The Effects of Estradiol, Androgens and the Selective Estrogen Modulators: Ospemifene, Raloxifene and Tamoxifen on Explant Cultures of Human Breast Tissue

Abstract

The impact of menopausal hormone therapy (MHT) on increasing the risk for breast cancer (BC) remains controversial. To understand MHT-elicited cellular breast effects and the potential risks, included with using this therapy, a further investigation into this controversy is the subject of this thesis.

In this thesis, to study the effects of estrogen, progestin, androgens and selective estrogen receptor modulators (SERMs), a modified tissue explant culture system was used. The different types of human breast tissues (HBTs) used in this study were normal HBTs, obtained from reduction mammoplasties of premenopausal women (prem-HBTs) or postmenopausal (postm-HBTs) women and peritumoral HBTs (peritum-HBTs) which were obtained from surgeries on postmenopausal BC patients. The explants were cultured up to three weeks in the presence or absence of estradiol (E2), medroxyprogesterone acetate (MPA), testosterone (T), dihydrotestosterone (DHT) and SERMs - ospemifene (OSP), raloxifene (RAL) and tamoxifen (TAM).

The cultured HBTs maintained morphological integrity and responded to hormonal treatment in vitro. E2, MPA or E2/MPA increased proliferative activity and was associated with increased cyclin-D1 and caused changes in the cell cycle inhibitors p21 and p27, whereas the androgens T and DHT inhibited proliferation and increased apoptosis in HBT epithelia and opposed E2-stimulated proliferation and cell survival. The postm-HBTs were more sensitive to E2 than prem-HBTs. The effects of OSP, RAL and TAM on HBT epithelium were antiproliferative. E2, androgens and SERMs were associated with marked changes in the proportions of epithelial cells expressing steroid hormone receptors: E2 increased ERα expressing cells and decreased androgen receptor (AR) positive cells, whereas T and DHT had opposite effects. The OSP, RAL and TAM, also decreased a proportion of ERα positive cells in HBT epithelium. At 100 nM, these compounds maintained the relative number of AR positive cells, present at control level, which may partly explain proliferative inhibition. In conclusion, the proliferative activity of E2, in the epithelium of postm-HBTs, is opposed by T and DHT, which suggests that the inclusion of androgens in MHT may decrease the risk for developing BC.

Estradiolin, androgeenin ja selektiivisten estrogeenireseptorin muuntelijoiden (SERM), ospemifeenin, raloksifeenin ja tamoksifeenin vaikutus ihmisen rintakudokseen

Vaihdevuosien hormonihoito (VHH) sisältää tyypillisesti estrogeenia, usein yhdistettynä keltarauhashormoniin tai androgeeniin. Hoidoilla on myönteinen vaikutus vaihdevuosioireisiin, luun tiheyteen ja rasva-aineenvaihduntaan, mutta VHH:n mahdollinen rintasyöpäriskiä lisäävä vaikutus on edelleen kiistanalainen ja aihetta koskevat tutkimusraportit ovat tuottaneet ristiriitaista tietoa.

Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää vaihdevuosien hormonihoidossa (VHH:ssa) käytettyjen hormonien ja muiden yhdisteiden vaikutusta ihmisen normaaliin maitorauhaskudokseen. Tutkimuksessa käytettiin kudosviljelymallia, jossa tutkittiin estrogeenin, keltarauhashormonin (medroksiprogesteroni-asetaatti, MPA), androgeenin (testosteroni, T ja dihydrotestosteroni, DHT) ja kolmen selektiivisen estrogeenireseptorin muuntelijan (SERM), ospemifeenin (OSP), raloksifeenin (RAL) ja tamoksifeenin (TAM) rintakudosvaikutuksia ihmisten rmaitorauhaskudokseen.

Maitorauhaskudosta viljeltiin hormonien ja SERM- yhdisteiden kanssa 14-21 päivää. Tulokset osoittavat, että rintakudos säilyttää viljelyssä hormonivasteensa kuten E2:n aiheuttaman ER-spesifisten kohdegeenien (amfireguliini ja TFF1) sekä androgeenien aiheuttaman kohdegeenien (apolipoproteiini-D ja prostataspesifinen antigeeni, PSA) induktion. E2, MPA tai E2/MPA lisäsivät rintaepiteelisolujen proliferaatiota, kun taas androgeenit T ja DHT estivät sitä ja lisäsivät solukuolemaa. Ne myös vähensivät E2:n stimuloivaa vaikutusta proliferaatioon. Postmenopausaalisten naisten rintakudos oli yleisesti herkempi hormonihoidoille kuin premenopausaalisten naisten maitorauhasrintakudos. SERM-yhdisteet OSP, RAL ja TAM vähensivät maitorauhasen epiteelisolujen proliferaatiota pitoisuudesta riippuvalla tavalla. E2-, androgeeni- ja SERM-käsittelyihin liittyi voimakkaita muutoksia rintaepiteelien ER- ja ARreseptorien tasoissa ja vaikutusta välittävissä tekijöissä, mitkä selittänevät osaltaan yhdisteiden vaikutuksia.

Yhteenvetona voi todeta, että androgeenit estävät maitorauhasen epiteelisolujen proliferaatiota sekä estrogeenin aiheuttamaa stimulaatiota ja siihen liittyvää rintasyöpäriskin lisääntymistä. Postmenopausaalisten naisten hormonihoitoihin suunnitellut SERM-yhdisteet OSP ja RAL estivät normaalin rintaepiteelin proliferaatiota lähes rintasyöpälääkkeenä käytettävään tamoksifeeniin verrattavalla tavalla. Tuloksilla on merkitystä vaihdevuosien hormonihoitojen kehitetyksessä.