Regulation of human aromatase gene expression in adipose tissue - Martínez-Chacón, Gabriela (My University, 2020)
The conversion of androgens to estrogens is catalyzed by the aromatase enzyme, the product of the CYP19A1 gene, in gonads and peripheral tissues. Estrogens produced in the white adipose tissue (WAT) are postulated to play a central role in the development of postmenopausal breast cancer in women and male obesity-related secondary hypogonadism (MOSH). Obesity-related WAT inflammation is considered one of the main driving forces of excessive aromatization in WAT. Regulation of CYP19A1 gene in WAT involves the activation of the glucocorticoiddependent promoter I.4 and the balanced action of local inducers and repressors. This process is complex, and the mechanism behind the link between adiposity, WAT inflammation and excessive aromatization are not well understood. By using the aromatase reporter (hARO-Luc) mouse model and primary adipose stromal cells (ASCs) and adipose tissue samples, two factors, interleukin 10 (IL-10), an anti-inflammatory cytokine, and CC chemokine ligand 2 (CCL2), a proinflammatory chemokine, were found to modulate aromatase gene expression. While IL-10 acts as a suppressor of CYP19A1 via PI.4, CCL2 stimulates this process in ASCs. This was confirmed in vivo in hARO-Luc mouse model, where obesity-related increase in the expression of aromatase reporter in WAT associated with lower IL-10 and/or higher CCL2 levels. Moreover, subcutaneous fat from obese women expresses significantly higher CCL2 and CYP19A1 mRNA levels. As a further proof-of-concept, we showed that attenuation of WAT inflammation by anti-oxidative plant polyphenols in diet is associated with decrease in aromatase reporter expression in hARO-Luc males. In vitro studies confirmed that polyphenols modulate the expression of CYP19A1 in stromal cells. Overall, these results may bring valuable insights into the mechanisms driving aromatase gene expression in WAT in postmenopausal women and men, as well as new approaches for the prevention of breast cancer.

Aromataasientsyymi katalysoi estrogeenituotannon viimeistä vaihetta, jossa androgeenit muuntuvat estrogeeneiksi. Aromataasigeeni (CYP19A1-geeni) ilmentyy erityisesti sukupuolirauhasissa, mutta myös lukuisissa muissa kudoksissa, kuten rasvassa ja aivoissa. Valkoisessa rasvakudoksessa tuotettujen estrogeenien oletetaan vaikuttavan keskeisesti rintasyövän kehitykseen vaihdevuosi-iän ohittaneilla naisilla ja miehillä lihavuuteen liittyvän sekundaarisen hypogonadismin kehittymiseen. Lihavuuteen liittyvää valkoisen rasvakudoksen tulehdusta pidetään merkittävänä paikallista aromatisaatiota lisäävänä tekijänä. Muutokset tulehdusta edistävien ja hillitsevien tekijöiden pitoisuuksissa lisäävät aromataasientsyymin tuotantoa valkoisessa rasvakudoksessa aktivoimalla CYP19A1-geenin ilmentymistä. Ihmisen aromataasigeenin ilmentymistä säätelevät hyvin monet eri tekijät lukuisten kudosspesifisten promoottereiden välityksellä. Rasvakudoksessa aromaasigeenin ilmentymistä säädellään mm. glukokortikoidiriippuvaisen promotterin I.4 kautta. Säätelymekanismi on hyvin monimutkainen ja huonosti tunnettu. Tässä työssä käytettiin naisten rinnan rasvan välikudoksesta eristettyjä mesenkymaalisia soluja, rasvakudosnäytteitä, sekä siirtogeenistä ihmisen aromataasigeenin säätelyalueen raportoijahiirimallia (hARO-Luc). Työssä osoitettiin, että tulehdusta hillitsevä sytokiini interleukiini 10 (IL-10) sekä tulehdusta edistävä CC kemokiini ligandi 2 (CCL2) muokkaavat CYP19A1-geenin ilmentymistä rasvakudoksessa. Rinnan välikudoksen soluissa IL-10 vähensi I.4. promoottorin kautta välittyvää CYP19A1- ilmentymistä kun taas CCL2 lisäsi sitä. Tulos vahvistettiin in vivo hARO-Luc hiirissä osoittaen, että lihavuuteen liittyvä lisääntynyt aromataasiraportoijan ilmentyminen rasvakudoksessa oli yhteydessä kudoksen vähentyneeseen IL-10-pitoisuuteen ja lisääntyneeseen CCL2 pitoisuuteen. Myös lihavien naisten ihonalaisen rasvan näytteissä CYP19A1 ja CCL2 ilmentyivät enemmän kuin vastaavissa normaalipainoisten naisten näytteissä. Lisäksi osoitimme, että rehun antioksidatiiviset kasvipolyfenolit vähensivät valkoisen rasvan matala-asteista tulehdusta ja aromataasiraportoijan ilmentymistä hARO-Luc koirashiirissä, mikä vahvistaa havaintoa rasvakudoksen tulehduksen ja CYP19A1-ilmentymisen välisestä yhteydestä. In vitro tutkimuksemme osoittivat, että kasvien polyphenolit muokkaavat CYP19A1-geenin ilmentymistä rasvan välikudoksen soluissa. Tulokset auttavat ymmärtämään aromataasigeenin ilmentymisen säätelymekanismeja miesten ja vaihdevuosi-iän ohittaneiden naisten rasvakudoksessa ja saattavat tarjota uusia keinoja rintasyövän ehkäisyyn.