Forord. 17-β-østradiol (E2) er den almindelige form for serum- og vævsøstrogen hos mænd og kvinder. CYP19A1-genet koder for det aromataseenzym, der omdanner testosteron til E2 hos begge køn (4). Aromatase udtrykkes i mange organer og celler; derfor er den lokale produktion og virkning af E2 hos mænd sandsynligvis fysiologisk relevant (5). Stærk støtte til, at E2 spiller en vigtig rolle, kommer fra undersøgelser hos mænd med inaktiverende mutationer af enten ERα eller aromatase (6, 7). E2-insensitivitet blev fundet hos en 28-årig mand, der blev diagnosticeret med en homozygot ERα-mutation, der producerede et afkortet, ikke-funktionelt protein (6). Personen præsenterede sig med fortsat lineær vækst og høj statur, delvis på grund af ikke-fusionerede epifyser, på trods af normal serumtestosteron. Der blev konstateret betydelig osteoporose, hvilket indikerer, at endogent østrogen og ERα er vigtige hos mænd for normal knoglevækst og -udvikling. Denne person var også overvægtig i forhold til sin højde og udviste overskydende abdominal fedt. Forhøjede endogene østrogenniveauer hos denne person formåede ikke at undertrykke hypofysens gonadotropiner, luteiniserende og follikelstimulerende hormoner (henholdsvis LH og FSH) i mangel af den funktionelle ERα-receptor. Mens direkte virkning af mandlige kønsteroider på AR’er i hjernen således kan spille en vis rolle i den negative feedback, der regulerer LH og FSH, er østrogen-signalering via ERα også nødvendig.
Sådan har mænd, der er funktionelt mangelfulde i aromataseaktivitet og derfor ikke kan danne østrogener, abnormiteter i knogledannelse, glukose- og lipidmetabolisme (med tendens til det metaboliske syndrom) og udvikling og funktion af reproduktionskanalen (hvilket i sidste ende forringer fertiliteten) (8, 9), hvoraf mange forbedres med østradiol. Disse eksempler hos menneskelige mænd bekræfter betydningen af østrogen i normal mandlig fysiologi og understøttes af undersøgelser af ERα-deficiente mus, hvor lignende fænotyper er observeret (6, 7, 10).
Benudvikling og funktion af knogler. Mange undersøgelser har vist vigtige virkninger af østrogen for knoglesundheden hos ældre mænd og for knogleudviklingen hos unge mænd. Hos sidstnævnte er der tegn på, at østrogen i høj grad bidrager til lukning af epifyserne og dermed begrænser den lineære vækst (11). Denne rolle for E2 er i overensstemmelse med periostal knogleudvidelse i puberteten, som også ses med E2-substitution hos mænd med aromatase-genmutationer (8, 9, 11).
I ældre hypogonadale mænd med forhøjede markører for knogleresorption, der er karakteristiske for øget osteoklastaktivitet, er testosteronsubstitution minimalt effektiv til at undertrykke disse markører (12). I modsætning hertil undertrykker østrogenerstatning kraftigt stigningen af knogleresorptionsmarkører. Forfatterne til denne undersøgelse konkluderer, at østrogen hos mænd tegnede sig for ca. 70 % af de antiresorptive virkninger på knogler, mens testosteron bidrog med ca. 30 %. Disse resultater er i overensstemmelse med osteopeni/osteoporose, der er observeret hos mænd med enten muterede aromatase- eller ERα-gener (6, 7). Undersøgelser hos ældre mænd, der behandles med en aromatasehæmmer, giver yderligere støtte til østrogenets rolle i bevarelsen af knogler (13).
Mekanistisk set undertrykker østrogen i musemodeller IL-6-afhængig osteoklastdifferentiering, hvilket derefter kan dæmpe knogletabet. TNF-α er imidlertid sandsynligvis vigtigere for formidling af østrogenmangelrelateret knogletab, da ovariektomi øger knoglemarvsproduktionen af TNF-α, ledsaget af knogletab, mens ovariektomi i TNF-α-deficiente mus ikke fører til knogletab (14). Den rolle, som TNF-α- og muligvis IL-1β-suppression spiller i formidlingen af østrogenets antiresorptive virkninger, blev bekræftet i undersøgelser af kvinder (15). Der er dog ikke foretaget sammenlignelige undersøgelser hos mænd. Andre påståede mediatorer for osteoklastudvikling og/eller -resorption hos kvinder, som hæmmes af østrogen, omfatter aktivering af NF-κΒ og sclerostin (16). Men igen er der ikke blevet valideret meget hos mænd.
Mens aromatase i knogleceller letter den lokale østrogensyntese, der er nødvendig for knogledannelse hos normale mænd, er der blevet draget andre konklusioner fra genetiske musemodeller af ERα-deletion i osteoblast (knogledannende) forløberceller, hvilket tyder på et lille bidrag fra E2 og ERα hos hanmus. En mulig forklaring er, at østrogenvirkninger hos mennesker hovedsageligt er på kortikal knogle, der udgør ca. 80 % af det menneskelige skelet, mens kortikal knogle er helt anderledes i musen og måske reguleres anderledes af østrogener (17). Dette kan være klinisk relevant for at forebygge osteoporose-relaterede frakturer i lange knogler hos begge menneskekøn.
En vigtig rolle for ERβ i knoglemetabolismen hos mennesker er ikke veldokumenteret. Der blev skabt to kvindelige musemodeller, K/G-ERβ-KO (18) og C-ERβ-KO (19). Den første model (K/G) viste øget kortikal knoglemineraltæthed tidligt i udviklingen (20) og øget kortikal og trabekulær tæthed ved 12 måneders alderen (21). Imidlertid viste C-ERβ-KO hunmusemodellen ingen forskel i kortikal knogletykkelse og mineraltæthed sammenlignet med WT-mus, mens trabekulær knogle viste øget mineraliserende overflade, sandsynligvis på grund af reduceret knogleresorption (22). Den kortikale knoglediskrepans kan skyldes fuldstændigheden af ERβ-deletionen. Interessant nok viste de mandlige K/G-mus ingen knogleanormaliteter (20). Deletion af ERβ i osteoprogenitorceller viste også øget trabekulær, men ikke kortikal knoglemasse hos hunmus (23). Samlet set tyder disse resultater på, at ERβ ikke har nogen signifikant effekt i hanmus, men kan begrænse trabekulær knoglemineralisering, der er afhængig af ERα i hunmus.
Sammenfattende er testosteronkonvertering til østrogen hos menneskelige hanner vigtig for både normal kortikal knogleudvikling og bevarelse af sund knoglemetabolisme under aldring, der sandsynligvis reducerer frakturer.
Reproduktion. Selv om kun få mænd med aromatase-genmutation er blevet undersøgt, viser disse personer konsekvent oligospermi, og mindst én præsenterede infertilitet (24). Disse reproduktive abnormiteter kan afspejle tabet af østrogenproduktion i testikulære Leydigceller. Der blev også konstateret alvorligt nedsat sædmotilitet hos manden med muteret ERα og hos ERα genetisk slettede hanmus (6, 8), hvilket tyder på, at signalering via ERα regulerer spermatogenese. Disse resultater understøttes af nyere musestudier, hvor tab af membran- eller nukleær ERα i testiklerne resulterer i unormal sædproduktion og -funktion, hvilket fører til infertilitet, efterhånden som hanmusene bliver ældre (25). Mekanistisk set resulterer tab af ERα i overdreven væskeophobning i epididymis, hvilket kan bidrage til unormal sædmorfologi og funktion (26).
I modsætning til ERα KO-mus hos hanmus bevarer hanmus med KO af ERβ en relativt normal fertilitet i to forskellige modeller (18, 19). Overraskende nok er et lille antal mandlige mennesker med mutationer i ERβ imidlertid forbundet med 46, XY-forstyrrelser i kønsudviklingen, der viser markant unormale eller fraværende gonader (27). Disse forskelle mellem mus og mænd med muteret eller ingen ERβ fremhæver vigtigheden af at studere østrogen-signalering i både musemodeller og menneskelige patienter.
Interessant nok er en gain-of-function-mutation af aromatase-genet CYP19A1, som forårsager øgede niveauer af østrogenet estron, forbundet med familiær gynækomasti hos unge mænd (28). Denne forstyrrelse af det normale forhold mellem testosteron og østrogen hos mænd ligger til grund for de fleste former for gynækomasti.
Der er yderligere undersøgelser, der tyder på, at østrogen bidrager til libido og seksuel præstation hos mænd. For eksempel havde 202 raske mænd, der fik en analog af gonadotropin-frigivende hormon (GnRH) for at hæmme den endogene androgenproduktion, tab af seksualdrift og erektil funktion. Disse mænd fik derefter testosteronerstatning uden eller med en aromatasehæmmer (anastrozol) i 16 uger. Selv om testosteronadministration forbedrede disse funktioner betydeligt, svækkede tilføjelsen af aromatasehæmmeren forbedringen af både libido og peniserektion (29).
Det er velkendt, at nitrogenoxid (NO)-dannelse i penile blodkar er nødvendig for vasodilatation og erektion (30). Østrogen, der virker på både ERα og ERβ, stimulerer kraftigt flere isoformer af NO-syntaseenzymet til at producere NO i endothelceller og andre vaskulære celler (31-33), hvilket kan forklare den erektile dysfunktion, der er forbundet med tab af østradiolproduktion fra testosteron. Når NO-produktionen er nedsat på grund af arteriel sygdom i penis, som f.eks. ved diabetes, kan østrogen måske ikke længere fremme vasodilatation, da kønssteroidet synes at forebygge tidlig arteriel sygdom i musemodeller. Østradiol hos mænd fungerer således både i hjernen (libido) og i kønskirtlerne (erektion) for at modulere den mandlige reproduktion.
CNS. Undersøgelser hos dyr og mennesker har vist, at østrogenets virkninger i CNS spiller kritiske roller i aggression og i seksuel adfærd hos mænd, sandsynligvis på grund af lokal produktion af østradiol ved aromatase. For eksempel fører behandling af makaker med aromatasehæmmere til nedsat seksuel motivation og ejakulatoriske handlinger (34). Menneskelige mænd med aromatase-mutationer har nedsat libido og reduceret seksuel adfærd på trods af høje testosteronniveauer, og østrogenbehandling forbedrer libido og seksuel aktivitet (35). Ligeledes fører testosteronudskiftning i tilstedeværelse af en aromatasehæmmer hos hypogonadale mænd som nævnt kun til et delvist fald i den seksuelle funktion sammenlignet med testosteronudskiftning alene (29). Interessant nok er aromataseudtryk rigeligt i adskillige hjernekerner hos både kvinder og mænd (36, 37), og lokal østradiolproduktion i disse regioner synes at være kritisk i formidlingen af aggressiv og seksuel adfærd. For eksempel har musemodeller af aromatasemangel vist, at dets handlinger i hypothalamus og amygdala er vigtige for mandlig aggression (38, 39). Desuden udviser hanmus, der mangler AR-ekspression i CNS, stadig mandlige seksuelle og territoriale handlinger (40), hvilket indikerer, at aromatisering af androgener til østrogener, efterfulgt af østrogenhandlinger på ER’er, spiller en væsentlig rolle i det, der almindeligvis anses for at være “mandlig” adfærd.
Endeligt kan østrogen spille en kritisk rolle i mandlige hjerner ud over dets handlinger i seksuel og aggressiv adfærd. Lokal produktion af østradiol i det mandlige cerebellum synes at være vigtig for vestibulær-okulær reflekstilpasning (41), som koordinerer øjen- og hovedbevægelser for at hjælpe med at stabilisere synet. Østrogen forbedrer også den rumlige hukommelse hos hunner via hippocampus ERα, men via ERβ i hippocampus hos hanmus (42). Disse undersøgelser viser, at østrogenproduktion og -virkninger i CNS er forskelligartede, og at der sandsynligvis vil blive opdaget flere østrogenmedierede processer.
Fedt og det metaboliske syndrom. Mænd med aromatase-mutationer udviser ofte lavt HDL-kolesterol, højt LDL-kolesterol, øgede triglycerider og visceralt fedt samt nedsat glukosehomeostase (8, 24). Disse lipidabnormaliteter vendes ved behandling med østrogen (8). Aromatase-deficiente mænd og den tidligere omtalte person med en ERα-mutation viser nedsat endotelfunktion og tidlig åreforkalkning, herunder plakdannelse. Østrogenerstatning løste disse tilstande hos en enkelt person (24). Den hepatiske steatose, der er rapporteret hos flere af disse mænd, kan være resultatet af forhøjede triglycerider (24).
Forhøjet visceralt fedt er blevet bemærket hos mange af mændene med aromatase- eller ERα-mutationer samt hos unge mænd, der har modtaget GnRH-agonister for at forhindre testosteronsyntese. I sidstnævnte gruppe fremmede testosterontilskud øget muskelmasse og mindsket udvikling af kropsfedt, men hæmning af visceral fedtdannelse blev ikke set, når testosteron og aromatasehæmmeren anastrazol blev givet sammen, hvilket tyder på, at østrogen medierer dette resultat (29). Østrogen hæmmer visceral fedtdannelse hos pattedyr på flere måder. Mest bemærkelsesværdigt er det hos mus, at østrogen gennem ERα undertrykker pluripotente stamcellers binding til adipocytlinjen (43). Da aromatasevirkninger i fedtvæv er den vigtigste kilde til cirkulerende østrogen hos mænd, ser det ud til, at lokal østrogen-signalering i adipocytter kan spille en vigtig rolle i modulering af dets egen produktion (44). Østrogen kan også direkte påvirke vægt og fedtdannelse ved at regulere energiindtag og -produktion. I genetiske musemodeller resulterer tab af ERα fra specifikke hypothalamiske regioner i overdreven fødeindtagelse og nedsat energiforbrug (45). Desuden viser undersøgelser i ERα-deficiente mus, at østrogen øger insulinvirkningen i lever, muskler og fedt hos både hanner og hunner (46).
Ud over at regulere insulinsignalering modulerer østrogener også β-cellefunktionen i bugspytkirtlen. ERα i bugspytkirteløer undertrykker fedtsyresyntese via STAT3-medieret undertrykkelse af fedtsyresyntase-genet hos hanrotter, hvilket bidrager til forebyggelse af β-cellesvigt (47). I begge køn af aromatase-gen-deficiente mus, der får streptozotocin (som forårsager β-celleapoptose), opretholder østrogen/ERα insulinsekretion ved at afbøde β-celledød (48). Nukleært ERα i CNS bidrager til at opretholde insulinfølsomhed hos hunmus, mens tab af nukleært ERα kun hos hanmus forringer evnen af glukose, der injiceres i halspulsåren, til at stimulere hjernens regulering af insulinsekretion (49). Disse resultater indikerer roller for ERα til positiv regulering af normal glukosehomeostase hos både han- og hunmus. Dette er i overensstemmelse med nedsat glukosehomeostase hos mænd med aromatase-genmutationer (9, 11). Både i ERα-deletionsmodeller i mus og de førnævnte mandlige mennesker er der imidlertid ingen tegn på diabetes, hvilket indikerer en moderat regulerende rolle for kønssteroidreceptoren.
Aromatase-deficient mænd og den ERα-mutante mand viste også indikationer på det metaboliske syndrom, herunder hypertension. Østrogenadministration vendte mange af disse lidelser, herunder forbedringer i insulinresistens og glukoseintolerance (24). Interessant nok bliver ERβ-KO han- og hunmus (specifikt C-ERβ-KO) hypertensive med alderen (32), hvilket tyder på, at denne ER isoform også kan bidrage til normalisering af blodtrykket. Hos mus resulterede sletning af ERα begrænset til adipocytter i øgede markører for fibrose og inflammation i fedtnichen samt nedsat generel glukosehjemostase, virkninger, der var mere udtalte hos hanner (50).
Sammenfattende er forskellige aspekter af det metaboliske syndrom klart forbedret i hanmusmodeller af sygdom, men selv om det tyder på det, kræver det yderligere bestemmelse, om dette strækker sig til mænd.
Prostatacancer. I den normale menneskelige prostata udtrykkes både ERα og ERβ hovedsageligt i henholdsvis stroma og epitel (51). ERα anses generelt for at være proproliferativt i normal og malign prostata og bidrager til udviklingen af præmaligne læsioner og kræft i gnaermodeller. I modsætning hertil opretholder ERβ epitheldifferentiering og hæmmer samtidig proliferation forårsaget af ERα, hvorved den normale udvikling fremmes og i det mindste i begyndelsen fungerer som en undertrykker af udviklingen af prostatakræft. Et syntetisk østrogen, diethylstilbestrol (DES), blev anvendt til succesfuld behandling af prostatakræft i 1960’erne og 1970’erne, idet det undertrykker androgenproduktionen gennem feedback på hypothalamus-hypofyseaksen (52). På grund af dets protrombotiske virkninger var der imidlertid et stort antal myokardieinfarkter hos DES-behandlede patienter. Ikke desto mindre tydede disse undersøgelser på, at det kunne være terapeutisk fordelagtigt at målrette ER i prostatacancer.
Kliniske forsøg med en ERα-agonist (53) eller en selektiv ER-modulator (54) har ikke frembragt tilstrækkelig effektfuld dokumentation for behandling af prostatacancer til at berettige omfattende undersøgelser af denne malignitet. Dette kan afspejle kompleksiteten af det nukleare ER, der arbejder sammen med det nukleare AR på utallige måder, afhængigt af tumorens stadium. Desuden findes der forskellige ERβ-isoformer, som enten har tumorundertrykkende eller tumorfremmende funktioner (55). ERβ-isoformskift er blevet observeret i kastrationsresistent og metastatisk prostatakræft hos mænd, hvilket måske forklarer dikotomien af ERβ-handlinger i forskellige typer af denne malignitet. Interessant nok viser nyere undersøgelser på mennesker, at et højt udtryk af ERβ forekommer i mange prostatakræftformer og korrelerer med en gunstig prognose (56), mens høje niveauer af østradiol eller østron er signifikant forbundet med en kortere tid til udvikling af kastrationsresistent prostatakræft, formentlig gennem handlinger på ERα (57). I aromatase-KO-mus inducerer en ERβ-agonist apoptose af stromale, luminale og epitelceller i prostata. Agonister for denne receptor inducerer også apoptose i stroma og epitheliale progenitorceller ved hjælp af patientafledte, Gleason-7 xenograftvæv i mus. Denne proces er medieret af TNF-α-medieret opregulering af caspase-8 (58). I erkendelse af betydningen af ER i prostata fortsætter udviklingen af interventionelle paradigmer.