Androgenresistenz aufgrund epigenetischer Veränderungen am Androgenrezeptorpromotor

Eine häufige Ursache für eine Störung der Geschlechtsentwicklung bei Individuen mit ei-nem 46, XY Karyotyp ist die durch einen Androgenrezeptordefekt hervorgerufene Andro-genresistenz (AIS). Das klinische Erscheinungsbild (Phänotyp) erstreckt sich von Individuen mit komplett weiblichen äußeren Genitale (CAIS) über Individuen mit ambivalentem äu-ßeren Genitale (PAIS) bis hin zu Individuen mit weitestgehend unauffällig männlichem, äußeren Genitale, bei welchen lediglich die Spermatogenese und/oder die pubertäre Viri-lisierung beeinträchtig ist (MAIS). Während in nahezu allen Individuen mit CAIS eine Mu-tation im Androgenrezeptogens für die Androgenrezeptordysfunktion verantwortlich ist, kann bei 50 bis 75 % der Individuen mit klinisch diagnostizierten, milderen Formen der Androgenresistenz keine Mutation im Androgenrezeptorgen nachgewiesen werden. Durch den an Genitalhautfibroblasten angewandten, funktionellen APOD-Assay kann die Androgenrezeptorfunktion unabhängig von einer Mutation beurteilt und dadurch eine Androgenresistenz diagnostiziert werden. Dies führte zur Entdeckung der mutationsnega-tiven AIS-Gruppe AIS Typ 2 (Hornig et al., 2016b). Ziel dieser Arbeit war zum einen, mittels Expressionsanalysen Genitalhautfibroblasten von Individuen mit AIS Typ 2 und reduzier-ter Androgenrezeptor-mRNA-Expression zu identifizieren. Zum anderen sollte der Methyl-ierungsgrad im Androgenrezeptorpromotor in Genitalhautfibroblasten von Individuen mit AIS Typ 2 und niedriger Androgenrezeptor-mRNA-Expression analysiert werden, um einen möglichen Zusammenhang zwischen DNA-Methylierung und Androgenrezeptor-mRNA-Expressionsreduktion zu überprüfen. Hierfür wurde die Androgenrezeptor-mRNA-Expression in Genitalhautfibroblasten aus Vorhaut- und Skrotalgewebe von männlichen Kontrollen und in Genitalhautfibroblasten aus Labia majora- (Labioskrotal)/Labia minora-Gewebe von AIS Individuen mittels qPCR relativ quantifiziert. Der Methylierungsgrad der CpG-Dinukleotide eines bestimmten Be-reichs der proximalen Androgenrezeptorpromotorregion wurde mittels Bisulfit-Pyrosequenzierung analysiert. Durch Korrelationsanalysen wurde anschließend ein Zu-sammenhang zwischen Androgenrezeptor-mRNA-Expression und CpG-Methylierungsgrad überprüft. In vier von neun Genitalhautfibroblasten aus Labia minora Gewebe (homolog zu Vorhaut-Gewebe) von Individuen mit AIS Typ 2 konnte eine im Vergleich zu männlichen Kontrollen niedrigere Androgenrezeptor-mRNA-Expression nachgewiesen werden. Jedoch variierte die Expression zwischen den Messungen teilweise deutlich, was am ehesten auf eine Stö-rung während der Zellkultivierung zurückzuführen war. Auch die Methylierungsanalysen ergaben widersprüchliche Ergebnisse, weswegen auf eine Korrelationsanalyse in Genital-haufibroblasten aus Vorhaut- bzw homologem Gewebe verzichtet wurde. In neun von fünfzehn Genitalhautfibroblasten aus Labia majora Gewebe (homolog zu Skrotalgewebe) von Individuen mit AIS Typ 2 konnte eine im Vergleich zu männlichen Kon-trollen niedrigere Androgenrezeptor-mRNA-Expression festgestellt werden. Weiterhin wurde durch Methylierungs- und Korrelationsanalysen ein inverser Zusammenhang zwi-schen Androgenrezeptor-mRNA-Expression und Methylierungsgrad an zwei spezifischen CpG-Dinukleotiden im proximalen Androgenrezeptorpromotorbereich identifiziert. Hornig et al. konnten in weiteren Experimenten den regulatorischen Einfluss dieser zwei CpG-Dinukleotide auf die Androgenrezeptor-mRNA-Expression bestätigen (Hornig et al., 2018). Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern neue Erkenntnisse über einen epigenetischen Mecha-nismus, der zu einer Androgenresistenz führen kann, ohne, dass eine Mutation in der Androgenrezeptor-kodierenden Sequenz des Androgenrezeptorgens vorliegt. Vorstellbar ist, dass diese epigenetische Fehlregulation eine Bedeutung in der Pathogenese weiterer androgenabhängiger Krankheitsbilder hat

Epigenetic Repression of Androgen Receptor Transcription in Mutation-Negative Androgen Insensitivity Syndrome (AIS Type II)

Context: Inactivating mutations within the AR gene are present in only ~40% of individuals with clinically and hormonally diagnosed androgen insensitivity syndrome (AIS). Previous studies revealed the existence of an AR gene mutation-negative group of patients with AIS who have compromised androgen receptor (AR) function (AIS type II). Objective: To investigate whether AIS type II can be due to epigenetic repression of AR transcription. Design: Quantification of AR mRNA and AR proximal promoter CpG methylation levels in genital skin-derived fibroblasts (GFs) derived from patients with AIS type II and control individuals. Setting: University hospital endocrine research laboratory. Patients: GFs from control individuals (n = 11) and patients with AIS type II (n = 14). Main Outcome Measure(s): Measurement of AR mRNA and AR promoter CpG methylation as well as activity of AR proximal promoter in vitro. Results: Fifty-seven percent of individuals with AIS type II (n = 8) showed a reduced AR mRNA expression in their GFs. A significant inverse correlation was shown between AR mRNA abundance and methylation at two consecutive CpGs within the proximal AR promoter. Methylation of a 158-bp-long region containing these CpGs was sufficient to severely reduce reporter gene expression. This region was bound by the runt related transcription factor 1 (RUNX1). Ectopic expression of RUNX1 in HEK293T cells was able to inhibit reporter gene expression through this region. Conclusions: Aberrant CpGs methylation within the proximal AR promoter plays an important role in the control of AR gene expression and may result in AIS type II. We suggest that transcriptional modifiers, such as RUNX1, could play roles therein offering new perspectives for understanding androgen-mediated endocrine diseases

Epigenetic Repression of Androgen Receptor Transcription in Mutation-Negative Androgen Insensitivity Syndrome (AIS Type II)

Context: Inactivating mutations within the AR gene are present in only ~40% of individuals with clinically and hormonally diagnosed androgen insensitivity syndrome (AIS). Previous studies revealed the existence of an AR gene mutation-negative group of patients with AIS who have compromised androgen receptor (AR) function (AIS type II). Objective: To investigate whether AIS type II can be due to epigenetic repression of AR transcription. Design: Quantification of AR mRNA and AR proximal promoter CpG methylation levels in genital skin-derived fibroblasts (GFs) derived from patients with AIS type II and control individuals. Setting: University hospital endocrine research laboratory. Patients: GFs from control individuals (n = 11) and patients with AIS type II (n = 14). Main Outcome Measure(s): Measurement of AR mRNA and AR promoter CpG methylation as well as activity of AR proximal promoter in vitro. Results: Fifty-seven percent of individuals with AIS type II (n = 8) showed a reduced AR mRNA expression in their GFs. A significant inverse correlation was shown between AR mRNA abundance and methylation at two consecutive CpGs within the proximal AR promoter. Methylation of a 158-bp-long region containing these CpGs was sufficient to severely reduce reporter gene expression. This region was bound by the runt related transcription factor 1 (RUNX1). Ectopic expression of RUNX1 in HEK293T cells was able to inhibit reporter gene expression through this region. Conclusions: Aberrant CpGs methylation within the proximal AR promoter plays an important role in the control of AR gene expression and may result in AIS type II. We suggest that transcriptional modifiers, such as RUNX1, could play roles therein offering new perspectives for understanding androgen-mediated endocrine diseases