Papel de los receptores de estrógenos alfa en el crecimiento de carcinomas mamarios murinos con respuesta diferencial a progestágenos

Giulianelli, Sebastián Jesús

Registro:

Documento:	Tesis Doctoral
Disciplina:	biologia
Título:	Papel de los receptores de estrógenos alfa en el crecimiento de carcinomas mamarios murinos con respuesta diferencial a progestágenos
Título alternativo:	Role of estrogen receptor alpha in murine mammary carcinoma tumor growth with different progestin responsiveness
Autor:	Giulianelli, Sebastián Jesús
Editor:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Filiación:	Instituto de Biología y Medicina Experimental
Publicación en la Web:	2011-03-01
Fecha de defensa:	2009
Fecha en portada:	2009
Grado Obtenido:	Doctorado
Título Obtenido:	Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Biológicas
Director:	Lanari, Claudia L. M.
Consejero:	Iusem, Norberto
Jurado:	Galigniana, M.; Bal de Kier Joffe, E.; Calvo, J.
Idioma:	Español
Palabras clave:	CANCER DE MAMA; ACETATO DE MEDROXIPROGESTERONA; RECEPTOR DE PROGESTERONA; RECEPTOR DE ESTROGENOS ALFAMAMMARY CARCINOMAS; MEDROXYPROGESTERONE ACETATE; PROGESTERONE RECEPTOR; ESTROGEN RECEPTOR ALFA
Tema:	biología/biología molecular y celular
Formato:	PDF
Handle:	http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n4550_Giulianelli
PDF:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n4550_Giulianelli.pdf
Registro:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n4550_Giulianelli
Ubicación:	Dep.BIO 004550
Derechos de Acceso:	Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Giulianelli, Sebastián Jesús. (2009). Papel de los receptores de estrógenos alfa en el crecimiento de carcinomas mamarios murinos con respuesta diferencial a progestágenos. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n4550_Giulianelli

Resumen:

Los mecanismos por los cuales los estrógenos y los progestágenos, a través de sus respectivos receptores (RE y RP), participan en el desarrollo y crecimiento del cáncer de mama es un tema controversial y de gran interés. La detección de estos receptores se utiliza como factor pronóstico y direcciona la terapéutica hacia una de tipo hormonal, dirigida principalmente a bloquear la fuente de estrógenos o inhibir la acción del RE. Sin embargo, han aparecido en los últimos años numerosas evidencias que implican a los RP en el desarrollo y progresión de carcinomas mamarios. En nuestro laboratorio se ha desarrollado un modelo experimental de adenocarcinomas mamarios murinos inducidos por la administración prolongada de acetato de medroxiprogesterona (MPA) en ratones hembras vírgenes de la cepa BALB/c. Se establecieron líneas tumorales hormono-dependientes (HD) y hormono-independientes (HI) que expresan RE, α y beta, y las dos isoformas del RP (RPA y RPB). Se ha demostrado que el RP es fundamental en el crecimiento de estos tumores, tanto en los HD como en los HI. El tratamiento con antiprogestágenos u oligonucleótidos antisentido para el RP, inducen regresión de ambas variantes tumorales. Paradójicamente los estrógenos inducen regresión tumoral, mientras que el tamoxifeno inhibe el crecimiento tumoral. En estudios preliminares observamos que el antiestrógeno puro ICI 182.780, inhibe in vitro, la estimulación inducida por el MPA sobre células epiteliales tumorales HD. Todas estas observaciones nos llevaron a investigar qué papel cumple el REα, además del RP, en el crecimiento de estos tumores. Utilizamos la línea C4-HD como prototipo de tumor HD, y su variante C4-HI, capaz de crecer en ausencia de la administración de hormonas. Asimismo, teniendo en cuenta las líneas de trabajo llevadas a cabo en el laboratorio que sugerían que el estroma tumoral participaba en el crecimiento tumoral HI, quisimos investigar la participación de fibroblastos asociados a tumor (CAFs) en la activación de los RP, e investigar si los REα podrían estar también involucrados en la proliferación epitelial inducida por CAFs. Si bien en un principio pretendimos abarcar a los REß en este estudio, dada la complejidad de las interacciones observadas con el REalfa, decidimos abocarnos sólo a éste último. En cultivos primarios de células epiteliales o en tumores creciendo in vivo, observamos que el MPA induce la expresión, fosforilación y activación del REα en tumores HD, mientras que en los HI, éstos se encontrarían basalmente fosforilados y activos. La inhibición farmacológica o génica del REα indujo una inhibición de la proliferación celular de la misma manera que anteriormente se había observado al inhibir el RP. Esta inhibición fue lograda aún en presencia del RP. In vivo el antiestrógeno puro inhibió completamente el crecimiento tumoral inducido por MPA, mientras que indujo efectos inhibitorios en el tumor HI. Los resultados sugieren la necesidad de un REα presente y activado en forma ligando independiente en el crecimiento de ambas variantes tumorales. Demostramos además que la expresión del RP, si bien es modulable por estrógenos, no seria totalmente dependiente del REα. Por otra parte, detectamos interacción nuclear entre el REα y el RP en tumores creciendo in vivo, y en células epiteliales C4-HD in vitro, en un mecanismo regulado por el MPA. Estos resultados fueron corroborados usando anticuerpos que reconocen a los receptores fosforilados sugiriendo que los receptores estarían activos transcripcionalmente. Si bien ya estaba reportada la interacción citoplasmática entre el RPB y el REα, no hay datos aún que demuestren la interacción nuclear entre el RPA y el ERα. Teniendo en cuenta que el 17ß-estradiol (E2) y el ICI indujeron una disminución de la colocalización de ambos receptores sugerimos que dicha interacción es imprescindible para inducir el crecimiento tumoral. Quisimos evaluar si se trataba de una particularidad de nuestro modelo experimental y estudiamos la interacción de los mismos receptores en la línea de cáncer de mama humano T47D, en la cual pudimos observar que ambos receptores también interaccionan en el núcleo. La diferencia importante entre ambos modelos radica en el hecho que la línea T47D es estimulada por E2, además de progesterona, mientras que nuestros tumores son inhibidos por E2. En estudios previos hemos demostrado la participación de los CAFs, en el crecimiento tumoral HI. Vimos que el FGF-2 está más expresado en CAFs de tumores HI en cultivo, que en los CAFs HD y que es capaz de activar al RP. En este trabajo mostramos que los CAFs HI son más eficientes que los CAFs HD en estimular la activación del RP, y demostramos además que los antagonistas estrogénicos también inhiben la estimulación inducida por el FGF-2, mostrando nuevamente un paralelismo entre la estimulación inducida por MPA y la estimulación inducida por CAFs. Interesados por las diferencias observadas entre los CAFs HD y los CAFs HI en regular el crecimiento celular y activar los receptores hormonales, el siguiente objetivo planteado fue caracterizar de forma molecular, a través de microarrays de ADN, la participación del MPA en el crecimiento tumoral HD, como así también, obtener información sobre las diferencias entre el crecimiento tumoral HD y HI, y la participación del estroma y del epitelio en la adquisición del fenotipo HI. Los resultados mostraron que en ausencia del MPA, un mayor número de genes resultaron sobreexpresados en tumores C4-HD en comparación a la condición proliferativa con el progestágeno. Genes asociados con arresto del ciclo celular se vieron incrementados en el tumor sin MPA, mientras que curiosamente en el tumor creciendo en presencia del MPA, uno de los genes sobreexpresados fue el FGF-2. Pudimos establecer diferencias en los patrones de expresión génica entre tumores C4-HD y C4-HI; mientras que por estudios de Laser capture microdissection (LCM) acoplados a microarrays de ADN, confirmamos que tanto el parénquima como el estroma de tumores HI, son diferentes a los del tumor HD. Observamos alta expresión de metaloproteasas y genes relacionados a mecanismos de reparación de heridas y quimiotaxis, en el estroma C4-HI. Las evidencias sustentan la hipótesis de la participación del estroma en la adquisición del fenotipo HI, dado que cambios en el compartimiento estromal podrían causar cambios en las señales parácrinas que modifiquen el comportamiento del tumor, a través de mecanismos que involucren tanto la activacion del RP como del REα.

Abstract:

The mechanisms by which estrogens and progestins activate estrogen (ER) and progesterone receptors (PR) respectively, is still a main and controversial area in breast cancer research. The detection of these receptors is used as a prognostic factor and patients with high levels of ER and PR will be treated with a hormone therapy aimed to block estrogen synthesis or to inhibit ER activation. There is however compelling evidence that points out that PR is also involved in the development and progression of breast carcinomas. In our Laboratory we have developed an experimental model of mammary carcinomas induced by the continuous administration of medroxyprogesterone acetate (MPA) into BALB/c female mice. This procedure gave rise to MPA-dependent tumors (HD) that are maintained by syngeneic transplantations in MPA-treated mice. Spontaneously, tumors which are able to grow without exogenous hormone supply may arise, and these are referred to as hormone independent tumors (HI). Both tumor types express ER alpha (ERα) and beta (ERß), and both isoforms of PR (PRA and PRB). We have already demonstrated that PR play a key role mediating tumor growth in both tumor types since antisense oligonucleotides of PR and different antiprogestins inhibit their growth. Interestingly, estrogens (E2) also induce tumor regression, while tamoxifen inhibits tumor growth. In previous studies we observed that the pure antiestrogen ICI 182780 was able to inhibit MPA-induced cell proliferation in vitro. All these observations prompted us to study the role of ERa in tumor growth in the MPA-induced breast cancer model. In this study we used the C4-HD, as a representative of HD tumors, and its HI variant, C4-HI. In addition, and considering previous works from our Lab which suggested that the tumor stroma participates in the acquisition of hormone independence, we have evaluated if carcinoma associated fibroblasts (CAFs) form HI tumors had a different ability than CAFs from HD tumors to activate PR and cell proliferation. We also evaluated if ERa is involved in CAF-induced proliferative effects. We demonstrated that MPA induced the expression, phosphorylation and activation of ERα in HD tumors growing in vivo or in primary cultures derived from the tumors. Interestingly, the ERα was already activated in HI tumors in the absence of MPA, but this constitutive activation was not enough to induce cell proliferation. The mitogenic signal that activates PR and induces cell proliferation is still needed in vitro. Furthermore, the pharmacological or genetic inhibition of ERα in both tumor types inhibited tumor growth, even when PR was not completely abolished, suggesting that ligand independent activation of ERa is needed for tumor growth. Similar results were previously obtained when we inhibit PR. Finally, all these results suggested that PR expression is not completely ERa dependent in this model. Nuclear interaction between ERa and PR was observed in both tumors types growing in vivo and in C4-HD cells growing in vitro in the presence of MPA. These results were corroborated using different antibodies that recognize the phosphorylated forms of the receptors suggesting that they may be transcriptionally active. The cytosolic interaction between PRB and ERα was already reported in the literature; however we described here a nuclear interaction of PRA and ERα which seems to be necessary to mediate MPA-induced cell proliferation since it can be blocked by E2 and ICI 182780. The nuclear interaction of steroid receptors was not a particularity of our experimental model, since we found similar results in T47D cell. The most important difference between this model and ours lies in the fact that E2 stimulates T47D cells whereas it is inhibitory in the C4 cells. In previous studies we have analyzed the role of CAFs in HI tumor growth. We have demonstrated that FGF-2 expression was higher in CAFs derived from HI tumors than in CAFs derived from HD ones and that FGF-2 was able to activate PR. In this study we demonstrated that CAFs from HI tumors had a higher stimulatory effect on cell proliferation and PR activation than CAFs from HD tumors. Estrogen antagonists could inhibit this CAFs-induced epithelial cell proliferation, suggesting a parallelism between the mechanisms underlying MPA-induced effects and CAFs-induced effects. As we were interested in the differences found between CAFs HD and CAFs HI, activating PR, our next aim was to characterize by DNA microarrays the molecular portraits of C4-HD and C4-HI tumors. We searched for differences in C4-HD tumors in the presence or absence of MPA, and also differences between the tumor parenchyma and the stroma from C4-HI tumors and C4-HD tumors growing with MPA. For this purpose tumor parenchyma and stroma was dissected using Laser Capture Microdisscetion (LCM) and samples processed for microarray studies. Interestingly, most of the genes were down regulated by MPA. Only 8 genes were up regulated in MPA-treated C4-HD tumors as compared with tumors in which MPA was removed. One of them was FGF-2. In tumors where MPA was removed, we registered increases in genes related with cell cycle arrest. We could establish patterns of gene expression from samples obtained by LCM confirming that the stroma from C4-HD and C4-HI tumors were different. The stroma of C4-HI tumors showed higher expression of metalloproteases, wound healing proteins and chemotactic factors than the stroma of C4- HD tumors. All these evidences support the idea of an "activated" stroma participating in the acquisition of the HI phenotype, suggesting that paracrine signaling may be inducing tumor growth through the activation of both ERα and PR in the parenchyma compartment of the tumor.

Citación:

---------- APA ----------

Giulianelli, Sebastián Jesús. (2009). Papel de los receptores de estrógenos alfa en el crecimiento de carcinomas mamarios murinos con respuesta diferencial a progestágenos. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n4550_Giulianelli

---------- CHICAGO ----------

Giulianelli, Sebastián Jesús. "Papel de los receptores de estrógenos alfa en el crecimiento de carcinomas mamarios murinos con respuesta diferencial a progestágenos". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2009.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n4550_Giulianelli

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