Prefácio. 17-β-estradiol (E2) é a forma comum de estrogênio sérico e tecidual em homens e mulheres. O gene CYP19A1 codifica a enzima aromatase que converte a testosterona em E2 em ambos os sexos (4). A aromatase é expressa em muitos órgãos e células; assim, a produção e ação local do E2 em homens é provavelmente fisiologicamente relevante (5). Um forte apoio para papéis importantes do E2 vem de estudos em homens com mutações inativadoras de ERα ou aromatase (6, 7). A insensibilidade ao E2 foi encontrada em um homem de 28 anos diagnosticado com uma mutação homozigotos ERα que produziu uma proteína truncada não funcional (6). O indivíduo apresentava crescimento linear contínuo e estatura alta devido em parte a epífises não fundidas, apesar da testosterona sérica normal. Foi observada osteoporose significativa, indicando que o estrogênio endógeno e ERα são importantes no homem para o crescimento e desenvolvimento ósseo normal. Este indivíduo também apresentava excesso de peso para a sua altura e excesso de gordura abdominal. Os níveis elevados de estrogênio endógeno neste indivíduo falharam em suprimir as gonadotropinas pituitárias, os hormônios luteinizantes e estimulantes do folículo (LH e FSH, respectivamente), na ausência do receptor funcional ERα. Assim, enquanto a ação direta dos esteróides sexuais masculinos na RA no cérebro pode ter algum papel no feedback negativo que regula o LH e FSH, a sinalização de estrogênio via ERα também é necessária.
Similiarmente, homens que são funcionalmente deficientes em atividade aromatase, e portanto não podem fazer estrogênios, têm anormalidades na formação óssea, glicose e metabolismo lipídico (tendência para a síndrome metabólica), e no desenvolvimento e função do trato reprodutivo (em última instância prejudicando a fertilidade) (8, 9), muitos dos quais melhoram com estradiol. Estes exemplos em homens humanos confirmam a importância do estrogênio na fisiologia masculina normal e são apoiados por estudos em ratos deficientes em ERα, onde fenótipos semelhantes são observados (6, 7, 10).
Desenvolvimento e função óssea. Muitos estudos têm demonstrado importantes efeitos do estrogênio na saúde óssea em homens idosos e no desenvolvimento ósseo em homens jovens. Neste último, há evidências de que o estrogênio contribui fortemente para o fechamento das epífises, limitando assim o crescimento linear (11). Esse papel do E2 é consistente com a expansão óssea periosteal durante a puberdade, o que também é observado com a reposição de E2 em homens com mutações do gene aromatase (8, 9, 11).
Em homens idosos hipogonadais com elevados marcadores de reabsorção óssea característicos do aumento da atividade osteoclasta, a reposição de testosterona é minimamente eficaz na supressão desses marcadores (12). Em contraste, a reposição de estrogênio suprime fortemente o aumento dos marcadores de reabsorção óssea. Os autores deste estudo concluem que, nos homens, o estrogênio é responsável por aproximadamente 70% dos efeitos antiresorptivos sobre o osso, sendo que a testosterona contribui com cerca de 30%. Esses achados são consistentes com a osteopenia/osteoporose observada em homens com os genes da aromatase mutante ou ERα (6, 7). Estudos em homens idosos tratados com um inibidor da aromatase fornecem suporte adicional para o papel do estrogênio na preservação óssea (13).
Mecanisticamente, em modelos de camundongos, o estrogênio suprime a diferenciação osteoclasta dependente de IL-6, que pode então atenuar a perda óssea. Entretanto, a TNF-α provavelmente é mais importante para mediar a perda óssea relacionada à deficiência de estrogênio, pois a ovariectomia aumenta a produção de medula óssea de TNF-α, acompanhada de perda óssea, enquanto a ovariectomia em camundongos com deficiência de TNF-α não leva à perda óssea (14). Os papéis da TNF-α e possivelmente da supressão da IL-1β na mediação dos efeitos antiresorptivos do estrogênio foram confirmados em estudos em mulheres (15). Entretanto, estudos comparáveis não foram feitos em homens. Outros supostos mediadores do desenvolvimento e/ou reabsorção de osteoclastos em mulheres que são inibidos pelo estrogênio incluem a ativação de NF-κΒ e esclerostina (16). Entretanto, novamente, pouco tem sido validado em homens.
Embora a aromatase em células ósseas facilite a síntese local de estrogênio necessária para a formação óssea em homens normais, diferentes conclusões foram tiradas de modelos genéticos de camundongos de ERα deleção em células precursoras do osteoblasto (formação óssea), sugerindo pouca contribuição de E2 e ERα em camundongos masculinos. Uma explicação potencial é que os efeitos do estrogênio em humanos são principalmente no osso cortical que compreende aproximadamente 80% do esqueleto humano, enquanto o osso cortical é bastante diferente no rato e pode ser regulado de forma diferente pelos estrogênios (17). Isto pode ser clinicamente relevante para prevenir fraturas relacionadas à osteoporose em ossos longos de ambos os sexos humanos.
Um papel importante para ERβ no metabolismo ósseo em humanos não é bem suportado. Foram criados dois modelos de ratos femininos, K/G-ERβ-KO (18) e C-ERβ-KO (19). O primeiro modelo (K/G) mostrou aumento da densidade mineral cortical óssea no início do desenvolvimento (20) e aumento da densidade cortical e trabecular aos 12 meses de idade (21). Entretanto, o modelo feminino de rato C-ERβ-KO não mostrou diferença na espessura óssea cortical e densidade mineral em relação aos ratos WT, enquanto o osso trabecular mostrou aumento da superfície mineralizante, provavelmente devido à redução da reabsorção óssea (22). A discrepância óssea cortical pode resultar da completude da supressão do ERβ. Curiosamente, os ratos K/G machos não apresentaram anormalidades ósseas (20). A deleção do ERβ nas células osteoprogenitoras também mostrou aumento da massa óssea trabecular, mas não cortical em camundongos femininos (23). Em geral, esses resultados indicam que o ERβ não tem efeito significativo em ratos machos, mas pode conter a mineralização óssea trabecular que depende do ERα em ratos fêmeas.
Em resumo, a conversão de testosterona em estrogênio em homens humanos é importante tanto para o desenvolvimento ósseo cortical normal quanto para a preservação do metabolismo ósseo saudável durante o envelhecimento, que provavelmente reduz as fraturas.
Reprodução. Embora apenas alguns homens com mutação do gene da aromatase tenham sido estudados, estes indivíduos mostram consistentemente oligospermia e pelo menos um apresentou infertilidade (24). Estas anormalidades reprodutivas podem refletir a perda da produção de estrogênio nas células testiculares de Leydig. Uma diminuição severa da mobilidade espermática também foi observada no homem com mutação ERα e em ERα ratos machos geneticamente eliminados (6, 8), sugerindo que a sinalização via ERα regula a espermatogênese. Esses achados são apoiados por estudos mais recentes em camundongos, onde a perda de membrana ou nuclear do ERα nos testes resulta em produção e função anormal do esperma, levando à infertilidade à medida que os camundongos masculinos avançam na idade (25 anos). Mecanisticamente, a perda do ERα resulta em acúmulo excessivo de líquido no epidídimo, o que pode contribuir para a morfologia e função anormal do esperma (26).
Em contraste com o macho ERα ratos KO, os ratos machos com KO de ERβ retêm a fertilidade relativamente normal em dois modelos diferentes (18, 19). Surpreendentemente, porém, um pequeno número de homens com mutações no ERβ estão associados a 46, XY distúrbios do desenvolvimento sexual, mostrando gônadas marcadamente anormais ou ausentes (27). Essas diferenças entre ratos e homens com mutações ou não no ERβ destacam a importância do estudo da sinalização do estrogênio tanto em modelos de camundongos quanto em pacientes humanos.
Interessantemente, uma mutação do gene aromatase CYP19A1, que causa aumento dos níveis de estrógeno estronal, está ligada à ginecomastia familiar em homens jovens (28). Esta perturbação da relação normal da testosterona com o estrogênio em homens está subjacente à maioria das formas de ginecomastia.
Estudos adicionais sugerem que o estrogênio contribui para a libido e desempenho sexual em homens. Por exemplo, 202 homens saudáveis que receberam um análogo de hormônio liberador de gonadotropina (GnRH) para inibir a produção de andrógenos endógenos tiveram perda do impulso sexual e da função erétil. Estes homens receberam então uma reposição de testosterona sem ou com um inibidor de aromatase (anastrozol) durante 16 semanas. Embora a administração de testosterona tenha melhorado significativamente estas funções, a adição do inibidor da aromatase atenuou a melhoria tanto na libido como nas erecções penianas (29).
É bem reconhecido que a formação de óxido nítrico (NO) nos vasos sanguíneos penianos é necessária para vasodilatação e erecção (30). O estrogênio atuando tanto em ERα quanto em ERβ estimula fortemente várias isoformas da enzima NO sintase para produzir NO em células endoteliais e outras células vasculares (31-33), o que pode explicar a disfunção erétil associada à perda da produção de estradiol a partir da testosterona. Uma vez que a produção de NO é prejudicada pela doença arterial peniana, como na diabetes, talvez o estrogênio não possa mais promover vasodilatação, já que o esteróide sexual parece prevenir a doença arterial precoce em modelos de camundongos. Assim, o estradiol nos homens funciona tanto no cérebro (libido) quanto nas gônadas (ereção) para modular a reprodução masculina.
CNS. Estudos em animais e em humanos demonstraram que as ações do estrogênio no SNC desempenham papéis críticos na agressão e no comportamento sexual em machos, muito provavelmente devido à produção local de estradiol pela aromatase. Por exemplo, o tratamento dos macacos com inibidores da aromatase leva à diminuição da motivação sexual e das ações ejaculatórias (34). Homens humanos com mutações da aromatase têm diminuído a libido e reduzido o comportamento sexual, apesar dos altos níveis de testosterona, e o tratamento com estrogênio aumenta a libido e a atividade sexual (35). Da mesma forma, como mencionado, a reposição de testosterona na presença de um inibidor da aromatase em homens hipogonadais leva a uma diminuição apenas parcial da função sexual em comparação com a reposição de testosterona (29). Curiosamente, a expressão da aromatase é abundante em numerosos núcleos cerebrais tanto de mulheres como de homens (36, 37), e a produção local de estradiol nessas regiões parece ser crítica na mediação de comportamentos agressivos e sexuais. Por exemplo, modelos de ratos com deficiência de aromatase mostraram que suas ações no hipotálamo e na amígdala são importantes para a agressão masculina (38, 39). Além disso, ratos masculinos sem expressão AR no SNC ainda exibem ações sexuais e territoriais masculinas (40), indicando que a aromatização dos andrógenos aos estrogênios, seguida pelas ações dos estrogênios nas ERs, desempenha um papel essencial no que se pensa ser comportamentos “masculinos”.
Finalmente, o estrogênio pode desempenhar um papel crítico no cérebro masculino além de suas ações no comportamento sexual e agressivo. A produção local de estradiol no cerebelo masculino parece ser importante para a adaptação do reflexo vestibular-ocular (41), que coordena os movimentos dos olhos e da cabeça para ajudar a estabilizar a visão. O estrogênio também melhora a memória espacial nas fêmeas via hipocampo ERα, mas através de ERβ no hipocampo de ratos machos (42). Estes estudos indicam que a produção e ações do estrogênio no SNC são diversas e que mais processos mediados pelo estrogênio provavelmente serão descobertos.
Gordura e a síndrome metabólica. Homens com mutações da aromatase freqüentemente apresentam colesterol HDL baixo, colesterol LDL alto, triglicerídeos e gordura visceral aumentados e homeostase da glicose comprometida (8, 24). Essas anormalidades lipídicas são revertidas pelo tratamento com estrogênio (8). Homens com deficiência de aromatase e o indivíduo previamente discutido com uma mutação em ERα mostram função endotelial reduzida e aterosclerose prematura, incluindo a formação de placas. A reposição de estrogênio resolveu essas condições em um indivíduo (24). A esteatose hepática relatada em vários destes homens pode ser o resultado de triglicérides elevados (24).
Gordura visceral aumentada tem sido notada em muitos dos homens com aromatase ou mutações do ERα, assim como em homens jovens que receberam agonistas de GnRH para prevenir a síntese de testosterona. Neste último grupo, a suplementação com testosterona promoveu aumento da massa muscular e diminuição do desenvolvimento de gordura corporal, mas a inibição da formação de gordura visceral não foi observada quando a testosterona e o inibidor da aromatase anastrazole juntos foram administrados, sugerindo que o estrogênio medeia este resultado (29). O estrogênio inibe a formação de gordura visceral em mamíferos de várias maneiras. Mais notavelmente, em camundongos, o estrogênio através do ERα suprime o comprometimento das células-tronco pluripotentes com a linhagem adipócita (43). Como as ações da aromatase no tecido adiposo são a principal fonte de estrogênio circulante nos homens, parece que a sinalização local de estrogênio nos adipócitos pode desempenhar um papel importante na modulação de sua própria produção (44). O estrogênio também pode afetar diretamente o peso e a formação de gordura, regulando a entrada e a saída de energia. Em modelos de camundongos genéticos, a perda de ERα de regiões hipotalâmicas específicas resulta em ingestão excessiva de alimentos e diminuição do gasto energético (45). Além disso, estudos em camundongos deficientes em ERα demonstram que o estrogênio aumenta a ação da insulina no fígado, músculo e gordura tanto de homens quanto de mulheres (46).
Além de regular a sinalização da insulina, os estrogênios também modulam a função celular β no pâncreas. ERα em ilhotas pancreáticas suprime a síntese de ácidos graxos através da supressão mediada pelo STAT3 do gene de ácido graxo sintase em ratos machos, contribuindo para a prevenção da insuficiência celular de β (47). Em ambos os sexos de ratos com estreptozotocina deficiente em aromatase (que causa apoptose celular β), o estrogênio/ERα sustenta a secreção de insulina, mitigando a morte celular de β (48). O nuclear ERα no SNC ajuda a manter a sensibilidade insulínica em camundongos femininos, enquanto a perda do nuclear ERα prejudica a capacidade da glicose injetada na artéria carótida de estimular a regulação cerebral da secreção de insulina somente em camundongos masculinos (49). Estes achados indicam papéis para ERα para regular positivamente a homeostase glicêmica normal tanto em camundongos masculinos quanto femininos. Isto é consistente com a diminuição da homeostase da glicose em homens com mutações do gene da aromatase (9, 11). Entretanto, tanto nos modelos de deleção de ERα em camundongos quanto nos já mencionados homens, não há evidências de diabetes, indicando um papel regulador moderado para o receptor de esteróides sexuais.
Homens com deficiência de aromatase e o homem mutante de ERα também mostrou indicações da síndrome metabólica, incluindo a hipertensão arterial. A administração de estrogênio reverteu muitos desses distúrbios, incluindo melhorias na resistência à insulina e na intolerância à glicose (24). Curiosamente, os ratos ERβ-KO masculinos e femininos (especificamente C-ERβ-KO) tornam-se hipertensivos com o envelhecimento (32), sugerindo que essa isoforma de ER também pode contribuir para a normalização da pressão arterial. Em camundongos, a deleção de ERα confinada aos adipócitos resultou no aumento de marcadores de fibrose e inflamação no nicho de gordura, bem como na diminuição da homeostase glicêmica geral, efeitos que foram mais pronunciados em homens (50).
Em resumo, vários aspectos da síndrome metabólica estão claramente melhorados em modelos de doença em camundongos masculinos, mas, embora sugestivo, se isso se estende aos homens requer determinação adicional.
Câncer de próstata. Na próstata humana normal, tanto ERα como ERβ são expressos principalmente no estroma e no epitélio, respectivamente (51). O ERα é geralmente considerado como sendo proproliferativo em próstata normal e maligna, contribuindo para o desenvolvimento de lesões pré-malignas e câncer em modelos de roedores. Em contraste, ERβ mantém a diferenciação epitelial enquanto inibe a proliferação causada por ERα, promovendo assim o desenvolvimento normal e agindo pelo menos inicialmente como um supressor do desenvolvimento do câncer de próstata. Um estrogênio sintético, dietilstilbestrol (DES), foi utilizado para tratar com sucesso o câncer de próstata nos anos 60 e 70, suprimindo a produção de androgênio através do feedback sobre o eixo hipotálamo-hipófise (52). Entretanto, devido aos seus efeitos protrombóticos, um alto número de infartos do miocárdio resultou em pacientes tratados com SF. No entanto, estes estudos sugeriram que visar as ER no câncer de próstata poderia ser terapêuticamente vantajoso.
Testes clínicos usando um agonista ERα (53) ou um modulador selectivo de ER (54) não geraram evidências suficientemente impactantes para o tratamento do câncer de próstata para justificar estudos abrangentes sobre esta malignidade. Isto pode refletir a complexidade do ER nuclear trabalhando em conjunto com o AR nuclear de inúmeras formas, dependendo do estágio do tumor. Além disso, existem várias isoformas ERβ que têm funções tumor-supressoras ou promotoras de tumores (55). A troca da isoforma ERβ tem sido observada no câncer de próstata resistente à castração e metastático em homens, talvez explicando a dicotomia das ações da ERβ em vários tipos desta malignidade. Curiosamente, estudos recentes em humanos mostram que uma alta expressão do ERβ ocorre em muitos cânceres de próstata e se correlaciona com um prognóstico favorável (56), enquanto altos níveis de estradiol ou estrona estão significativamente associados a um tempo mais curto para o desenvolvimento de câncer de próstata resistente à castração, presumivelmente através de ações em ERα (57). Em ratos aromatase-KO, um agonista ERβ induz apoptose de células estromais, luminais e epiteliais dentro da próstata. Os agonistas para este receptor também induzem apoptose em estroma e células epiteliais progenitoras usando tecidos de Gleason-7 xenograft derivados de pacientes em camundongos. Este processo é mediado por TNF-α-mediated upregulation of caspase-8 (58). Percebendo a importância das ER na próstata, paradigmas intervencionistas continuam a ser desenvolvidos.