Preámbulo. El 17-β-estradiol (E2) es la forma común de estrógeno sérico y tisular en hombres y mujeres. El gen CYP19A1 codifica la enzima aromatasa que convierte la testosterona en E2 en ambos sexos (4). La aromatasa se expresa en muchos órganos y células; por lo tanto, es probable que la producción y la acción local de E2 en los hombres sea fisiológicamente relevante (5). Los estudios realizados en hombres con mutaciones inactivadoras del REα o de la aromatasa (6, 7) apoyan firmemente la importancia del papel de la E2. La insensibilidad al E2 se detectó en un hombre de 28 años al que se le diagnosticó una mutación homocigótica del ERα que producía una proteína truncada no funcional (6). El individuo presentaba un crecimiento lineal continuado y una estatura elevada debido en parte a epífisis no fusionadas, a pesar de una testosterona sérica normal. Se observó una osteoporosis significativa, lo que indica que el estrógeno endógeno y el ERα son importantes en los hombres para el crecimiento y el desarrollo normal de los huesos. Este individuo también tenía sobrepeso para su estatura y mostraba un exceso de grasa abdominal. Los niveles elevados de estrógeno endógeno en este individuo no lograron suprimir las gonadotropinas hipofisarias, las hormonas luteinizante y foliculoestimulante (LH y FSH, respectivamente) en ausencia del receptor ERα funcional. Así, mientras que la acción directa de los esteroides sexuales masculinos en los RA en el cerebro puede desempeñar algún papel en la retroalimentación negativa que regula la LH y la FSH, también se requiere la señalización de estrógenos a través de ERα.
De manera similar, los hombres que tienen una deficiencia funcional en la actividad de la aromatasa y, por lo tanto, no pueden producir estrógenos, presentan anomalías en la formación de los huesos, en el metabolismo de la glucosa y de los lípidos (con tendencia al síndrome metabólico) y en el desarrollo y la función del aparato reproductor (lo que, en última instancia, perjudica la fertilidad) (8, 9), muchas de las cuales mejoran con el estradiol. Estos ejemplos en varones humanos confirman la importancia del estrógeno en la fisiología masculina normal y están respaldados por estudios en ratones deficientes en ERα, donde se observan fenotipos similares (6, 7, 10).
Desarrollo y función ósea. Numerosos estudios han demostrado efectos importantes de los estrógenos para la salud ósea en hombres de edad avanzada y para el desarrollo óseo en hombres jóvenes. En estos últimos, existen pruebas de que los estrógenos contribuyen fuertemente al cierre de las epífisis, limitando así el crecimiento lineal (11). Este papel de la E2 es coherente con la expansión ósea del periostio durante la pubertad, que también se observa con el reemplazo de E2 en hombres con mutaciones del gen de la aromatasa (8, 9, 11).
En hombres ancianos hipogonadales con marcadores elevados de resorción ósea característicos de una mayor actividad de los osteoclastos, el reemplazo de testosterona es mínimamente eficaz para suprimir estos marcadores (12). En cambio, el reemplazo de estrógenos suprime fuertemente el aumento de los marcadores de resorción ósea. Los autores de este estudio concluyen que, en los hombres, los estrógenos son responsables de aproximadamente el 70% de los efectos antirresortivos sobre el hueso, mientras que la testosterona contribuye en un 30%. Estos resultados son coherentes con la osteopenia/osteoporosis observada en hombres con genes de aromatasa o ERα mutados (6, 7). Los estudios realizados en hombres de edad avanzada tratados con un inhibidor de la aromatasa proporcionan un apoyo adicional al papel de los estrógenos en la preservación del hueso (13).
Mecánicamente, en modelos de ratón, los estrógenos suprimen la diferenciación de los osteoclastos dependiente de la IL-6, lo que puede atenuar la pérdida ósea. Sin embargo, es probable que el TNF-α sea más importante para mediar en la pérdida ósea relacionada con la deficiencia de estrógenos, ya que la ovariectomía aumenta la producción de TNF-α en la médula ósea, acompañada de pérdida ósea, mientras que la ovariectomía en ratones deficientes en TNF-α no conduce a la pérdida ósea (14). El papel de la supresión del TNF-α y posiblemente de la IL-1β en la mediación de los efectos antirresortivos de los estrógenos se confirmó en estudios realizados en mujeres (15). Sin embargo, no se han realizado estudios comparables en hombres. Otros supuestos mediadores del desarrollo y/o la reabsorción de los osteoclastos en las mujeres que son inhibidos por los estrógenos incluyen la activación de NF-κΒ y la esclerostina (16). Sin embargo, de nuevo, se ha validado poco en los hombres.
Mientras que la aromatasa en las células óseas facilita la síntesis local de estrógenos necesaria para la formación de hueso en los hombres normales, se han extraído conclusiones diferentes a partir de modelos genéticos de ratón de deleción de ERα en las células precursoras de los osteoblastos (formadores de hueso), lo que sugiere una escasa contribución de E2 y ERα en los ratones macho. Una posible explicación es que los efectos de los estrógenos en los seres humanos se producen principalmente en el hueso cortical, que comprende aproximadamente el 80% del esqueleto humano, mientras que el hueso cortical es muy diferente en el ratón y puede ser regulado de forma distinta por los estrógenos (17). Esto podría ser clínicamente relevante para prevenir las fracturas relacionadas con la osteoporosis en los huesos largos de ambos sexos humanos.
Un papel importante del ERβ en el metabolismo óseo en humanos no está bien respaldado. Se crearon dos modelos de ratón hembra, K/G-ERβ-KO (18) y C-ERβ-KO (19). El primer modelo (K/G) mostró un aumento de la densidad mineral ósea cortical al principio del desarrollo (20) y un aumento de la densidad cortical y trabecular a los 12 meses de edad (21). Sin embargo, el modelo de ratón hembra C-ERβ-KO no mostró diferencias en el grosor del hueso cortical ni en la densidad mineral en comparación con los ratones WT, mientras que el hueso trabecular mostró una mayor superficie de mineralización, probablemente debido a la reducción de la resorción ósea (22). La discrepancia en el hueso cortical puede ser el resultado de la integridad de la deleción de ERβ. Curiosamente, los ratones K/G macho no mostraron anomalías óseas (20). La deleción de ERβ en células osteoprogenitoras también mostró un aumento de la masa ósea trabecular pero no cortical en ratones hembra (23). En general, estos resultados indican que el ERβ no tiene ningún efecto significativo en los ratones macho, pero puede restringir la mineralización ósea trabecular que depende del ERα en los ratones hembra.
En resumen, la conversión de la testosterona en estrógenos en los varones humanos es importante tanto para el desarrollo normal del hueso cortical como para la preservación de un metabolismo óseo saludable durante el envejecimiento que probablemente reduzca las fracturas.
Reproducción. Aunque sólo se han estudiado unos pocos hombres con mutación del gen de la aromatasa, estos individuos muestran sistemáticamente oligospermia y al menos uno presentó infertilidad (24). Estas anomalías reproductivas pueden reflejar la pérdida de producción de estrógenos en las células de Leydig testiculares. También se observó una grave disminución de la motilidad de los espermatozoides en el hombre con ERα mutado y en ratones macho con ERα eliminado genéticamente (6, 8), lo que sugiere que la señalización a través de ERα regula la espermatogénesis. Estos hallazgos están respaldados por estudios más recientes en ratones, en los que la pérdida de ERα de membrana o nuclear en los testículos da lugar a una producción y función anormal de los espermatozoides, lo que conduce a la infertilidad a medida que los ratones macho avanzan en edad (25). Mecánicamente, la pérdida de ERα da lugar a una acumulación excesiva de líquido en el epidídimo, lo que puede contribuir a una morfología y función anormales de los espermatozoides (26).
En contraste con los ratones KO de ERα, los ratones macho con KO de ERβ conservan una fertilidad relativamente normal en dos modelos diferentes (18, 19). Sin embargo, sorprendentemente, un pequeño número de hombres con mutaciones en ERβ se asocian a trastornos del desarrollo sexual 46, XY, mostrando gónadas marcadamente anormales o ausentes (27). Estas diferencias entre los ratones y los hombres con ERβ mutado o sin él ponen de relieve la importancia de estudiar la señalización de los estrógenos tanto en los modelos de ratón como en los pacientes humanos.
Es interesante que una mutación de ganancia de función del gen de la aromatasa CYP19A1, que provoca un aumento de los niveles del estrógeno estrona, esté relacionada con la ginecomastia familiar en varones jóvenes (28). Esta perturbación de la relación normal entre testosterona y estrógeno en los hombres subyace a la mayoría de las formas de ginecomastia.
Estudios adicionales sugieren que el estrógeno contribuye a la libido y al rendimiento sexual en los hombres. Por ejemplo, 202 hombres sanos a los que se les administró un análogo de la hormona liberadora de gonadotropina (GnRH) para inhibir la producción endógena de andrógenos, perdieron el deseo sexual y la función eréctil. A continuación, estos hombres recibieron un reemplazo de testosterona sin o con un inhibidor de la aromatasa (anastrozol) durante 16 semanas. Aunque la administración de testosterona mejoró significativamente estas funciones, la adición del inhibidor de la aromatasa atenuó la mejora tanto de la libido como de las erecciones del pene (29).
Es bien sabido que la formación de óxido nítrico (NO) en los vasos sanguíneos del pene es necesaria para la vasodilatación y la erección (30). El estrógeno que actúa tanto en el ERα como en el ERβ estimula fuertemente varias isoformas de la enzima NO sintasa para producir NO en las células endoteliales y otras células vasculares (31-33), lo que puede explicar la disfunción eréctil asociada a la pérdida de producción de estradiol a partir de la testosterona. Una vez que la producción de NO se ve afectada por la enfermedad arterial del pene, como en el caso de la diabetes, quizás el estrógeno ya no pueda promover la vasodilatación, ya que el esteroide sexual parece prevenir la enfermedad arterial temprana en modelos de ratón. Así, el estradiol en los hombres funciona tanto en el cerebro (libido) como en las gónadas (erección) para modular la reproducción masculina.
Sistema nervioso central. Los estudios en animales y en humanos han demostrado que las acciones de los estrógenos en el SNC desempeñan un papel fundamental en la agresión y en el comportamiento sexual de los varones, muy probablemente debido a la producción local de estradiol por la aromatasa. Por ejemplo, el tratamiento de macacos con inhibidores de la aromatasa provoca una disminución de la motivación sexual y de las acciones eyaculatorias (34). Los varones humanos con mutaciones de la aromatasa presentan una disminución de la libido y de la conducta sexual, a pesar de los altos niveles de testosterona, y el tratamiento con estrógenos aumenta la libido y la actividad sexual (35). Del mismo modo, como se ha mencionado, la sustitución de la testosterona en presencia de un inhibidor de la aromatasa en varones hipogonadales sólo conduce a una disminución parcial de la función sexual en comparación con la sustitución de la testosterona sola (29). Curiosamente, la expresión de la aromatasa es abundante en numerosos núcleos cerebrales tanto de hembras como de machos (36, 37), y la producción local de estradiol en estas regiones parece ser crítica en la mediación de los comportamientos agresivos y sexuales. Por ejemplo, los modelos de ratón con deficiencia de aromatasa han demostrado que sus acciones en el hipotálamo y la amígdala son importantes para la agresión masculina (38, 39). Además, los ratones macho que carecen de expresión de AR en el SNC siguen mostrando acciones sexuales y territoriales masculinas (40), lo que indica que la aromatización de los andrógenos a estrógenos, seguida de las acciones de los estrógenos sobre los RE, desempeña un papel esencial en lo que comúnmente se cree que son comportamientos «masculinos».
Por último, el estrógeno puede desempeñar un papel crítico en el cerebro masculino más allá de sus acciones en el comportamiento sexual y agresivo. La producción local de estradiol en el cerebelo masculino parece ser importante para la adaptación del reflejo vestibular-ocular (41), que coordina los movimientos de los ojos y la cabeza para ayudar a estabilizar la visión. El estrógeno también mejora la memoria espacial en las hembras a través del ERα del hipocampo, pero a través del ERβ en el hipocampo de los ratones macho (42). Estos estudios indican que la producción y las acciones de los estrógenos en el SNC son diversas y que probablemente se descubrirán más procesos mediados por estrógenos.
La grasa y el síndrome metabólico. Los hombres con mutaciones en la aromatasa suelen mostrar un colesterol HDL bajo, un colesterol LDL alto, un aumento de los triglicéridos y de la grasa visceral, y un deterioro de la homeostasis de la glucosa (8, 24). Estas anomalías lipídicas se revierten con el tratamiento con estrógenos (8). Los hombres con deficiencia de aromatasa y el individuo anteriormente mencionado con una mutación ERα muestran una función endotelial reducida y aterosclerosis prematura, incluyendo la formación de placas. La sustitución de estrógenos resolvió estas condiciones en un individuo (24). La esteatosis hepática que se observa en varios de estos hombres puede ser el resultado de la elevación de los triglicéridos (24).
Se ha observado un aumento de la grasa visceral en muchos de los hombres con mutaciones de la aromatasa o del REα, así como en hombres jóvenes que recibieron agonistas de la GnRH para evitar la síntesis de testosterona. En este último grupo, la administración de suplementos de testosterona promovió el aumento de la masa muscular y disminuyó el desarrollo de la grasa corporal, pero la inhibición de la formación de grasa visceral no se observó cuando se administraron conjuntamente testosterona y el inhibidor de la aromatasa anastrazol, lo que sugiere que los estrógenos median este resultado (29). El estrógeno inhibe la formación de grasa visceral en los mamíferos de varias maneras. En particular, en los ratones, el estrógeno, a través del ERα, suprime el compromiso de las células madre pluripotentes con el linaje de los adipocitos (43). Dado que las acciones de la aromatasa en el tejido adiposo son la principal fuente de estrógeno circulante en los hombres, parece que la señalización local del estrógeno en los adipocitos puede desempeñar un papel importante en la modulación de su propia producción (44). El estrógeno también puede afectar directamente al peso y a la formación de grasa al regular la ingesta y la producción de energía. En modelos genéticos de ratón, la pérdida de ERα de regiones hipotalámicas específicas provoca una ingesta excesiva de alimentos y una disminución del gasto energético (45). Además, los estudios realizados en ratones deficientes en ERα demuestran que los estrógenos potencian la acción de la insulina en el hígado, el músculo y la grasa de machos y hembras (46).
Además de regular la señalización de la insulina, los estrógenos también modulan la función de las células β en el páncreas. El ERα en los islotes pancreáticos suprime la síntesis de ácidos grasos a través de la supresión mediada por STAT3 del gen de la sintasa de ácidos grasos en ratas macho, contribuyendo a la prevención del fallo de las células β (47). En ambos sexos de ratones deficientes en el gen de la aromatasa a los que se les administró estreptozotocina (que provoca la apoptosis de las células β), el estrógeno/ERα mantiene la secreción de insulina al mitigar la muerte de las células β (48). El ERα nuclear en el SNC ayuda a mantener la sensibilidad a la insulina en los ratones hembra, mientras que la pérdida del ERα nuclear perjudica la capacidad de la glucosa inyectada en la arteria carótida para estimular la regulación cerebral de la secreción de insulina sólo en los ratones macho (49). Estos resultados indican que el ERα regula positivamente la homeostasis normal de la glucosa tanto en los ratones machos como en las hembras. Esto es coherente con el deterioro de la homeostasis de la glucosa en hombres con mutaciones del gen de la aromatasa (9, 11). Sin embargo, tanto en los modelos de deleción del ERα en ratones como en los mencionados hombres, no hay evidencia de diabetes, lo que indica un papel regulador moderado del receptor de esteroides sexuales.
Los hombres con deficiencia de aromatasa y el hombre mutante del ERα también mostraron indicios del síndrome metabólico, incluida la hipertensión. La administración de estrógenos revirtió muchos de estos trastornos, incluyendo mejoras en la resistencia a la insulina y la intolerancia a la glucosa (24). Curiosamente, los ratones macho y hembra ERβ-KO (específicamente C-ERβ-KO) se vuelven hipertensos con el envejecimiento (32), lo que sugiere que esta isoforma del RE también puede contribuir a la normalización de la presión arterial. En ratones, la supresión del REα confinado a los adipocitos dio lugar a un aumento de los marcadores de fibrosis e inflamación en el nicho de grasa, así como a un deterioro de la homeostasis de la glucosa en general, efectos que fueron más pronunciados en los machos (50).
En resumen, varios aspectos del síndrome metabólico mejoran claramente en los modelos de ratón de la enfermedad, pero, aunque es sugerente, si esto se extiende a los hombres requiere una determinación adicional.
Cáncer de próstata. En la próstata humana normal, tanto el ERα como el ERβ se expresan principalmente en el estroma y el epitelio, respectivamente (51). En general, se considera que el ERα es proproliferativo en la próstata normal y maligna, contribuyendo al desarrollo de lesiones premalignas y del cáncer en modelos de roedores. Por el contrario, el ERβ mantiene la diferenciación epitelial a la vez que inhibe la proliferación provocada por el ERα, promoviendo así el desarrollo normal y actuando, al menos inicialmente, como supresor del desarrollo del cáncer de próstata. Un estrógeno sintético, el dietilbestrol (DES), se utilizó para tratar con éxito el cáncer de próstata en las décadas de 1960 y 1970, suprimiendo la producción de andrógenos a través de la retroalimentación sobre el eje hipotálamo-hipófisis (52). Sin embargo, debido a sus efectos protrombóticos, se produjo un elevado número de infartos de miocardio en los pacientes tratados con DES. No obstante, estos estudios sugirieron que dirigir el RE en el cáncer de próstata podría ser terapéuticamente ventajoso.
Los ensayos clínicos con un agonista del REα (53) o un modulador selectivo del RE (54) no han generado pruebas suficientemente impactantes para el tratamiento del cáncer de próstata como para justificar estudios exhaustivos en esta neoplasia. Esto puede reflejar la complejidad del RE nuclear que trabaja en conjunción con el RA nuclear de múltiples maneras, dependiendo del estadio del tumor. Además, hay varias isoformas del ERβ que tienen funciones supresoras o promotoras del tumor (55). Se ha observado el cambio de isoforma del ERβ en el cáncer de próstata resistente a la castración y metastásico en los hombres, lo que quizá explique la dicotomía de las acciones del ERβ en varios tipos de esta neoplasia. Curiosamente, estudios recientes en humanos muestran que una alta expresión de ERβ se da en muchos cánceres de próstata y se correlaciona con un pronóstico favorable (56), mientras que altos niveles de estradiol o estrona se asocian significativamente con un menor tiempo de desarrollo de cáncer de próstata resistente a la castración, presumiblemente a través de acciones en ERα (57). En ratones con aromatasa-KO, un agonista del ERβ induce la apoptosis de las células estromales, luminales y epiteliales de la próstata. Los agonistas de este receptor también inducen la apoptosis en el estroma y en las células progenitoras epiteliales utilizando tejidos de xenoinjerto Gleason-7 derivados de pacientes en ratones. Este proceso está mediado por la regulación ascendente de la caspasa 8 mediada por el TNF-α (58). Al darse cuenta de la importancia del RE en la próstata, se siguen desarrollando paradigmas de intervención.