Role of estrogen-related receptor type alpha (ERR α) in rodent Leydig cells.

Sygnalizacja estrogenowa z udziałem wewnątrzkomórkowych klasycznych receptorów estrogenowych ERα i ERβ została dobrze poznana i scharakteryzowana w układzie rozrodczym samca. W ostatnich latach szczególną uwagę zwraca się na rolę receptorów pokrewnych receptorom estrogenowym (ang. estrogen-related receptors) ERRα, ERRβ i ERRγ w kontroli wielu procesów fizjologicznych różnych narządów. ERRs wykazują wysokie podobieństwo w strukturze molekularnej do ERs. W związku, z czym sugeruje się, że ERRs są włączone bezpośrednio i pośrednio w sygnalizację przez estrogeny. Z badań wynika także, że ERRs są zaangażowane w procesy nowotworzenia różnych tkanek. Jednakże rola ERRs w fizjologii rozrodu nie została dotychczas poznana. W niniejszej pracy zbadano rolę ERRα w utrzymaniu struktury i regulacji funkcji komórek Leydiga nornicy rudej (Myodes glareolus). Nornica ruda jest bardzo dobrym modelem wykorzystywanym do badań fizjologii układu rozrodczego, gdyż wykazuje sezonowe zmiany w poziomie hormonów steroidowych. Zwierzęta hodowane w dwóch reżimach świetlnych LD (ang. long day) oraz SD (ang. short day) otrzymywały dootrzewnowo selektywnego antagonistę ERRα (XCT 790) w dawce 50 μg/kg masy ciała, 6 dawek, co drugi dzień. Po farmakologicznym zablokowaniu ERRα zbadano ekspresję i immunolokalizację receptora dla lutropiny (ang. lutropin receptors) LHR, białka natychmiastowo regulującego steroidogenezę (ang. steroidogenic acute regulatory proten) StAR oraz białka translokacyjnego (ang. translocator protein) TSPO, które są zaangażowane w proces steroidogenezy. Z użyciem technik mikroskopii świetlnej i transmisyjnej oceniono wpływ antagonisty ERRα na strukturę tkanki interstycjalnej oraz ultrastrukturę komórek Leydiga. Ponadto, zbadano poziom hormonów steroidowych testosteronu i estradiolu. Badania zostały przeprowadzone przy użyciu barwienia immunohistochemicznego (IHC), Western Blott (WB), techniki radioimmunologicznej (RIA) oraz technik mikroskopii świetlnej i transmisyjnej (TEM). Analiza histologiczna jąder nornicy rudej wykazała istotny statystycznie (p<0.05*) rozrost tkanki interstycjalnej w grupie XCT 790 LD i SD. Zablokowanie ERRα nie zaburzyło struktury kanalika plemnikotwórczego oraz procesu spermatogenezy. Analiza ultrastrukturalna komórek Leydiga wykazała zmiany w siateczce wewnatrzplazmatycznej. Antagonista ERRα spowodował wzrost ekspresji LHR (p<0.05*, p<0.01**) oraz TSPO (p<0.01**) w obu grupach LD i SD natomiast ekspresja StAR była obniżona (p<0.01**) z wyjątkiem grupy SD XCT 790. XCT 790 także znacząco obniżył (p<0.01**) poziom estradiolu i testosteronu (p<0.05*) w jądrach nornicy rudej. W niniejszej pracy po raz pierwszy wykazano, że ERRα związany jest z utrzymaniem prawidłowej struktury tkanki interstycjalnej jąder. ERRα wpływa na aktywność steroidogenną komórek Leydiga, która związana jest z utrzymaniem prawidłowego poziomu androgenów i estrogenów w układzie rozrodczym samca.

Estrogen signaling via intracellular classical estrogen receptors ERα and ERβ has been well known and characterized in the male reproductive system. In recent years, particular attention is focused on the role of estrogen- related receptors ERRα, ERRβ and ERRγ in the control of many physiological processes of various organs. ERRs show high structural similarity to ERs. Therefore, it is suggested that ERRs are directly and indirectly involved in estrogen signal transmission. The studies also shows that ERRs are involved in the process of cancer initiation and progression of various tissues. Nonetheless, the role of ERRs in reproductive physiology has not yet been discovered.The aim of the study was to investigate the role of ERRα in maintenance the structure and regulation of Leydig cells functions of adult bank voles (Myodes glareolus). Bank voles are seasonally breeding animals which are a useful model for studies of male reproduction because it shows seasonal changes in the level of sex hormones. The bank voles kept under long (LD) and short (SD) photoperiod received intraperitoneal injections of selective ERRα antagonist (XCT 790) at a dosage 50μg/kg body weight, six doses every other day. After pharmacological blockage of ERRα the expression and immunolocalization of lutropin receptor (LHR), translocator protein (TSPO) and steroidogenic acute regulatory protein (StAR) involved in steroidogenesis was examined. Using the light and transmission microscopy techniques the effect of the ERRα antagonist on the structure of the interstitial tissue and the ultrastructure of Leydig cells was evaluated. Moreover steroid hormone levels of testosterone and estradiol were examined. The studies were performed using immunohistochemical staining (IHC), Western Blott (WB), radioimmunoassay (RIA) as well as light and transmission microscopy (TEM) techniques. Histological analysis of the bank voles testes showed statistically significant (p <0.05 *) increase of interstitial tissue in both LD and SD males. Blockage of ERRα no effect on seminiferous epithelium structure and full spermatogenesis was observed. Ultrastructural analysis of Leydig cells revealed alterations in the endoplasmic reticulum structure. Treatment with XCT 790 significantly increased proteins expression LHR (p <0.05 *, p <0.01 **) and TSPO (p <0.01 **) in both groups SD and LD but expression of StAR was decreased (p <0.01 **) exception SD XCT 790 males. In addition, XCT 790 significantly reduced intratesticular (p <0.01 *) estradiol and testosterone (p<0.05) concentrations in bank voles. For the first time in this study was shown that ERRα is involved in maintenance the normal structure of the interstitial tissue and affects steroidogenic activity of Leydig cells which are responsible for the proper level sex hormone secretion in male reproductive system.