Der findes tre gonadotrofe hormoner: Der findes tre gonadotrofoniske hormoner: Follikelstimulerende hormon (FSH) og luteiniserende hormon (LH), der produceres af den forreste hypofyse, og humant choriongonadotropin (hCG), der produceres af placenta-trofoblasterne. Ud over at stimulere gonadal steroidogenese og gametogenese har disse hormoner en stimulerende virkning på proliferationen af deres målceller. Det er derfor muligt, at gonadotrofiner kan deltage i initieringen eller den efterfølgende vækst af tumorer, der opstår i deres målorganer.
Der findes tre gonadotrofe hormoner: follikelstimulerende hormon (FSH) og luteiniserende hormon (LH), der produceres af den forreste hypofyse, og humant choriongonadotrofin (hCG), der produceres af placentatrophoblaster. Ud over at stimulere gonadal steroidogenese og gametogenese har disse hormoner en stimulerende virkning på proliferationen af deres målceller. Det er derfor muligt, at gonadotrofiner kan deltage i initieringen eller den efterfølgende vækst af tumorer, der opstår i deres målorganer. Granulosa- og Sertoli-celler i æggestokkene og testiklerne er de klassiske målceller for FSH, mens theca-, granulosa- og lutealceller i æggestokkene og Leydigceller i testiklerne er de klassiske målceller for LH. Gonadotropinvirkningen i æggestokkene og testiklerne kan derfor enten være direkte eller via parakrine forbindelser, der reagerer på gonadotropinstimulering. Nylige fund af gonadotropinreceptorer i normale og tumorøse ekstragonadale væv har udvidet disse hormoners tumorigene potentiale uden for deres klassiske virkeområder i gonaderne.1,2 Formålet med denne gennemgang er at give et kort resumé af de aktuelle oplysninger om gonadotropiners rolle i gonadal og ekstragonadal tumorigenese. Ovarietumorer
Ovariecancer er den hyppigste dødsårsag som følge af gynækologiske kræftformer på verdensplan.3 Ætiologien er fortsat uklar, men den er sandsynligvis multifaktoriel. Da æggestokkene er det bedst karakteriserede og fysiologisk set det eneste ubestridte mål for gonadotropinvirkningen hos kvinden, er det naturligt, at tumorigenese i dette organ er blevet sat i forbindelse med deres virkning. De foreliggende data er på den ene side baseret på epidemiologiske undersøgelser af gonadotropinniveauer og forekomsten af kræft i æggestokkene og på den anden side på laboratorieundersøgelser, der påviser gonadotropinreceptorekspression og -virkninger i tumorvæv og -celler.
Epidemiologiske data om gonadotropinniveauer og æggestokkræft
“Gonadotropin-teorien” om oprindelsen af æggestokkræft har eksisteret i lang tid, men på grund af de varierende beviser er den fortsat hypotetisk og kontroversiel4,5 . Både forhøjede endogene niveauer af gonadotrofiner under forhold som postmenopause, uophørlige ægløsninger og polycystisk ovariesyndrom og eksponering for eksogene gonadotrofiner under infertilitetsbehandling er blevet forbundet med en øget risiko for æggestokkræft. Et vigtigt forbehold for at nå frem til gyldige konklusioner er, at det har været vanskeligt at skelne mellem gonadotropinernes virkninger og virkningerne af patienternes basale fænotype; infertilitet i sig selv er en uafhængig risikofaktor for æggestokkræft.
Den seneste undersøgelse om dette emne blev udført i Sverige5 på 2 768 kvinder, der mellem 1961 og 1975 blev behandlet med gonadotropiner eller clomifencitrat, idet sidstnævnte inducerede en stigning i den endogene gonadotropinsekretion. Der blev ikke fundet nogen generel stigning i hyppigheden af invasive ovariecancer, men hos kvinder, der blev behandlet på grund af ikke-ovulatoriske lidelser, var risikoen forhøjet (odds ratio 5,89, 95 % konfidensinterval 1,91-13,75), og risikoen var højere med clomifen end med gonadotrofiner. Selv om forfatterne understreger forsigtighed i fortolkningen af resultaterne, mener de, at yderligere forskning i den langsigtede sikkerhed ved moderne hormonelle infertilitetsbehandlinger er berettiget. Dette er især vigtigt i lyset af de nuværende gonadotropinbehandlinger i forbindelse med in vitro-befrugtning (IFV), hvor de anvendte hormondoser er meget højere end i den svenske undersøgelse, som var baseret på historiske data.
Ud over behandling med eksogene gonadotropiner omfatter andre potentielle måder, hvorpå gonadotropiner kan være involveret i ovarietumorigenese, den mulige rolle af normale eller postmenopausalt forhøjede endogene gonadotropinniveauer6 , og muligheden for, at undertrykkelse af endogen gonadotropinsekretion kunne tilbyde en behandlingsmulighed. Epidemiologiske data, herunder den rolle, som oral prævention, graviditet og muligvis amning spiller, der alle undertrykker en kvindes eksponering for LH og FSH, understøtter en sammenhæng mellem gonadotropinniveauer og æggestokkræft.7 Casekontrolundersøgelser om den prognostiske værdi af prædiagnostiske FSH-koncentrationer for risikoen for æggestokkræft gav imidlertid negative beviser og viste både hos præ- og postmenopausale kvinder, at høje FSH-niveauer rent faktisk kunne være beskyttende.8-10 Disse data er i overensstemmelse med konstateringen af en sammenhæng mellem hormonerstatningsterapi (HRT) og øget risiko for æggestokkræft, fordi gonadotropinniveauerne også undertrykkes i denne tilstand.11 Gonadotropinerne kan således være involveret i patogenesen for æggestokkræft, men på den modsatte måde end oprindeligt foreslået. Hvordan FSH kan være beskyttende, vides ikke, men det kunne være et tegn på lavere endokrin aktivitet i æggestokke med lavere risiko. På den anden side kunne den øgede risiko for gonadotropinsuppression ved HRT også tyde på en aktiv beskyttende rolle for FSH.
Samlet set er sammenhængen mellem infertilitetsbehandlinger med gonadotropiner og æggestokkræft fortsat omstridt og svag12 , og det samme gælder de associerende data om den rolle, som endogene gonadotropinniveauer spiller9,10,13 .
In vitro-data om gonadotropinvirkninger på ovariecancer
Kan vi udlede nyttige oplysninger om gonadotropiners rolle fra in vitro-data om normale ovarieoverfladeepitelceller (OSE) og deres maligne former? OSE er oprindelsesstedet for de fleste maligniteter i æggestokkene, og det anses ikke for at være et klassisk mål for gonadotrofiner (de klassiske mål er granulosaceller for FSH og theca- og lutealceller for LH). Ikke desto mindre udtrykker normale og maligne OSE-celler begge former for gonadotrofinreceptor14-17 , men resultaterne vedrørende disse hormoners virkninger på OSE-vækst har været varierende og modstridende. Omkring halvdelen af de primære OSE-tumorer udtrykker en eller begge gonadotropinreceptorer (se tabel 1).18 FSH og LH har vist sig at stimulere thymidinindbygning af OSE-celler, at aktivere den klassiske cykliske adenosinmonofosfat (cAMP)-signalvej for gonadotropiner og at hæmme apoptose.16,19,20 I OSE-celler opregulerer begge gonadotrofiner også ekspressionen af receptorer for epidermal og vaskulær endothelial vækstfaktor, som er vigtige mediatorer for stimulering af celleproliferation og tumorangiogenese21 .-23 Desuden har hCG vist sig at være antiapoptotisk, muligvis gennem opregulering af ekspression af insulinlignende vækstfaktor 1.24Overekspression af FSH-receptorer i OSE-celler har vist sig at øge deres vækst og at aktivere potentielt onkogene signalkaskader.25,26 Yderligere beviser for direkte FSH-effekter på OSE blev fundet i genekspressionsprofilering, men det er fortsat uklart, om den ændrede genekspression er tegn på undertrykkelse eller stimulering af cellevækst.27 Samlet set viser de mange in vitro-fund vækststimulerende, antiapoptotiske og angiogene virkninger af gonadotrofiner på normale og maligne OSE-celler. Sammenhængen mellem disse in vitro-fund og kliniske observationer af human ovariecancer er dog stadig svag.
Terapeutisk virkning af gonadotropinablation ved ovariecancer
En nylig gennemgang opsummerede resultaterne af gonadotropinsuppression med GnRH-agonister ved refraktær eller recidiverende epithelial ovariecancer.28 I disse 11 små forsøg (i alt n=369) varierede responsraten mellem 0 og 22 %. Det blev konkluderet, at gonadotropinfrigivende hormonagonister (GnRH-agonister) kan give en beskeden effekt som salvage therapy hos patienter med recidiverende sygdom, og i nogle tilfælde kan de give en langsigtet stabilisering af sygdommen. De nye GnRH-antagonister kan give en mere effektiv behandling på grund af deres mere effektive undertrykkelse af FSH29 , men der foreligger endnu ingen data om en sådan behandling.
Kønsstrømscelletumorer, herunder granulosacelletumorer (GCT), er en lille undergruppe af ovarietumorer, hvoraf GCT er den mest almindelige form (ca. 5 % af ovariecancerne). Da normale granulosaceller er mål for gonadotrofins virkning, er det muligt, at GCT også kan reagere direkte på gonadotrofiner. Genekspressionsprofilering af granulosaceller viser faktisk gonadotrofin-induceret opregulering af gener med onkogent potentiale.30 De få små behandlingsforsøg med GnRH-agonister til undertrykkelse af gonadotrofinsekretion har imidlertid givet beskedne resultater.31-34 Mærkeligt nok er denne logiske behandlingsmodalitet for GCT’er ikke blevet undersøgt i vid udstrækning.
Det bedste bevis for gonadotrofinteorien om patogenese af ovariecancer ville være et positivt terapeutisk respons på gonadotrofinablationsterapi. Desværre har resultaterne af de kliniske behandlingsforsøg med GnRH-analoger enten alene eller i forskellige behandlingskombinationer i bedste fald været lovende.35-38 Hvis gonadotrofinteorien holder stik, spiller gonadotrofinerne højst sandsynligt en rolle i den indledende induktion og den tidlige vækst af tumorerne. Når de imidlertid har nået det stadium, hvor de kan diagnosticeres, kan gonadotrofinafhængigheden allerede være forsvundet, og gonadotrofinablation er muligvis ikke længere effektiv.
En anden strategi til udnyttelse af gonadotrofinreceptorekspression i ovarietumorer har været at bruge den som lokkedue til at målrette gonadotrofinmolekyler, der er bundet med terapeutiske forbindelser til tumorcellerne. Der er i dyreforsøg gjort vellykkede forsøg med hCG- doxorubicin39 og hCG-hecat40 konjugater. Disse lovende resultater afventer verifikation under kliniske forhold.
Sammenfattende kan man sige, at på trods af den ubestridte ekspression af gonadotropinreceptorer i en stor del af ovariecancercellerne, både af overfladeepithelial og kønsstrengstromal oprindelse, samt de dokumenterede virkninger af gonadotropiner in vitro på forskellige onkogene og antiapoptotiske signalveje, har resultaterne af gonadotropin-ablationsterapier været beskedne. Hvis gonadotrofiner er vigtige for patogenesen af ovarietumorer, synes de at være vigtigere i de indledende faser af processen. Senere, når tumorerne er diagnosticeret og behandlet, kan gonadotrofinafhængigheden være forsvundet. Selv om ovariecancer er en endokrin relateret malignitet, og gonadotrofiner kan spille en vis rolle i dens patogenese, er de mest kritiske hormonelle mehanismer i dens patogenese stadig uklare. Mærkeligt nok findes der ingen data om ekspression af gonadotrofinreceptorer i humane testikeltumorer. Ekstragonadodale tumorer
Flere normale og tumorøse ekstragonadale væv udtrykker gonadotropinreceptorer, især receptorer for LH/hCG.1,18 Det er derfor naturligt, at der er blevet foreslået direkte gonadotropinvirkninger på disse tumorer samt gonadotropinablation til behandling af disse tumorer. Disse resultater forvirres imidlertid ofte af, at det, der synes at være en direkte gonadotropinvirkning, i virkeligheden sker gennem gonadotropinstimuleret gonadal steroidogenese.
Uterintumorer
Flere undersøgelser har påvist ekspression af LH/hCG-receptorer (LHCGR) i normal endometrium, myometrium, uteruskar og æggelederne.1 Endometriecancer udtrykker LHCGR både på messenger RNA (mRNA) og proteinniveau (se tabel 2), og en undersøgelse har endda påvist LH-afhængig tumorcelleinvasion in vitro.41 Da disse tumorer også udtrykker hCG-underenhederne,42 er det muligt, at der i det mindste i en undergruppe af dem findes et autokrint hCG/LHCGR-kredsløb, der stimulerer cellevækst. Arcangeli et al.43 gennemgik for nylig de eksisterende syv undersøgelser af behandling af endometriecancer med GnRH-agonister og konkluderede, at resultaterne er modstridende. På grund af den store variabilitet i niveauet af LHCGR-ekspression opstillede forfatterne den hypotese, at kun patienter med høje receptorniveauer kunne drage fordel af gonadotropinsuppressionsbehandling. På den anden side kunne undertrykkelse af endogene gonadotrofiner være ineffektiv på grund af muligheden for autokrin LHRGR-stimulering gennem tumorvævsudtrykt hCG, hvilket kræver virkning af et antagonistisk gonadotrofinmolekyle.
Brysttumorer
LHCGR har vist sig at være udtrykt i normalt og neoplastisk brystvæv44,45 og i brystkræftcellelinjer44,46 .-48 På grund af den beskyttende effekt af paritet på brystkræft er graviditetshormoner, herunder hCG, blevet anset for at have en beskyttende effekt. I modsætning til de tumorigene virkninger af gonadotropiner på flere andre organer viser de fleste observationer, at hCG har væksthæmmende og apoptotiske virkninger i humane brystkræftceller.49 Den kliniske betydning af disse fund er usikker, fordi en nylig systematisk undersøgelse af 1 551 prøver af brystkræftvæv og 42 brystkræftcellelinjer ved kvantitativ reverse transkriptase-polymerase-kædereaktion (RT-PCR) viste, at deres LHCGR-ekspressionsniveauer enten var ikke påviselige eller meget lave.50 På grundlag af denne undersøgelse synes det derfor usandsynligt, at LH eller hCG har en direkte virkning på humant brystvæv, hvad enten det er normalt eller malignt, og gonadotrofinernes rolle, herunder virkningen af hCG under graviditet, i biologien af normalt eller malignt brystvæv er mere sandsynligt indirekte gennem virkninger på ovariefunktionen. HCG’s rolle i tumorigenese diskuteres mere detaljeret nedenfor.
Prostatatumorer
Humant benign prostatahyperplasi og prostatakræftvæv udtrykker LHCGR og FSHR (se tabel 2). Ekspressionen af FSHR er især af interesse, fordi den nuværende endokrine standardbehandling af prostatacancer med GnRH-agonister kun undertrykker LH, mens der sker en genopblussen af FSH-niveauerne efter et indledende fald51 . Hvis disse receptorer er funktionelt vigtige, hvilket i øjeblikket ikke er kendt, kan GnRH-antagonistbehandling vise sig at være mere effektiv, fordi den giver en konstant undertrykkelse af begge gonadotrofiner.29Nyretumorer
Normalt binyrebarkvæv udtrykker LHCGR, og binyrerne er det ekstragonadale væv med det stærkeste bevis for funktionelt betydningsfulde direkte gonadotrofinvirkninger.52 LHCGR-ekspression er blevet påvist i forskellige typer af binyretumorer, herunder adrenokortikotrofisk hormon (ACTH)-uafhængig makronodulær hyperplasi, aldosteronproducerende binyrebarkadenom og graviditetsassocieret Cushings syndrom med binyrebarkadenom eller -karcinom (se tabel 2). GnRH-behandling har vist sig at have en positiv terapeutisk effekt på nogle af disse tumorer53 , hvilket beviser den funktionelle betydning af denne ektopiske receptorekspression. Det kan endda være muligt, at toppunktet i forekomsten af binyretumorer hos peri-/postmenopausale kvinder hænger sammen med den samtidige stigning i gonadotropinsekretionen.54
Human Choriongonadotropin og tumorigenese
Det placentale gonadotropin hCG indtager en anden position med hensyn til tumorigenese. Ud over normal trophoblast syntetiseres intakt hCG, dets α- og β-underenheder og nedbrudte/posttranslationelt modificerede former (nicked hCG, β-kernefragment og hyperglykosyleret hCG) af en række extratrophoblastiske maligniteter, og deres bestemmelse som tumormarkører udgør et vigtigt diagnostisk værktøj.55-57 På trods af den høje produktionsrate af hCG i graviditeten ved man næsten intet om dets funktioner. En mulig funktion er at give en vækststimulus til placenta og/eller foster, og hCG kan give den samme effekt på autokrin vis, når det produceres ektopisk af tumorer. På samme måde som LH (se ovenfor) har det vist sig, at hCG både stimulerer og hæmmer proliferationen af forskellige tumorceller in vitro. Lignende celletypeafhængige virkninger er blevet påvist med dens frie β-underenhed.58-60 Ud over gestationel trophoblastisk sygdom produceres især hCGβ af visse testikulære kimcelletumorer, livmoderhals- og æggestokkræft, blære-, nyre- og prostatakræft, forskellige gastrointestinale, neuroendokrine, bryst-, hoved- og halskræftformer og hæmatologiske kræftformer.57,61 Paradokset, især med brystkræft, er, at hCG er blevet påvist at være både beskyttende og fremmende for tumorvækst. Kun nogle af disse maligniteter udtrykker LHCGR,50 så mekanismen for deres virkning i den autokrine regulering af tumorvækst er fortsat uklar. På grund af den strukturelle lighed med molekyler fra cystinknudevækstfaktor/TGFβ-superfamilien er det muligt, at funktionen af det tumorproducerede hCG eller hCGβ formidles af andre mekanismer end binding til den klassiske LHCGR.
På grund af tumorcellers ektopiske produktion af hCG har hCG-vaccinationer potentiale som antitumorbehandling.62,63 Nogle dyreforsøg med hensyn til effektiviteten af sådanne antitumorvacciner har givet lovende resultater. En klinisk undersøgelse med hCG-vaccination har vist øget overlevelsestid for patienter med fremskreden kolorektal cancer.63 En anden strategi til udnyttelse af hCG i kræftbehandling er at knytte cytotoksiske midler til hCG og på denne måde dirigere dem mod LHCGR-pressende tumorer.48,64
Dyremodeller af gonadotrofinafhængig tumorigenese Ovarie- og testikeltumorer
Gonadotrofinteorien om ovarietumorigenese blev oprindeligt introduceret i 1940’erne baseret på en dyremodel, hvor man anvendte autotransplantation af ovarier i en rottemilten. Transplanterne udviklede sig til tumorer hos gonadectomerede dyr, der blev udsat for høje gonadotrofinniveauer, men de formede sig ikke, når den ene æggestok blev efterladt intakt, eller når dyret blev hypofysectomeret, dvs. ved tilstedeværelse af lave eller normale gonadotrofinniveauer65 . Siden da er der blevet beskrevet adskillige rapporter om udvikling af gonadotrofinafhængige gonadale og ekstragonadale tumorer i genetisk modtagelige spontane66 eller transgene musemodeller.67-69 Det skal bemærkes, at de gonadotrofinafhængige ovarietumorer i disse modeller hovedsagelig stammer fra granulosaceller, og at de således kun udgør modeller for et mindretal (5 %) af de humane maligniteter i æggestokkene. Gonadotrofinafhængige testikeltumorer, der udvikles i de samme musemodeller, stammer normalt fra Sertoli-celler70 eller føtale Leydig71 -celler, men mærkeligt nok synes voksne Leydig-celler i musen at være resistente over for gonadotrofininduceret tumorigenese. Disse musemodeller er nyttige til undersøgelser af mekanismerne for gonadotrofinafhængig normal og neoplastisk vækst af gonadale kønsstrengstromale (endokrine) celler, men ikke til den mest almindelige type ondartede gonadetumorer, dvs. ovariecancer, der stammer fra OSE-celler, og testikulære kønscelletumorer. Der findes også flere gnaermodeller for tumorer med OSE-oprindelse, og i nogle af dem er det blevet vist, at gonadotrofiner påvirker tumorvæksten,72-75 hvilket giver yderligere eksperimentel dokumentation for de in vitro-fund om gonadotrofinafhængig vækst af dyrkede normale og maligne OSE-celler (se ovenfor). Med hensyn til direkte tumorigene virkninger af gonadotrofiner skal disse undersøgelser imidlertid fortolkes med forsigtighed, fordi de ikke skelner mellem direkte virkninger på OSE og indirekte virkninger gennem stimulering af ovarie steroidogenese og andre potentielle parakrine faktorer.
Ekstragonadale tumorer
Gonadotrofinernes potentielle rolle i reguleringen af ekstragonadale tumorer er foranlediget af tilstedeværelsen af FSHR og især LHCGR i en række ekstragonadale normale og tumorøse væv (se ovenfor). Der er således fundet forskellige ekstragonadale tumorer i transgene mus, hvor FSH- eller LH-virksomheden er forstærket i de samme væv, som har vist sig at udtrykke receptorer for disse hormoner, dvs. i binyrerne76,77 , brystkirtlerne78,79 og hypofysen80 . LH- og/eller hCG-overeksprimerende mus udvikler et væld af ekstragonadale tumorer i binyrebark, brystkirtel og hypofyse (se figur 1).69,81 Men på trods af muligheden for direkte gonadotropinvirkning på grund af LHCGR-ekspression i alle disse tumorer er dette tilsyneladende ikke tilfældet, da gonadectomi af de transgene mus ophæver alle ekstragonadale fænotyper. Selv om høje gonadotropinniveauer er i stand til at fremkalde tumorer i ekstragonadale væv i gnavermodeller, er virkningerne derfor altid sekundære til gonadal stimulering og taler imod direkte tumorigene virkninger af disse hormoner.
Konklusioner
Der findes et væld af oplysninger om gonadotropinreceptorekspression i ovarie- og ekstraovariale tumorer både hos mennesker og i eksperimentelle dyremodeller. Der er også in vivo beviser for, at høje gonadotropinniveauer kan fremme både gonadal og ekstragonadal tumorigenese.
De fleste beviser for direkte gonadotropinvirkninger på humane tumorer stammer imidlertid fra in vitro-undersøgelser, og resultaterne vedrørende terapeutiske virkninger af gonadotropinablation er i bedste fald beskedne. Dyremodeller med kronisk forhøjede gonadotropinniveauer dokumenterer klart dannelse og/eller vækstacceleration af gonadale og ekstragonadale tumorer, men virkningerne på sidstnævnte synes indirekte gennem stimulering af produktionen af gonadale kønshormoner. Diskrepansen mellem overbevisende direkte gonadotrofinvirkninger in vitro og deres fravær in vivo er slående. En forklaring er, at gonadotrofinafhængighed kun er tydelig i de tidlige stadier af tumorigenesen, hvorefter tumorvæksten bliver autonom eller afhængig af andre regulatorer. Hvis dette er tilfældet, kan man kun forvente begrænsede terapeutiske virkninger af gonadotrofinablation. Den kliniske fordel ved disse oplysninger kan være viden om, at personer, der udsættes for høje gonadotrofinniveauer, kan have en øget risiko for tumorigenese. Konklusioner vedrørende brystkræft er særligt problematiske, fordi der er påvist både beskyttende og fremmende virkninger af LH/hCG på denne tumor. Et meget nyt og interessant fund kan genoplive området for gonadotropin-uafhængig tumorigenese. Radu et al.2 undersøgte FSHR-ekspression i tumorer hos 1 336 patienter og fandt et højt niveau af FSHR-ekspression i det vaskulære endothel i et snævert område omkring en lang række tumorer, herunder prostata, bryst, tyktarm, bugspytkirtel, urinblære, nyre, lunge, lever, mave, æggestokke og testikler. Dette spændende fund kan åbne op for flere muligheder for at udnytte FSHR-ekspression, f.eks. til tumorafbildning, målretning af cytotoksiske molekyler mod tumorer og hæmning af tumorangiogenese ved at hæmme FSH-sekretion og/eller -virkning.
Sammenfattende er det veldokumenteret både klinisk og eksperimentelt, at gonadotrofin-stimuleret gonadal kønshormonproduktion kan fremme hormonafhængige tumorer både i gonaderne og i andre væv. Derimod beror beviserne for direkte tumorigene virkninger af gonadotrofiner hovedsagelig på in vitro-undersøgelser, og de kliniske og eksperimentelle beviser in vivo er stadig langt fra overbevisende og afgørende.