Participation of estrogens and progesterone non-classic receptors in normal and pathological function of lactotrophs

El rol mitogénico de los estrógenos, actuando sobre sus receptores clásicos ERα y ERβ sobre los lactotropos, se encuentra bien documentado en la bibliografía. Sin embargo, se desconocía hasta el momento el rol del GPER sobre la función lactotropa. Por otro lado, el rol de la progesterona (P4) en la función normal y patológica del lactotropo es aún controversial. Postulamos que esta controversia puede deberse al uso de distintos modelos animales con diferentes entornos hormonales y a los receptores de P4 involucrados en las acciones de la misma. En los últimos años ha sido descripto un grupo de receptores de progesterona de membrana (mPRs), asociados a efectos rápidos, no genómicos, de la P4. Los mPRs (mPRα, -β, -γ, -δ y -ε) pertenecen a la familia de receptores de progestinas y adiponectinas (PAQR) y son receptores de 7 pasos transmembrana acoplados a proteínas G. Hasta el presente se desconoce la participación de los mismos en la regulación ejercida por P4 sobre el lactotropo. En el presente trabajo, demostramos que los mPRs se encuentran expresados en hipófisis, siendo mPRα y mPRβ los de mayor expresión. Llamativamente, un gran porcentaje de células adenohipofisarias mPRα-positivas resultaron ser también prolactina (PRL)-positivas (lactotropos). En búsqueda de la función de los mPRs en lactotropos, demostramos con el uso de un agonista selectivo de mPRα/β: Org OD 02-0 (10-etenil-19-norprogesterona), que la activación de mPRα inhibe la secreción de PRL (in vitro, ex vivo e in vivo). Estudiamos las vías de señalización intracelulares implicadas luego de la activación específica de mPRα describiendo un mecanismo novel mediado por TGFβ1, un potente inhibidor de la función lactotropa. Por otra parte, sabiendo que P4 actúa también a nivel hipotalámico, estudiamos la expresión y funcionalidad de los mPRs en la liberación de dopamina (DA). Nuestros resultados muestran una notable participación de dichos receptores (altamente expresados en hipotálamo) estimulando la secreción de DA, el factor inhibitorio por excelencia de la síntesis y secreción de PRL. Caracterizamos también la participación de los mPRs hipofisarios en condiciones patológicas. Encontramos, en tres modelos de prolactinoma (ratas DES, ratones hCGβ+ y ratones Drd2KO), que, si bien la expresión de los mPRs se encontraba disminuida3respecto a sus contrapartes WT, la proporción relativa de mPRs respecto al total de receptores de P4 se encontraba significativamente incrementada en los prolactinomas. De hecho, un tratamiento agudo con Org OD 02-0 (in vivo y ex vivo) en ratones hembra Drd2KO fue capaz de reducir los elevados niveles de PRL en este modelo experimental de prolactinomas resistentes.Finalmente, observamos en el modelo experimental de prolactinoma generado en ratas tratadas crónicamente con estrógenos (ratas DES), que un tratamiento con P4 (4 semanas) sólo revertía los parámetros tumorales en aquellas hembras previamente ovariectomizadas (OVX). Esto podría deberse: i- al aumento significativo en la expresión hipofisaria de mPRα y mPRβ frente a una OVX (estudiamos la regulación que ejercen los esteroides ováricos sobre la expresión hipofisaria de los mPRs); ii- a que, como ya fuera mencionado, P4 inhibe PRL vía mPRs.Otro hallazgo interesante de este experimento fue la observación de que hembras que habían sido previamente OVX desarrollaban tumores de mayor tamaño (OVX-DES) respecto a las ratas intactas con tratamiento DES. Estos resultados nos llevaron a evaluar cómo se modificada la expresión de receptores clásicos y no clásicos de estrógenos luego de una OVX. Describimos por primera vez en la literatura la expresión y función del receptor de estrógenos acoplado a proteína G (GPER) en lactotropos. Ensayamos su regulación por estrógenos y progesterona, así como la alteración de su proporción frente a una ovariectomía, sugiriendo la implicancia de GPER en efectos proliferativos de los estrógenos en hembras OVX.The role of estradiol (E2) in the development of prolactinomas has been extensively studied mainly through its classical receptors ERα and ERβ. However, the involvement of the G-protein coupled estrogen receptor (GPER) in E2-actions on the lactotroph population remains unknown. On the other hand, the role of progesterone (P4) on the function of normal and pathological lactotrophs remains controversial. This controversy is related to the use of different animal models but most likely, for the P4-receptor type involved in its actions. Besides the classic nuclear receptors (nPRs), a novel group of membrane progesterone receptors (mPRs) involved in rapid non-genomic P4 actions was described in the last years. The mPRs (subtypes α, -β, -γ, -δ y –ε) belong to the progestin and adipoQ receptors family (PAQR) and correspond to 7-transmembrane Gprotein coupled receptors. They have been previously described in many cell types (e.g. gametes, lymphocytes) but the functions of these receptors in the pituitary gland remains unknown. In the present study, we demonstrated that all mPRs are expressed in the anterior pituitary gland, with mPRα being the most abundant. Interestingly, about 60% of the mPRα-positive cells were also prolactin (PRL)-positive cells (lactotrophs), suggesting a role for this receptor in this cell-type population. In fact, with the use of Org OD 02-0, an mPR specific agonist with no nPR activity, we demonstrated that the activation of mPRα with Org OD 02-0 in vitro, ex vivo and in vivo inhibits PRL secretion. Regarding the intracellular signaling pathways behind this mPR action on lactotrophs, we found a novel mechanism mediated by the activation of Transforming Growth Factor β1 (TGFβ1), a known inhibitor of lactotroph function. Also, as P4 was described to act on the pituitary indirectly through the hypothalamus, the expression of mPRs in hypothalamic tissue and their role on dopamine (DA) released were examined. Our results showed that mPRs were highly expressed in the hypothalamus where they mediate P4-stimulation of DA, the main inhibitor of PRL synthesis and secretion. In addition, we studied pituitary mPRs under pathological conditions. In three different models of prolactinoma (DES rats, hCGβ+ mice and Drd2KO mice) we found reduced mPRs expression in the tumoral pituitaries compared to normal ones. However, the relative of proportion of mPRs (respect to total P4 receptors) was found significantly increased in tumoral pituitaries. In fact, an in vivo treatment with Org OD 02-0 (in vivo and ex vivo) reduced PRL levels in female Drd2 KO mice demonstrating a rapid effect mediated by mPRs. Finally, in the DES-rats model (chronically treated with estrogens) we found that a treatment with P4 (4 weeks) prevented the tumor formation only in rats previously ovariectomized (OVX). This may be explained due to: i- the increased expression of mPRα y mPRβ in OVX rats compared to control rats and ii- the P4 inhibitory effect on PRL mediated by mPRs in the rat pituitary. Another interesting finding from this experiment was the observation that OVX rats displayed larger prolactinomas with higher hiperprolactinemia than intact control rats (OVX DES vs. DES). With these results we next explored if the expression of classical and/or non-classical estrogen receptors after an OVX. In the last chapter of the thesis, we described for the first time the expression and function of GPER in lactotrophs, its regulation by estrogens and progesterone and after an OVX, suggesting a role for GPER in estrogen proliferative effects in OVX rats.Fil: Camilletti, María Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; Argentin