Senescence and prostate : steroid hormone and growth factors interactions in the glandular microenvironment

Orientador: Valeria Helena Alves Cagnon QuiteteTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: A senescência é fator determinante para a ocorrência de alterações morfofuncionais da próstata. O objetivo desse estudo foi caracterizar e correlacionar as interações entre os receptores dos fatores de crescimento fibroblásticos (FGFR2, FGFR7, FGFR8), fator de crescimento epidermal (EGFR), ?-actina e vimentina e os receptores androgênicos (AR), estrogênicos ? e ? (ER?, ER?) e de prolactina (PR) nos compartimentos epiteliais e estromal frente à condição de senilidade e variações hormonais. Além disso, caracterizar e correlacionar o AR, ER?, ER? e PR com os FGFs nos compartimentos epitelial e estromal de amostras humanas com adenocarcinoma de alto grau e baixo grau. 50 ratos machos senis (10 meses de idade) e 10 ratos machos jovens (4 meses de idade) foram divididos em grupos: Jovem (JOV) e Senil (SE): óleo de amendoim por 30 dias; Castrado (CAS): castração cirúrgica e química; Tamoxifeno-Letrozol (TAM): tamoxifeno e de letrozol por 30 dias; Castrado+estrógeno (REEST): tratamento similar ao CAS, e posteriormente recebeu injeções de 17?-estradiol por 30 dias; Tamoxifeno-Letrozol+Andrógeno (RETEST): após tratamento similar ao grupo TAM, os animais receberam injeções de Cipionato de Testosterona por 30 dias. Os animais foram sacrificados e amostras do lobo ventral foram coletadas e submetidas às análises de Microscopia de Luz, imunohistoquímicas, western blotting e dosagem hormonal. 30 amostras prostáticas humanas foram divididas em grupos: Adenocarcinoma de alto grau e Adenocarcinoma de baixo grau. As amostras foram submetidas às análises de Microscopia de luz e imunohistoquímicas. Após a administração estrogênica, presença de microácinos, células inflamatórias e hipertrofia do estroma prostático foram observados. A hiperandrogenização levou à recuperação epitelial. No SE houve aumento de vimentina, ER? e PR em relação ao JOV. No CAS observou-se localização diferencial da prolactina e ?-actina em relação ao SE. No RETEST, observou-se recuperação do padrão de distribuição de reatividade da ?-actina e da prolactina em relação ao SE. No REEST foi observado aumento de ER? e ER? e localização diferencial destes, somando-se a diminuição da ?-actina e vimentina em relação ao SE. No TAM foi observada diminuição de ER? e ?-actina, e aumento de prolactina no compartimento estromal, em relação ao SE. Em humanos, os FGFR2 e FGFR8 apresentaram-se aumentados no estágio inicial do câncer prostático, sugerindo essas moléculas como bons alvos terapêuticos. Pode-se concluir que o envolvimento do ER? na ativação do estroma reativo tornou o microambiente favorável à progressão do câncer, devido à potencialização do desequilíbrio estromal, e o ER? contribuíram para a inibição das lesões précancerosas em homens na senescência. Já, o desequilíbrio causado pela ablação e/ou reposição hormonal não somente alterou o feedback entre os hormônios esteróides como modificou a localização da reatividade das moléculas nos compartimentos prostáticos, provavelmente interferindo nas sinalizações autócrinas e parácrinas dos estrógenos, EGF e prolactina, apontando esses como deflagradores da formação do estroma reativo. A ablação hormonal nos animais senis levou ao aumento da reatividade dos FGFs, sugerindo interações entre os hormônios e suas vias de sinalização e o microambiente prostático senil. As vias dos FGFs podem ser ativadas também de maneira andrógeno-independente, uma vez que os FGFs apresentaram níveis de detecção aumentados mesmo diante da intensa depleção androgênica imposta pela castraçãoAbstract: Senescence is a determining factor for morphological and functional prostatic alterations. The objective of this study was to characterize and correlate the interactions among fibroblast growth factor receptors (FGFR2, FGFR7, FGFR8), epidermal growth factor (EGFR), ?-actin and vimentin and the androgen receptor (AR), estrogen ? and ? (ER?, ER?) and prolactin (PR) in epithelial and stromal prostatic compartments in elderly rats on hormonal variation. Also, the objective was to characterize and correlate the AR, ER?, ER? and PR with the FGFs in the human prostatic samples, presenting high grade and low grade adenocarcinoma. Fifty male rats (10 months old) and 10 young male rats (4 months old) were divided into groups: Young (JOV) and Senile Groups (SE)- peanut oil injections for 30 days, Castrated Group (CAS)- surgical and chemical castration; Tamoxifen-Letrozole Group (TAM)- tamoxifen and letrozole injections in period of 48 hours for 30 days; Castrated + estrogen Group (REEST)- surgical and chemical castration and subsequently the animals received 17?-estradiol injections for 30 days; Tamoxifen- Letrozole + Androgen Group (RETEST): after treatment similar to the TAM group, the animals received testosterone cypionate injections for 30 days. After the treatment, the animals were sacrificed and the ventral lobe samples were collected and analyzed for the Light Microscopy, immunohistochemistry and Western blotting. Thirty human prostatic samples were collected from elderly men and divided into High-grade and Low-grade Adenocarcinoma Groups. The samples were submitted to light microscopy and immunohistochemical analyses. After estrogen administration, epithelial atrophy, microacini, inflammatory cells and stromal hypertrophy were observed. The hyperandrogenization led to the recovery of epithelium. The vimentin, ER? and PR increase was verified in the SE group in relation to JOV one. Differential localization of PR and ?-actin was seen in the CAS group in relation to SE one. Recovery of the distribution pattern of ?-actin and prolactin reactivities was observed in the RETEST group in relation to SE. In the REEST group, it was observed the ER? and ER? increase and differential localization of these receptors, and the ?-actin and vimentin decrease in relation to SE. In the group TAM, it was observed the ER? and ?-actin decrease and the prolactin increase in the stromal compartment in relation to SE group. Regarding to human samples, increased FGFR2 and FGFR8 were observed in the early stages of prostate cancer, suggesting these molecules as good therapeutic targets. Thus, it can be concluded that the involvement of ER? in activation of reactive stromal led to the favorable microenvironment to cancer progression considering the strong stromal imbalance, and the ER? contributed to the inhibition of precancerous lesions in elderly men. The imbalance caused by ablation and/or hormone therapy not only changed the feedback between steroid hormones but also changed the reactivity localization of molecules in prostatic compartments, probably interfering in the autocrine and paracrine signaling of estrogen, prolactin and EGF, and pointing these molecules as possible triggers of the formation of reactive stroma. The present results demonstrated that hormone ablation in senile rats led to increased reactivities of the FGFs, suggesting interactions among hormones and their signaling pathways and senile prostatic microenvironment. Furthermore, it can be concluded that the ways of FGFs can be activated also androgen-independent manner, considering that the FGFs showed increased levels in the severe androgen depletion characterized by castrationDoutoradoAnatomiaDoutora em Biologia Celular e Estrutura

Structural and molecular characterization of elderly men's prostate with and without diagnosis of prostatic lesions

Orientador: Valéria Helena Alves Cagnon QuiteteDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: A senescência é fator determinante para a ocorrência de alterações na biologia molecular da próstata, considerando-se tanto o desequilíbrio hormonal quanto o das interações epitélioestroma. Assim, os objetivos desse estudo foram caracterizar e comparar a biologia celular e molecular da zona periférica prostática de homens senis, com e sem diagnóstico de lesões prostáticas, através da morfologia e imunolocalização dos receptores androgênicos (AR), estrogênicos ? e ? (ER?, ER?), metaloproteinases de matriz 2 e 9 (MMP2, MMP9), distroglicanas ? e ? (DG?, DG?), laminina e fator de crescimento homólogo à insulina (IGFR-1). Para tal, foram utilizadas 60 amostras das zonas periféricas prostáticas provenientes de necrópsias e/ou prostatectomias de homens (60-90 anos), as quais foram divididas em 4 grupos (15 amostras cada): Grupo Senil (sem lesões prostáticas); Grupo Neoplasia Intraepitelial Prostática (NIP); Grupo Hiperplasia Benigna Prostática (HBP); Grupo Câncer Prostático (CP). O diagnóstico das lesões prostáticas baseou-se em critérios morfológicos e por imunomarcação para citoqueratina de alto peso molecular. Os resultados foram avaliados por microscopias de luz e eletrônica de transmissão, métodos morfométricos, imunohistoquímicas e Western Blotting. Os resultados mostraram danos morfológicos no estroma e organelas celulares envolvidas no processo secretor da próstata de homens senis. As diferentes lesões prostáticas na senescência demonstraram desequilíbrio nas taxas de proliferação/apoptose, indicando predomínio do processo proliferativo. Além disso, a imunolocalização para AR se manteve similar em todos os grupos estudados, com predominância da imunolocalização no compartimento epitelial. Já o ER? foi preferencialmente localizado no compartimento epitelial, sendo ausente no compartimento estromal do grupo CP. A imunolocalização do ER? foi preferencialmente no compartimento epitelial dos grupos estudados, sendo intensa nos grupos CP e NIP em relação aos demais. Também, intensa imunoreatividade para IGFR-1, MMP2 e MMP9 foi verificada nos grupos CP e NIP em relação aos demais grupos. As imunolocalizações para DG?, DG? e laminina foram mais fracas nos grupos CP e NIP em relação aos grupos HBP e Senil. Assim, pode-se concluir que o desequilíbrio da interação epitélio-estroma prostático causado pelas mudanças estruturais é fator decisivo para o desenvolvimento e progressão da carcinogênese na senescência. Ainda, a diminuição dos níveis protéicos do complexo das DGs e o aumento dos níveis das MMPs estão associados com a gravidade da lesão prostática e tem importante papel na manutenção do fenótipo maligno. A ocorrência de IGFR-1 sinalizou o grau de comprometimento glandular e a perda da imunolocalização da laminina provavelmente propiciou a progressão das lesões. Também, a localização diferencial dos receptores esteróides nas diferentes lesões prostáticas entre os compartimentos epitelial e estromal de homens senis certamente indicou diferentes sinalizações parácrinas para a dinâmica prostática, indicando ação diferencial desses receptores a partir dos compartimentos prostáticos e apontaram a importância das vias estrogênicas nos mecanismos de ativação dessas alterações. Finalmente, a interação do IGFR-1 com as MMP2 e MMP9 apontaram arelevância dessas moléculas nas investigações e tratamentos das doenças prostáticas.Abstract: Senescence is a determining factor for the occurrence of morphological changes in the prostate, considering hormonal imbalance and paracrine signaling disturbance between the epithelium and the stroma. Thus, the objective of this work was to characterize and correlate the ? and ?-dystroglycans (?-DG, ?-DG), androgen receptor (AR), ? and ?-estrogen receptors (?ER, ?ER), matriz metalloproteinases 2 and 9 (MMP-2, MMP-9) and insulin-like growth factor receptor (IGFR-1) reactivities in both the stroma and epithelium compartments in the prostatic peripheral zone of elderly men showing Benign Prostatic Hyperplasia (BPH), Prostatic Intraepithelial Neoplasia (PIN) and Prostatic Cancer (PC). Sixty prostate samples from 60-90 year old patients were divided into 4 groups: The Senile Group (without prostatic lesions); The Prostatic Intraepithelial Neoplasia (PIN) Group; The Prostatic Cancer (PC) Group and The Prostatic Benign Hyperplasia (BPH) Group. The lesion diagnosis was based on architectural disturbance according to morphological criteria and by immunostaining for cytokeratin. The results were evaluated by light microscopy and transmission electron, morphometric methods, immunohistochemical and Western Blotting. The different prostatic lesions in senescence showed an imbalance in the rates of proliferation/apoptosis, indicating predominance of proliferative process. The results showed more intense IGFR-1, MMP-2 and MMP-9 immunoreactivities in the PC and PIN groups than in the other groups. The ?-DG and ?-DG immunolocalization were weaker in the PC and PIN groups than in the BPH and Senile groups. Intensified AR reactivity was verified in the epithelial compartment in all studied groups. ?ER immunoreactivity was more intense in the epithelial compartment in the PC and PIN groups than in the other groups. ?ER immunoreactivity was weaker in the epithelial compartment of the PIN and PC groups than in the BPH and Senile groups. Also, this receptor was absent in the stromal compartment in the PC group. The different prostatic lesions showed abnormal epithelial-stromal interaction, due to decreased ?-DG and ?-DG levels and increased IGFR-1, MMP-2 and MMP-9 levels, which are essential elements for the maintenance of glandular paracrine signaling, contributing to disease progression in the senescence. The differential steroid hormone receptor reactivity in the different lesions in both prostatic compartments certainly indicated different paracrine signals to the dynamics of the prostate and pointed out the importance of estrogenic pathways in the activation mechanisms of these changes. Also, these findings indicated that there was a direct correlation between IGFR-1, MMPs and steroid hormone receptors, pointing towards IGFR-1 as a molecule target in prostate therapy, as well as being a possible factor for MMPs positive signaling.MestradoAnatomiaMestre em Biologia Celular e Estrutura