Advanced

G protein-coupled estrogen receptor 1 (GPER) in the female reproductive tract: from physiology to cancer

Kolkova, Zuzana LU (2014) In Lund University, Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series 2014:9.
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Östrogen är ett av de viktigaste/ mest studerade kvinnliga könshormonerna som styr utvecklingen av våra fortplantningsorgan och deras reproduktionsförmåga. Östrogen påverkar dessutom många av kroppens andra organ, bland annat hjärnan, skelettet, och hjärt-kärlsystemet. Mängden östrogen som finns i kroppen varierar vanligtvis under menstruationscykeln och med kvinnans ålder. Höga östrogennivåer eller långtidsexponering för östrogen kan emellertid leda till sjukliga förändringar i kroppens vävnader som i sin tur kan övergå till cancer.

Östrogen påverkar cellerna genom att fästa vid så kallade receptorer. De mest kända östrogeneffekterna förmedlas via två stycken receptorer;... (More)
Popular Abstract in Swedish

Östrogen är ett av de viktigaste/ mest studerade kvinnliga könshormonerna som styr utvecklingen av våra fortplantningsorgan och deras reproduktionsförmåga. Östrogen påverkar dessutom många av kroppens andra organ, bland annat hjärnan, skelettet, och hjärt-kärlsystemet. Mängden östrogen som finns i kroppen varierar vanligtvis under menstruationscykeln och med kvinnans ålder. Höga östrogennivåer eller långtidsexponering för östrogen kan emellertid leda till sjukliga förändringar i kroppens vävnader som i sin tur kan övergå till cancer.

Östrogen påverkar cellerna genom att fästa vid så kallade receptorer. De mest kända östrogeneffekterna förmedlas via två stycken receptorer; östrogenreceptorn alfa (ERα) och östrogenreceptorn beta (ERß). Dessa finns i cellkärnan och påverkar regleringen av gentranskription. Gentranskription innebär att generna aktiveras, avläses och blir till ett funktionellt protein vilket är en process som vanligtvis tar några timmar. Det har länge varit känt att östrogen även kan ge snabba effekter som initieras i cellmembranet. Eftersom dessa effekter inte går via transkription av DNA betecknas dessa som icke-genomiska effekter. Man har nyligen upptäckt en ny receptor som står för den snabba östrogensignaleringen i cellmembranet, oberoende av ERα och ERß. Receptorn tillhör en stor receptorfamilj, så kallade G protein-kopplade receptorer, som fått namnet G protein-kopplad östrogen receptor 1 (GPER).

I avhandlingens 4 delarbeten beskrivs GPER i östrogenkänsliga vävnader såsom livmoderns inre lager (endometriet) under den normala menstruationscykeln och tidig graviditet (decidua), i sjuk endometrieslemhinna (hyperplasi), vid endometriecancer och även rollen av GPER vid ovarialtumörer. Vi har undersökt hur mycket av receptorn som bildas i dessa vävnader genom att studera hur mycket av receptorns gen som transkriberas till mRNA och translateras till receptorprotein. Vidare har vi studerat receptorproteinets lokalisation i olika celltyper och i vilka cellstrukturer inuti cellen som den sitter på.

Studie 1 visar att genuttrycket av GPER varierar under menstruationscykeln och uttrycks maximalt i proliferationsfasen, ett mönster som även ERα uppvisar. GPER protein fanns däremot i endometriet under hela menstruationscykeln samt även i deciduaslemhinnan. Då GPER uttrycks i endometriekörtlarna samtidigt med ERα talar det för att GPER tillsammas med ERα kan delta i regleringen av proliferationen. Vidare talar receptordistrubutionen för att GPER kan ha betydelse för spermiernas rörelseförmåga eller implantationen av embryot till livmoderslemhinnan.

När endometriets celler stimuleras av höga östrogennivåer och inte motverkas av tillräcklig mycket gulkroppshormon (progesteron) kan resultatet bli en ökad celldelning som i sin tur kan leda till endometriehyperplasi. Vid hyperplasi ses ibland förändringar av cellkärnan (atypisk hyperplasi) varvid risken för cancerutveckling uppgår till ca 46 %. I studie 2 observerades ett högre GPER genuttryck i det normala endometriet jämfört med lågt differentierad cancer medan proteinhalterna var högre vid atypisk hyperplasi och cancer än i det normala endometriet. Vid hyperplasi och cancer observerades dessutom att recepterproteinet från cellens proteinfabrik (endoplasmatisk retikulum) flyttades till cellmembranet. Dessa fynd talar för att GPER kan vara involverat vid utveckling av endometriecancer.

Ovarialcancer anses inte vara en direkt östrogenberoende cancer som livmoderslemhinnans cancer (endometriecancer) eller bröstcancer. Dock finns det bevis på att östrogen påverkar tillväxten av ovariala cancerceller. Resultat i studie 3 visade att en tredjedel av maligna ovarial tumörer uttryckte högre nivåer av GPER protein jämfört med de godartade tumörerna. Trots detta kunde man inte se något samband mellan tumörtyp eller patientens prognos.

Ovarialcancer är en av de mest dödliga cancertyperna då 75 % upptäcks först i de sena stadierna vilket oftast medför en dålig prognos. I syfte att upptäcka ovarialcancer tidigare eller att kunna förutsäga patientens prognos försöker man leta efter specifika proteiner, så kallade biomarkörer, som kan mätas genom ett enkelt blodprov eller i tumörvävnad. För att leta efter sådana vävnadsmarkörer på gennivå, kan man använda en teknik som kallas kvantitativ PCR (real-time reverse transcription-polymerase chain reaction/RT-qPCR). För att få pålitliga resultat med denna teknik, måste man relatera uttryck av de generna man studerar till så kallade referensgener. Referensgener måste ha ett stabilt uttryck i de vävnaderna man studerar för att ge tillförlitliga resultat. De flesta studierna som hittills har gjorts på ovarialtumörer har genomgående använt opålitliga referensgener. I studie 4 identifierades bättre referensgener för att användas vid studier på ovarialtumörer. Resultaten visade att IPO8 och RPL40 var de referensgenerna som fungerade bäst och som rekommenderas för studier av ovarialcancer. (Less)
Abstract
Estrogen effects are mediated either through genomic action involving the classical estrogen receptors, estrogen receptor alpha (ERα) and beta (ERß), which function as transcription factors in the nucleus, or through rapid non-genomic action via receptors associated with plasma membrane. Recently, a member of the G protein-coupled receptor family was ascribed estrogen receptor properties and proposed as a candidate for mediating non-genomic estrogen signaling. G protein-coupled estrogen receptor, GPER, has a high affinity for estrogen and signals via various mitogenic pathways.

The present studies have analyzed GPER mRNA and protein in estrogen sensitive tissues, such as normal endometrium from different phases of the menstrual... (More)
Estrogen effects are mediated either through genomic action involving the classical estrogen receptors, estrogen receptor alpha (ERα) and beta (ERß), which function as transcription factors in the nucleus, or through rapid non-genomic action via receptors associated with plasma membrane. Recently, a member of the G protein-coupled receptor family was ascribed estrogen receptor properties and proposed as a candidate for mediating non-genomic estrogen signaling. G protein-coupled estrogen receptor, GPER, has a high affinity for estrogen and signals via various mitogenic pathways.

The present studies have analyzed GPER mRNA and protein in estrogen sensitive tissues, such as normal endometrium from different phases of the menstrual cycle, early pregnancy decidua, endometrial hyperplasia, endometrial cancer, and ovarian tumors using real-time reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-qPCR), in situ hybridization, Western blot, immunohistochemistry, and immune transmission electron microscopy.

Endometrial GPER mRNA, mainly localized in glandular epithelial cells, was higher in the proliferative phase than in the secretory phase and early pregnancy decidua. In contrast, GPER protein had no cyclical variations. Compared to normal proliferative endometrium, atypical hyperplasia and endometrial cancer had reduced levels of GPER mRNA, whereas GPER protein was increased. The pattern of GPER gene expression in normal endometrium, hyperplasia, and cancer resembled that of ERα. GPER protein was detected in the plasma membrane, endoplasmic reticulum, mitochondria, filaments, and cytosolic vesicles of endometrial cells. A shift in the subcellular distribution from the endoplasmic reticulum to the plasma membrane was observed in the pathological endometrial cells. About one-third of malignant ovarian tumors had significant expression of GPER protein, but patient survival was not affected by GPER expression. GPER mRNA expression profile between ovarian tumor groups resembled that of ERα, but not that of ERß. IPO8 and RPL4 were identified as suitable reference genes for the normalization of target gene expression in RT-qPCR studies of ovarian tumors.

We have described GPER expression in tissues, which have not been explored previously. GPER seems to be linked to proliferation in some conditions, possibly in collaboration with ERα. We have identified new subcellular localizations of GPER and differences in its distribution between normal and pathological cells, which open up for new insights into GPER function. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
supervisor
opponent
  • Prof. Fénichel, Patrick, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale Unité 1065 de l’Archet 2 Hospital, Nice, France
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
in
Lund University, Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series
volume
2014:9
pages
85 pages
publisher
Department of Obstetrics and Gynecology, Lund University
defense location
Lecture hall at the Dept. of Obstetrics and Gynecology
defense date
2014-01-17 13:00
ISSN
1652-8220
ISBN
978-91-87651-32-8
language
English
LU publication?
yes
id
37fb57a1-2cf1-4e82-8bba-216469254ce6 (old id 4221837)
date added to LUP
2013-12-23 09:31:48
date last changed
2016-09-19 08:44:51
@phdthesis{37fb57a1-2cf1-4e82-8bba-216469254ce6,
  abstract     = {Estrogen effects are mediated either through genomic action involving the classical estrogen receptors, estrogen receptor alpha (ERα) and beta (ERß), which function as transcription factors in the nucleus, or through rapid non-genomic action via receptors associated with plasma membrane. Recently, a member of the G protein-coupled receptor family was ascribed estrogen receptor properties and proposed as a candidate for mediating non-genomic estrogen signaling. G protein-coupled estrogen receptor, GPER, has a high affinity for estrogen and signals via various mitogenic pathways. <br/><br>
The present studies have analyzed GPER mRNA and protein in estrogen sensitive tissues, such as normal endometrium from different phases of the menstrual cycle, early pregnancy decidua, endometrial hyperplasia, endometrial cancer, and ovarian tumors using real-time reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-qPCR), in situ hybridization, Western blot, immunohistochemistry, and immune transmission electron microscopy. <br/><br>
Endometrial GPER mRNA, mainly localized in glandular epithelial cells, was higher in the proliferative phase than in the secretory phase and early pregnancy decidua. In contrast, GPER protein had no cyclical variations. Compared to normal proliferative endometrium, atypical hyperplasia and endometrial cancer had reduced levels of GPER mRNA, whereas GPER protein was increased. The pattern of GPER gene expression in normal endometrium, hyperplasia, and cancer resembled that of ERα. GPER protein was detected in the plasma membrane, endoplasmic reticulum, mitochondria, filaments, and cytosolic vesicles of endometrial cells. A shift in the subcellular distribution from the endoplasmic reticulum to the plasma membrane was observed in the pathological endometrial cells. About one-third of malignant ovarian tumors had significant expression of GPER protein, but patient survival was not affected by GPER expression. GPER mRNA expression profile between ovarian tumor groups resembled that of ERα, but not that of ERß. IPO8 and RPL4 were identified as suitable reference genes for the normalization of target gene expression in RT-qPCR studies of ovarian tumors. <br/><br>
We have described GPER expression in tissues, which have not been explored previously. GPER seems to be linked to proliferation in some conditions, possibly in collaboration with ERα. We have identified new subcellular localizations of GPER and differences in its distribution between normal and pathological cells, which open up for new insights into GPER function.},
  author       = {Kolkova, Zuzana},
  isbn         = {978-91-87651-32-8},
  issn         = {1652-8220},
  language     = {eng},
  pages        = {85},
  publisher    = {Department of Obstetrics and Gynecology, Lund University},
  school       = {Lund University},
  series       = {Lund University, Faculty of Medicine Doctoral Dissertation Series},
  title        = {G protein-coupled estrogen receptor 1 (GPER) in the female reproductive tract: from physiology to cancer},
  volume       = {2014:9},
  year         = {2014},
}