti. Raloksifen, prvobitno opisan kao nesteroidni antiestrogen sa smanjenim uticajem na matericu životinja, u poređenju sa tamoksifenom, uspešno se pokazao u terapiji i prevenciji osteoporoze i primećeno je da se njegovom upotrebom smanjuje učestalost raka dojke.

Toremifen i fulvestrant imaju sličan mehanizam dejstva kao tamoksifen. Za razliku od tamoksifena, toremifen nije uzrokovao tumore jetre pacova. Klinička istraživanja pokazuju da je toremifen ekvivalentna adjuvantna terapija za karcinom dojke, ali je bilo dva puta više karcinoma endometrijuma u grupi koja je primala toremifen u odnosu na onu koja je primala tamoksifen (76).

Karcinom dojke može da postane rezistentan na standardnu hormonsku terapiju, jer estrogeni receptori postaju reprogramirani za vezivanje za različite tačke u genomu, o čemu govori nedavno objavljena studija u časopisu Nature. Nalazi ove studije bi mogli da obezbede prevazilaženje terapijskih otpora ili dijagnostiku koja može da predvidi za koje pacijente je više verovatno da će biti otporni na hormonsku terapiju (77).

____________________________________________________________________________

Estrogeni receptori igraju važnu ulogu u razvoju i normalnom fiziološkom funkcionisanju reproduktivnog i drugih tkiva. Relativna ekspresija pune dužine i izoformi ERs varira između ćelija različitih tkiva i ovo, zajedno sa razlikama u dostupnosti liganada, doprinosi složenosti odgovora na prirodne i sintetičke ligande. Karcinomi reproduktivnih organa su često hormon zavisni što je doprinelo razvoju terapije bazirane na SERMs i agonistima specifičnim za podtipove estrogenih receptora. Novi uvid relativnog doprinosa ERs prijemčivosti na bolesti može doći iz sve većeg broja studijskih ispitivanja nukleotidnog polimorfizma njihovih gena (78). Postoji sve veći broj dokaza da ERRs (receptori srodni estrogenim receptorima) imaju ulogu u regulaciji ćelijskog metabolizma (79), ali uticaj ove vrste nuklearnih receptora na steroidni odgovor zahteva dalje proučavanje.

Reference

• 1. Jensen EV, Jordan VC. The estrogen receptor: a model for molecular medicine. Clin Cancer Res 2003; 9:1980–89.
• 2. Green S, Walter P, Kumar V, Krust A, Bornert JM, Argos P. Human oestrogen receptor cDNA: sequence, expression and homology to v-erb-A. Nature 2003; 320: 134–9.
• 3. Kuiper GG, Enmark E, Pelto-Huikko M, Nilsson S, Gustafsson JA. Cloning of a novel receptor expressed in rat prostate and ovary. Proc Natl Acad Sci USA 1996; 93: 5925–5930.
• 4. Tremblay AM, Giguere V. The NR3B subgroup: an overview. Nucl Recept Signal 2007; 5: e009.
• 5. Delaunay F, Pettersson K, Tujague M, Gustafsson JA. Functional differences between the amino-terminal domains of estrogen receptors alpha and beta. Mol Pharmacol 2000; 58:584–590.
• 6. Pike AC, Brzozowski AM, Hubbard RE, Bonn T, Thorsell AG, Engstrom O, et al. Structure of the ligand-binding domain of oestrogen receptor beta in the presence of a partial agonist and a full antagonist. EMBO J 1999; 18: 4608–18.
• 7. Nilsson S, Makela S, Treuter E, Tujague M, Thomsen J, Andersson G, et al. Mechanisms of estrogen action. Physiol Rev 2001; 81: 1535–65.
• 8. Sun J, Meyers MJ, Fink BE, Rajendran R, Katzenellenbogen JA, Katzenellenbogen BS. Novel ligands that function as selective estrogens or antiestrogens for estrogen receptor-alpha or estrogen receptor-beta. Endocrinology 1999; 140: 800–4.
• 9. Paruthiyil S, Cvoro A, Zhao X, Wu Z, Sui Y, Staub RE. Drug and cell type-specific regulation of geneswith different classes of estrogen receptor beta-selective agonists. PLoS One 2009. 4: e6271.
• 10. Gruber CJ, Tschugguel W, Schneeberger C, Huber JC. Production and actions of estrogens. N Engl J Med 2002; 346: 340–52.
• 11. Harris HA, Katzenellenbogen JA, Katzenellenbogen BS. Characterization of the biological roles of the estrogen receptors, ERalpha and ERbeta, in estrogen target tissues in vivo through the use of an ERalpha-selective ligand. Endocrinology 2002; 143: 4172–7.
• 12. Meyers MJ, Sun J, Carlson KE, Marriner GA, Katzenellenbogen BS, Katzenellenbogen JA. Estrogen receptor-beta potency-selective ligands: structure–activity relationship studies of diarylpropionitriles and their acetylene and polar analogues. J Med Chem 2001; 44: 4230–51.
• 13. Harris HA. Estrogen receptor-beta: recent lessons from in vivo studies. Mol Endocrinol 2007; 21: 1–13.
• 14. Morissette M, Al Sweidi S, Callier S, Di Paolo T. Estrogen and SERM neuroprotection in animal models of Parkinson’s disease. Mol Cell Endocrinol 2008; 290: 60–69.
• 15. Deschamps AM, Murphy E, Sun J. Estrogen receptor activation and cardioprotection in ischemia reperfusion injury. Trends Cardiovasc Med 2010; 20: 73–8.
• 16. Wakeling AE, Dukes M, Bowler J. A potent specific pure antiestrogen with clinical potential. Cancer Res 1991; 51: 3867–73.
• 17. Bryant HU. Mechanism of action and preclinical profile of raloxifene, a selective estrogen receptor modulation. Rev Endocr Metab Disord 2001; 2: 129–38.
• 18. Ponglikitmongkol M, Green S, Chambon P. Genomic organization of the human oestrogen receptor gene. Embo J 1988; 7: 3385–8.
• 19. Poola I, Abraham J, Baldwin K. Identification of ten exon deleted ERbeta mRNAs in human ovary, breast, uterus and bone tissues: alternate splicing pattern of estrogen receptor beta mRNA is distinct from that of estrogen receptor alpha. FEBS Lett 2002; 516: 133–8.
• 20. Kos M, Denger S, Reid G, Gannon F. Upstream open reading frames regulate the translation of the multiple mRNA variants of the estrogen receptor alpha. J Biol Chem 2002. 277: 37131–8.
• 21. Flouriot G, Brand H, Denger S, Metivier R, Kos M, Reid G, et al. Identification of a new isoform of the human estrogen receptor-alpha (hER-alpha) that is encoded by distinct transcripts and that is able to repress hER-alpha activation function 1. EMBO J 2000; 19: 4688–4700.
• 22. Wang Z, Zhang X, Shen P, Loggie BW, Chang Y, Deuel TF. Identification, cloning, and expression of human estrogen receptor-alpha36, a novel variant of human estrogen receptor-alpha66. Biochem. Biophys Res Commun 2005; 336: 1023–7.
• 23. Springwald A, Lattrich C, Skrzypczak M, Goerse R, Ortmann O, Treeck O. Identification of novel transcript variants of estrogen receptor alpha, beta and progesterone receptor gene in human endometrium. Endocrine 2010; 37: 415–24.
• 24. Scobie GA, Macpherson S, Millar MR, Groome NP, Romana PG, Saunders PT, Human oestrogen receptors: differential expression of ER alpha and beta and the identification of ER beta variants. Steroids 2002; 67: 985–92.
• 25. Ogawa S, Inoue S, Watanabe T, Orimo A, Hosoi T, Ouchi Y. Molecular cloning and characterization of human estrogen receptor betacx: a potential inhibitor of estrogen action in human. Nucleic Acids Res 1998; 26: 3505–12.
• 26. Moore JT, McKee DD, Slentz-Kesler K, Moore LB, Jones SA, Horne EL,. Cloning and characterization of human estrogen receptor beta isoforms. Biochem Biophys Res Commun 1998; 247: 75–8.
• 27. Leung YK, Mak P, Hassan S, Ho SM. Estrogen receptor (ER)-beta isoforms: a key to understanding ER-beta signaling. Proc Natl Acad Sci USA 2006; 103:13162–7.
• 28. Wong NA, Malcomson RD, Jodrell DI, Groome NP, Harrison DJ, Saunders PT. ERbeta isoform expression in colorectal carcinoma: an in vivo and in vitro study of clinicopathological and molecular correlates. J Pathol 2005; 207: 53–60.
• 29. Htun H, Holth LT, Walker D, Davie JR, Hager GL. Direct visualization of the human estrogen receptor alpha reveals a role for ligand in the nuclear distribution of the receptor. Mol Biol Cell 1999; 10 (2): 471–86.
• 30. Levin ER. Integration of the extranuclear and nuclear actions of estrogen. Mol Endocrinol 2005; 19 (8): 1951–9. 
• 31. Zivadinovic D, Gametchu B, Watson CS. Membrane estrogen receptor-alpha levels in MCF-7 breast cancer cells predict cAMP and proliferation responses. Breast Cancer Res 2005; 7 (1): R101–12. 
• 32. Björnström L, Sjöberg M. Estrogen receptor-dependent activation of AP-1 via non-genomic signalling,. Nucl Recept 2004; 2 (1): 3. 
• 33. Prossnitz ER, Arterburn JB, Sklar LA. GPR30: A G protein-coupled receptor for estrogen. Mol Cell Endocrinol 2007; 265-266: 138–42. 
• 34. Otto C, Rohde-Schulz B, Schwarz G, Fuchs I, Klewer M, Brittain D, et al. G protein-coupled receptor 30 localizes to the endoplasmic reticulum and is not activated by estradiol. Endocrinology 2008. 149 (10): 4846–56. 
• 35. Turner KJ, Macpherson S, Millar MR, McNeilly AS, Williams K, Cranfield M, et al. Development and validation of a new monoclonal antibody to mammalian aromatase. J Endocrinol 2002; 172: 21–30. 
• 36. Saunders PT, Millar MR, Williams K, Macpherson S, Harkiss D, Anderson RA, et al. Differential expression of estrogen receptor-alpha and -beta and androgen receptor in the ovaries of marmosets and humans. Biol Reprod 2000; 63: 1098–1105. 
• 37. http://www.cancerhelp.org.uk/type/ovarian-cancer/about/types-of-ovarian-cancer 
• 38. Li YF, Hu W, Fu SQ, Li JD, Liu JH, Kavanagh JJ. Aromatase inhibitors in ovarian cancer: is there a role? Int J Gynecol Cancer 2008; 18: 600–14. 
• 39. Halon A, Materna V, Drag-Zalesinska M, Nowak-Markwitz E, Gansukh T, Donizy P, et al. Estrogen receptor alpha expression in ovarian cancer predicts longer overall survival. Pathol Oncol Res 2011. 17: 511-8
• 40. Jakimiuk AJ, Bogusiewicz M, Tarkowski R, Dziduch P, Adamiak A, Wrobel A, et al. Estrogen receptor alpha and beta expression in uterine leiomyomas from premenopausal women. Fertil Steril 2004. 82(3): 1244–9.
• 41. Sakaguchi H, Fujimoto J, Aoki I, Tamaya T. Expression of estrogen receptor alpha and beta in myometrium of premenopausal and postmenopausal women.Steroids 2003; 68: 11–19.
• 42. Critchley HO, Brenner RM, Henderson TA, Williams K, Nayak NR, Slayden OD, et al. Estrogen receptor beta, but not estrogen receptor alpha, is present in the vascular endothelium of the human and nonhuman primate endometrium. J Clin Endocrinol Metab 2001; 86: 1370–8.
• 43. Henderson TA, Saunders PT, Moffett-King A, Groome NP, Critchley HO. Steroid receptor expression in uterine natural killer cells. J Clin Endocrinol Metab 2003; 88: 440–9.
• 44. Milne SA, Henderson TA, Kelly RW, Saunders PT, Baird, DT, Critchley HO. Leukocyte populations and steroid receptor expression in human first-trimester decidua; regulation by antiprogestin and prostaglandin E analog. J Clin Endocrinol Metab 2005; 90: 4315–21.
• 45. Wallace AE, Gibson DA, Saunders PT, Jabbour HN. Inflammatory events in endometrial adenocarcinoma. J Endocrinol 2010. 206: 141–57.
• 46. Collins F, MacPherson S, Brown P, Bombail V, Williams AR, Anderson RA, et al. Expression of oestrogen receptors, ERalpha, ERbeta, and ERbeta variants, in endometrial cancers and evidence that prostaglandin F may play a role in regulating expression of ERalpha. BMC Cancer 2009; 9: 330.
• 47. Fujimoto J, Sato E. Clinical implication of estrogen-related receptor (ERR) expression in uterine endometrial cancers. J Steroid Biochem Mol Biol 2009; 116: 71–5.
• 48. Taylor AH, Al-Azzawi F. Immunolocalisation of oestrogen receptor beta in human tissues. J Mol Endocrinol 2000; 24: 145–55.
• 49. Stygar D, Wang H, Vladic YS, Ekman G, Eriksson H, Sahlin L. Co-localization of oestrogen receptor beta and leukocyte markers in the human cervix. Mol Hum Reprod 2001; 7: 881–6.
• 50. Wang H, Stjernholm Y, Ekman G, Eriksson H, Sahlin L. Different regulation of oestrogen receptors alpha and beta in the human cervix at term pregnancy. Mol Hum Reprod 2001; 7: 293–300.
• 51. Chung SH, Franceschi S, Lambert PF. Estrogen and ERalpha: culprits in cervical cancer? Trends Endocrinol Metab 2010; 21: 504–11.
• 52. Chaudhuri B, Crist KA, Mucci SJ, Thomford NR, Chaudhuri PK. Estrogen receptor in carcinoma in situ of the cervix. J Surg Oncol 1992; 49: 103–6.
• 53. Saunders PT, Millar MR, Macpherson S, Irvine DS, Groome NP, Evans LR, et al. ERbeta1 and the ERbeta2 splice variant (ERbetacx/beta2) are expressed in distinct cell populations in the adult human testis. J Clin Endocrinol Metab 2002; 87: 2706–15.
• 54. Carreau S, Delalande C, Silandre D, Bourguiba S, Lambard S. Aromatase and estrogen receptors in male reproduction. Mol Cell Endocrinol 2006; 246: 65–8.
• 55. Saunders PT, Sharpe RM, Williams K, Macpherson S, Urquart H, Irvine DS. Differential expression of oestrogen receptor alpha and beta proteins in the testes and male reproductive system of human and non-human primates. Mol Hum Reprod 2001; 7: 227–36.
• 56. Ellem SJ, Risbridger GP. Aromatase and regulating the estrogen:androgen ratio in the prostate gland. J Steroid Biochem Mol Biol 2010; 118: 246–51.
• 57. Cheung CP, Yu S, Wong KB, Chan LW, Lai FM, Wang X, et al. Expression and functional study of estrogen receptor-related receptors in human prostatic cells and tissues. J Clin Endocrinol Metab 2005; 90: 1830–44.
• 58. Prins GS, Korach KS. The role of estrogens and estrogen receptors in normal prostate growth and disease. Steroids 2008; 73: 233–44.
• 59. Leung YK, Lam HM, Wu S, Song D, Levin L, Cheng L, et al. Estrogen receptor beta2 and beta5 are associated with poor prognosis in prostate cancer, and promote cancer cell migration and invasion. Endocr Relat Cancer 2010; 17: 675–89.
• 60. Fujimura T, Takahashi S, Urano T, Ogawa S, Ouchi Y, Kitamura T, et al. Differential expression of estrogen receptor beta (ERbeta) and its C-terminal truncated splice variant ERbetacx as prognostic predictors in human prostatic cancer. Biochem Biophys Res Commun 2001; 289: 692–9.
• 61. Gotteland M, Desauty G, Delarue JC, Liu L, May E. Human estrogen receptor messenger RNA variants in both normal and tumor breast tissues. Mol Cell Endocrinol 1995; 112: 1–13.
• 62. Poola I, Speirs V. Expression of alternatively spliced estrogen receptor alpha mRNAs is increased in breast cancer tissues. J Steroid Biochem Mol Biol 2001; 78: 459–69.
• 63. Garinis GA, Patrinos GP, Spanakis NE, Menounos PG. DNA hypermethylation: when tumour suppressor genes go silent. Hum Genet 2002; 111: 115–27.
• 64. Lazennec G, Bresson D, Lucas A, Chauveau C, Vignon F. ER beta inhibits proliferation and invasion of breast cancer cells. Endocrinology 2001; 142: 4120–30.
• 65. Schulz WA. Molecular Biology of Human Cancers: An Advanced Student’s Textbook 2005; Heinrich Heine University, Dusseldorf: Springer.
• 66. Harman SM, Naftolin F, Brinton EA, Judelson DR. Is the estrogen controversy over? Deconstructing the Women’s Health Initiative study: a critical evaluation of the evidence. Ann NY Acad Sci 2005; 1052: 43–56.
• 67. Khan NS, Malhotra S. Effect of hormone replacement therapy on cardiovascular disease: current opinion. Expert Opin Pharmacother 2003; 4: 667–674.
• 68. Pare G, Krust A, Karas RH, Dupont S, Aronovitz M, Chambon P. Estrogen receptor-alpha mediates the protective effects of estrogen against vascular injury. Circ Res 2002; 90:1087–92.
• 69. Sims NA, Dupont S, Krust A, Clement-Lacroix P, Minet D, Resche-Rigon M. Deletion of estrogen receptors reveals a regulatory role for estrogen receptors-beta in bone remodeling in females but not in males. Bone 2002; 30: 18–25.
• 70. Smith EP, Boyd J, Frank GR, Takahashi H, Cohen RM, Specker B. Estrogen resistance caused by a mutation in the estrogen-receptor gene in a man. N Engl J Med 1994; 331: 1056-61.
• 71. Weihua Z, Andersson S, Cheng G, Simpson ER, Warner M, Gustafsson JA. Update on estrogen signaling. FEBS Lett 2003; 546: 17–24.
• 72. Alonso A, Jick SS, Olek MJ, Ascherio A, Jick H, Hernan MA (2005) Recent use of oral contraceptives and the risk of multiple sclerosis. Arch Neurol 2005; 62:1362–5.
• 73. Ohlsson C, Hellberg N, Parini P, Vidal O, Bohlooly-Y M, Bohlooly M. Obesity and disturbed lipoprotein profile in estrogen receptor-alpha-deficient male mice. Biochem Biophys Res Commun 2000; 278 (3): 640–5. 
• 74. Jordan VC, Phelps E, Lindgren JU. Effects of anti-estrogens on bone in castrated and intact female rats. Breast Cancer Res Treat 1987; 10: 31–5.
• 75. Shang Y, Brown M. Molecular determinants for the tissue specificity of SERMs. Science (Wash DC) 2002; 295: 2465–8.
• 76. Pagani O, Gelber S, Price K, Zahrieh D, Gelber R, Simoncini E. Toremifene and tamoxifen are equally effective for early-stage breast cancer: first results of International Breast Cancer
• Study Group Trials 12–93 and 14–93. Ann Oncol 2004; 15:1749–59.
• 77. Ross-Innes CS, Stark R, Teschendorff AE, Holmes KA, Ali HR, Dunning MJ. Differential oestrogen receptor binding is associated with clinical outcome in breast cancer. Nature 2012.
• 78. Chen YC, Kraft P, Bretsky P, Ketkar S, Hunter DJ, Albanes D, et al. Sequence variants of estrogen receptor beta and risk of prostate cancer in the National Cancer Institute Breast and Prostate Cancer Cohort Consortium. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2007; 16: 1973–81.
• 79. Eichner LJ, Giguere V. Estrogen related receptors (ERRs): a new dawn intranscriptional control of mitochondrial gene networks. Mitochondrion 2011; 11: 544–52.