Die Rolle von Steroidsulfattransportern für die humane plazentare Östrogensynthese

Abstract

Die humane Plazenta bildet hohe Mengen an Östrogenen und bezieht hierzu Vorstufen aus dem fetalen und maternalen Blut. Ort der plazentaren Östrogensynthese ist der Synzytiotrophoblast, ein Synzytium, das die Chorionzotten bedeckt und den Stoffaustausch zwischen Fetus und Mutter bestimmt. Wichtige Östrogenvorläufer sind die sulfatierten Steroide Dehydroepiandrosteron-3-sulfat (DHEAS) und 16alpha-OH-DHEAS, die für den Zelleintritt aufgrund ihrer Sulfatgruppe auf die Aufnahme durch Transporter angewiesen sind. Ziel dieser Arbeit war es, die Rolle der Steroidsulfattransporter SOAT (SLC10A6), OAT4 (SLC22A11) und OATP2B1 (SLCO2B1) für die plazentare Östrogensynthese zu untersuchen. SOAT wurde im Synzytiotrophoblasten mit einer verstärkten Lokalisation an der apikalen Membran nachgewiesen, die im direkten Kontakt zum maternalen Blut steht. Er kann somit sulfatierte Steroide, wie DHEAS, aus dem mütterlichen Blut aufnehmen, die anschließend im Synzytiotrophoblasten zu Östrogenen metabolisiert werden. Außerdem wurde SOAT im Kapillarendothel der Chorionzotten detektiert und könnte hier die Aufnahme von DHEAS und 16alpha-OH-DHEAS aus dem fetalen Blut vermitteln. Beide werden in einem nächsten Schritt von den bereits in der basalen Membran des Synzytiotrophoblasten bekannten Transportern OAT4 und OATP2B1 aufgenommen und im Synzytiotrophoblasten zu Östrogenen metabolisiert.16alpha-OH-DHEAS wird fast ausschließlich vom Fetus gebildet und in der Plazenta in Estriol umgewandelt. In dieser Arbeit wurde 16alpha-OH-DHEAS als Substrat der Transporter SOAT und OAT4 identifiziert, die wie oben beschrieben den Weg dieses Steroids aus dem fetalen Blut ins Kapillarendothel der Zotten und in den Synzytiotrophoblasten ebnen könnten. Die Chorionkarzinomzelllinie JEG-3 wurde als Modell für die endokrinologischen Eigenschaften der Plazenta herangezogen und sollte Aufschluss über die Rolle der genannten Transporter für die plazentare Östrogensynthese geben. Hierzu wurden JEG-3-Zellen stabil mit den Transportern SOAT und OATP2B1 transfiziert. Die stabile Transfektion mit OAT4 war nicht erfolgreich. Es zeigte sich, dass die Estradiolsynthese in JEG-3-Zellen aufgrund des geschwindigkeitsbegrenzenden Enzyms Aromatase limitiert ist. Die einzelnen Transporter in den stabil transfizierten Zelllinien führten teilweise zwar zu einer erhöhten Aufnahme von DHEAS und E1S, diese resultierte allerdings nicht in einer erhöhten Estradiolsynthese. Unerwarteterweise zeigten die stabil transfizierten SOAT-JEG-3-Zellen sogar eine verminderte Estradiolsynthese im Vergleich zu den Kontrollzellen, was auf Beeinträchtigungen von Enzymsystemen in den stabilen Zelllinien hindeutet. Dieses Modell war daher nur bedingt geeignet, um den Einfluss verschiedener Steroidsulfattransporter auf die plazentare Östrogensynthese zu untersuchen. Die Versuche offenbarten allerdings eine 16alpha-Hydroxylasefähigkeit von JEG-3-Zellen gegenüber den Substraten DHEA und DHEAS, die zur Bildung von 16alpha-OH-DHEA und 16alpha-OH-DHEAS führte. Die Expression der entsprechenden Enzyme CYP3A4 und CYP3A7 in JEG-3-Zellen wurde in einer qRT-PCR gezeigt. Ob dieses Ergebnis auf die Plazenta übertragen werden kann, ist jedoch fraglich; eine 16alpha-Hydroxylasefähigkeit konnte dort bisher noch nicht nachgewiesen werden. The human placenta produces high amounts of estrogens and obtains precursors from fetal and maternal blood. Placental estrogen synthesis is located in the syncytiotrophoblast, a syncytium that covers the placental villi and determines the exchange of substances between fetus and mother. Important precursors are dehydroepiandrosterone-3-sulfate (DHEAS) and 16alpha-OH-DHEAS that depend on carrier-mediated uptake into cells due to their sulfate group. Aim of this project was to examine the role of the steroid sulfate carriers SOAT (SLC10A6), OAT4 (SLC22A11) and OATP2B1 (SLCO2B1) for placental estrogen synthesis.SOAT was detected in the syncytiotrophoblast with an increased localization at the apical membrane that is in direct contact to maternal blood. Therefore, SOAT can mediate uptake of steroid sulfates, like DHEAS, from maternal blood that are subsequently metabolized to estrogens by the syncytiotrophoblast. Furthermore, SOAT was localized in the vascular endothelium of placental villi suggesting uptake of DHEAS and 16alpha-OH-DHEAS from fetal blood. Both are consecutively taken up at the basal membrane of syncytiotrophoblasts by OAT4 and OATP2B1, which have already been localized at this side of the syncytiotrophoblast.16alpha-OH-DHEAS is almost exclusively synthesized by the fetus and metabolized to estriol by the placenta. In this study 16alpha-OH-DHEAS was identified as substrate of the carriers SOAT and OAT4. Both carriers pave the way from fetal blood to vessel endothelium and syncytiotrophoblast as described above.The choriocarcinoma cell line JEG-3 was used as a model for endocrinological traits of the placenta and was supposed to elucidate the role of the different carriers for placental estrogen synthesis. For this purpose, JEG-3 cells were stably transfected with the carriers SOAT and OATP2B1. The stable transfection with OAT4 was not successful. It was shown that estradiol synthesis by JEG-3 cells was limited due to the rate-limiting enzyme aromatase. Though transporters mediated in parts increased uptake of DHEAS and E1S, estrogen synthesis was not increased. Unexpectedly, SOAT-JEG 3 cells even exhibited decreased estradiol synthesis compared to control cells, which suggests impaired enzyme systems in the stably transfected cell lines. Therefore, this model was only of limited suitability for examining the impact of each carrier on placental estrogen synthesis. Nevertheless, experiments revealed JEG-3 cells to hydroxylate DHEA and DHEAS to 16alpha-OH-DHEA and 16alpha-OH-DHEAS, respectively. Expression of the required enzymes CYP3A4 and CYP3A7 in JEG-3 cells was verified by qRT-PCR. However, if this result can be transferred to the placenta is questionable as the ability to hydroxylate carbon 16 of steroids has not yet been proven for the placenta.