Androgenic modulation of matrix metalloproteinases and estrogen receptors in the gerbil male and female prostates

O presente trabalho teve por objetivos: 1) Avaliar a atividade das MMPs na próstata de gerbilos machos e fêmeas adultos intactos, procurando comparar a glândula prostática de machos e fêmeas nas diferentes fases do ciclo estral (artigo I); 2) Avaliar o efeito da testosterona sobre o lobo ventral masculino e sobre a próstata feminina quanto à localização de MMP-2 e TIMP-2, enzimas envolvidas na remodelação estromal e na progressão do câncer (artigo II) e 3) Caracterizar a distribuição dos receptores de estrógeno, ERα e ERβ, nos tecidos prostáticos de gerbilos machos e fêmeas controles e submetidos à manipulação hormonal (artigo III). Foram realizados experimentos de castração (7 ou 21 dias) nos gerbilos machos adultos, além de experimentos de aplicação hormonal (7 ou 21 dias) em fêmeas adultas na fase de proestro (cipionato de T, 1 mg/kg ou DHEA, 1 mg/kg). Os tecidos foram avaliados por análises bioquímicas, histológicas e imuno-histoquímicas. A atividade gelatinolítica das MMPs obtida por zimografia difere entre os lobos prostáticos masculinos e a glândula feminina, que apresenta os níveis mais altos para MMP-2 e -9, provavelmente devido à constante remodelação estromal promovida pelo ciclo estral. Com relação ao ciclo estral, a maior atividade de MMP-2 e -9 foi encontrada na fase estro, indicando influência do estrógeno. A castração elevou a expressão de MMP-2 na próstata ventral masculina, e o mesmo efeito foi observado após 21 dias de aplicação de T nas fêmeas, indicando que MMPs e TIMPs são influenciados por andrógenos, mas de forma distinta entre machos e fêmeas uma vez que tanto a falta como o excesso de T levaram ao mesmo efeito, provavelmente, devido a machos e fêmeas apresentarem diferentes padrões de expressão para os receptores nucleares, responsáveis por regular a resposta hormonal pelos tecidos. Segundo o estudo há notável diferença na imunolocalização de ERα entre machos e fêmeas, cujas células estromais prostáticas apresentaram duas vezes mais ERα do que as células estromais da próstata ventral masculina. Esse número foi reduzido drasticamente após aplicação de T por 21 dias nas fêmeas, mas não após a castração dos machos. A reação ao ERβ foi similar entre machos e fêmeas intactos, mas a castração dos machos ou a aplicação hormonal nas fêmeas promoveu resposta específica, como total ausência após 21 dias de T nas fêmeas ou intensa imunoreação em algumas regiões da próstata após 21 dias de castração nos machos. Adicionalmente, lesões epiteliais presentes nos grupos experimentais tiveram reação ERα-positivas e ERβ-negativas, corroborando os estudos que relacionam o ERα com o desenvolvimento e progressão de doenças prostáticas e o ERβ como um fator de prevenção e tratamento do câncer. Os resultados obtidos reforçam o conceito de que o equilíbrio estrógeno/testosterona é essencial para a homeostase prostática, e que tanto andrógenos quanto estrógenos atuam sobre as células epiteliais, através dos receptores nucleares, mas também sobre o compartimento estromal, regulando componentes como as MMPs. No caso da próstata feminina, essa interação é ainda mais complexa pois envolve as alterações cíclicas do ciclo estral.The present study aimed to: 1) Acess the activity of MMPs in the prostate gland of intact adult male and female gerbils, trying to compare the male prostate lobes with the female gland in different phases of the estrous cycle (Article I); 2) Evaluate the effect of testosterone on ventral prostate of males and on female prostate in the proestrus phase over the location of MMP-2 and TIMP-2, enzymes involved in stromal remodeling and cancer progression (Article II); and 3) Characterize the distribution of estrogen receptors, ERα and ERβ in prostatatic tissue of male and female controls and under hormonal manipulation (Article III). Castration experiments (7 and 21 days) were conducted in adult male gerbils as well as hormone injection experiments (7 and 21 days) in adult females in the proestrus phase (T cypionate, 1 mg/kg or DHEA, 1 mg/kg). Tissues were evaluated by biochemical, histological and immunohistochemical methods. The gelatinolytic activity of MMPs, measured by zymography gel, differs from male prostatic lobes and the female gland, which presents the highest levels of MMP-2 and -9, probably due to its constant stromal remodeling promoted by the estrous cycle. Regarding the estrous cycle, the highest activity of MMP-2 and -9 was found in the estrus phase, indicating the influence of estrogen. Castration increased the expression of MMP-2 in the male ventral prostate, and this same effect was observed after 21 days of T injection in females, indicating that MMP and TIMP regulatory mechanism is also influenced by androgens, although differently between males and females since both the failure as the excess of T lead to the same effect, probably due to males and females presenting different patterns of expression for nuclear receptors, which are responsible for regulating the hormonal response by the tissues. According to our results, there is a remarkable difference in the immunolocalization of ERα between males and females, whose stromal cells presented two times more ERα than stromal cells of the male ventral prostate. This number was drastically reduced after 21 days of T injection in females, but not after castration of males. The immunoreaction to ERβ was similar between intact males and females, but the castration of males or the hormonal injection in females promoted specific response, such as total absence of reaction after 21 days of T treatment in females or intense immunoreaction in some regions of ventral prostate after 21 days of castration. Additionally, epithelial lesions found in the experimental groups, were ERα-positives and ERβ-negative, corroborating studies that relate ERβ with the development and progression of prostatic diseases and ERβ as a factor in preventing and treating cancer. The results obtained in this study therefore reinforce the concept that the estrogen/testosterone balance is essential for prostate homeostasis, and that either androgens or estrogens have an effect on the prostatic epithelial cells, via nuclear receptors, but also on the stromal compartment by regulating components such as MMPs. In the case of the female prostate, this interaction is even more complex since it involves the cyclical changes of the estrous cycle