Expression und Regulation der Isoformen der Östrogenrezeptoren ERα und ERβ

Zielsetzung: Die Expression der Östrogenrezeptoren (ER) α und β ist bei der Karzinogenese des Mammakarzinoms von großer Bedeutung. Neben der bekannten Unterscheidung in ERα- und ERβ ist eine weitergehende Differenzierung der Östrogenrezeptoren in verschiedene Isoformen möglich. Ziel dieser Studie war es, das bisher unbekannte Expressionsmuster etablierter Mammakarzinom-Zellinien hinsichtlich der ERα- (ERα1, ERα2, ERα3) und der ERβ-Isoformen (ERβ1, ERβ2) zu bestimmen und die Effekte einer exogenen E2-Stimulation auf das Expressionsmuster zu evaluieren.

Material und Methoden: Es wurden die Expressionsmuster der ER-Isoformen für die vier Zellinien MCF-7, BT-474, MDA-MB-231 und MDA-MB-468 analysiert. Um den Expressionsstatus zu ermitteln, wurden die Zellen präpariert und mittels RT-PCR hinsichtlich der mRNA-Expression der verschiedenen ER-Isoformen untersucht. Ferner erfolgte die Stimulation der Zellen mit Östradiol (10nM) sowie mit den beiden Antiöstrogenen Tamoxifen (100nM) und Faslodex (100nM), deren Effekt auf die Expression der ER-Isoformen bestimmt wurde.

Ergebnisse: Die vier untersuchten Brustkrebszellinien unterschieden sich grundlegend im ermittelten Expressionsmuster der ER-Isoformen. MCF-7 zeigte eine starke Expression der α-Isoformen ERα1–3, während die Expression der β-Isoformen ERβ1 und ERß2 minimal war. Das Expressionsmuster von BT-474 zeigte eine ausgewogene Expression sämtlicher Isoformen. Bei MDA-MB-231 dominierte die Expression von ERβ1, während die der anderen Isoformen gering war bzw. vollständig fehlte (ERα3). MDA-MB-468 zeigte eine starke Expression der beiden ß-Isoformen ERβ1 und ERβ2. Die Stimulation mit Östradiol führte in sämtlichen Zellinien zu einer Änderung des Expressionsmusters. So bewirkte die Stimulation von MCF-7 und BT474 einen signifikanten zeitabhängigen Anstieg der Expression der beiden ERß-Isoformen auf bis zu 280%, während die Expression der ERα-Isoformen auf Kontrollniveau verblieb. Dies bedeutet eine wesentliche Veränderung des Verhältnisses ERα/ERβ. Bei MDA-MB-231 und MDA-MB-468 führte die E2-Stimulation zu einem zeitabhängigen jedoch moderaten Anstieg der Expression sämtlicher ER-Isoformen, so dass sich das Verhältnis von ERα zu ERβ bei diesen Zellinien nicht wesentlich änderte. Der Anstieg der Expression durch Stimulation mit Östradiol konnte durch gleichzeitige Gabe von Antiöstrogenen (Tamoxifen, Fulvestrant) gehemmt werden. Bei BT-474 führte die Inkubation mit Antiestrogenen sogar zu einer Verminderung der ER-Isoformen-Expression unter Kontrollniveau.

Zusammenfassung: Die Bestimmung des Expressionsmusters der ER-Isoformen erlaubt eine Differenzierung weit über die routinemäßig durchgeführte Isoformen-unabhängige Bestimmung des ER-Status hinaus. Von besonderer Relevanz ist dies, wenn – wie in dieser Studie nach Stimulation mit Östradiol beobachtet – eine Veränderung der Relation der Isoformen zueinander auftritt. Unsere Beobachtungen weisen auf eine große Heterogenität innerhalb der Gruppe der „ER-positiven“ Mammakarzinome hin. Möglicherweise könnte die Bestimmung des spezifischen ER-Isoformen-Expressionsmusters eines Tumors dazu beitragen, den prognostisch relevanten „ER-Status“ genauer zu definieren und somit eine Prädiktion des Ansprechens auf eine endokrine Therapie ermöglichen.