11beta-ヒドロキシステロイド脱水素酵素1型および2型は、コルチゾール分泌性副腎腺腫においてアップレギュレーションおよびダウンレギュレーションされている

11beta-Hydroxysteroid dehydrogenase types 1 and 2 are up- and downregulated in cortisol-secreting adrenal adenomas.

• Giuseppina Mazzocchi
• Ludwik K Malendowicz
• Francesco Aragona
• Cinzia Tortorella
• Lucia Gottardo
• Gastone G Nussdorfer

抄録

背景:

11beta-ヒドロキシステロイド脱水素酵素1型および2型（11betaHSD1および11betaHSD2）は、不活性なグルココルチコイド（例えば、コルチゾン）を活性型（例えば、コルチゾール）に変換する2つのアイソザイムであり、またその逆もまた然りである。豊富な証拠は、11betaHSD2が副腎皮質および副腎腫瘍の両方においてmRNAおよびタンパク質として発現していることを示している。一方、11betaHSD1は、これまであまり研究されていませんでした。そこで我々は、ヒト副腎皮質（HAC）とコルチゾール分泌腺腫（CSA）における2つのアイソザイムの発現と活性を比較検討した。

BACKGROUND: 11beta-Hydroxysteroid dehydrogenase types 1 and 2 (11betaHSD1 and 11betaHSD2) are two isoenzymes that convert inactive glucocorticoids (e.g., cortisone) to their active forms (e.g., cortisol) and vice versa. Abundant evidence indicates that 11betaHSD2 is expressed as mRNA and protein in both adrenal cortex and adrenal tumors. In contrast, 11betaHSD1 has been investigated to a much lesser degree. We therefore studied and compared the expression and activity of the two isoenzymes in the human adrenal cortex (HAC) and cortisol-secreting adenomas (CSAs).

方法:

HAC6検体とCSA6検体を調査した。11betaHSD1および11betaHSD2遺伝子の発現を、従来型および半定量的逆転写ポリメラーゼ連鎖反応により調べた。11betaHSD1および11betaHSD2活性は、ミクロソーム画分および組織片の両方の[3H]コルチゾンを[3H]コルチゾールに変換する能力およびその逆の能力を測定することによってアッセイした。ステロイドホルモンは高速液体クロマトグラフィーで分離・精製し、コルチゾール濃度はラジオイムノアッセイで測定した。

METHODS: Six HAC and six CSA specimens were studied. 11betaHSD1 and 11betaHSD2 gene expression was studied by conventional and semiquantitative reverse transcription-polymerase chain reaction. 11betaHSD1 and 11betaHSD2 activity was assayed by measuring the capacity of both microsomal fraction and tissue fragments to convert [3H]cortisone to [3H]cortisol and vice versa. Steroid hormones were separated and purified by high-performance liquid chromatography, and cortisol concentration was measured by radioimmunoassay.

結果:

半定量的逆転写ポリメラーゼ連鎖反応と酵素アッセイは、HACsよりもCSAで高い11betaHSD1の発現と活性と低い11betaHSD2の発現と活性を示した。CSAスライスは、HAC検体を行ったよりもコルチゾールの多くの量を分泌し、コレステロール側鎖切断酵素阻害剤アミノグルテチミドは、ステロイド合成の初期段階を阻害することにより、約70％のコルチゾールの分泌を減少させた。アミノグルテチミドは、両組織において、[3H]コルチゾンからの[3H]コルチゾール産生を減少させ、[3H]コルチゾールからの[3H]コルチゾン産生を増加させ、それにより、HACsとCSAの間の11betaHSD1と11betaHSD2活性の違いを無効化した。

RESULTS: Semiquantitative reverse transcription-polymerase chain reaction and enzymatic assay demonstrated higher 11betaHSD1 expression and activity and lower 11betaHSD2 expression and activity in CSAs than in HACs. CSA slices secreted larger amounts of cortisol than did HAC specimens, and the cholesterol side-chain-cleaving enzyme inhibitor aminoglutethimide, by blocking the early step of steroid synthesis, reduced cortisol secretion by approximately 70%. Aminoglutethimide decreased [3H]cortisol production from [3H]cortisone and increased [3H]cortisone production from [3H]cortisol in both tissues, thereby annulling differences in 11betaHSD1 and 11betaHSD2 activity between HACs and CSAs.

結論:

以上のことから、11betaHSDアイソザイムは、HACおよびCSAにおいてmRNAおよびタンパク質として発現しており、CSAでは11betaHSD1がアップレギュレーションされ、1betaHSD2がダウンレギュレーションされていること、および11betaHSD1および11betaHSD2の活性は、ステロイドホルモンの細胞内濃度と正負の相関を示していることが明らかになった。したがって、11betaHSDアイソザイムはアゴニストの分泌促進作用の増幅剤として作用し、CSAのホルモン分泌の上昇に寄与している可能性がある。

CONCLUSION: Collectively, our findings indicate that 1) both 11betaHSD isoenzymes are expressed as mRNA and proteins in the HAC and CSA, with 11betaHSD1 upregulated and 1betaHSD2 downregulated in CSAs; and 2) 11betaHSD1 and 11betaHSD2 activity is positively and negatively correlated with the intracellular concentration of steroid hormones. Hence, 11betaHSD isoenzymes could act as amplifiers of the secretagogue effect of agonists and could contribute to the elevated hormonal secretion of CSAs.