Estrogen is an important regulator of reproduction in both male and female. The two forms of estrogen receptor (ER) are known, ERα and ERβ. To understand the role of ERα in the testis, we investigated the expression of ERα in the mouse Leydig cells during postnatal development and the effects of estrogen on steroidogenesis and proliferation in progenitor Leydig cells (PLCs). In the testis, ERα mRNA and protein levels were markedly increased from postnatal day (PND) 1 to 14 and decreased thereafter until PND 56. During postnatal development ERα immunoreactivity was strong in the nucleus of Leydig cells at PND 14 when PLCs were abundant in the interstitium and low in the mature adult Leydig cells (ALCs). In fetal Leydig cells (FLCs), ERα immunoreactivity was negligible at birth and became increased at PND 14. This suggests an important role of ERα in Leydig cells during neonatal period. In isolated PLCs, 17β-estradiol (E2) and ERα-selective agonist, PPT suppressed the hCG-induced progesterone production and steroidogenic pathway genes expression. The hCG-induced PLCs proliferation was significantly inhibited by E2 and PPT. In conclusion, estrogen - ERα signaling may negatively regulate functional differentiation and proliferation of PLCs.

Estrogen sulfotransferase (EST) is a cytosolic enzyme that catalyzes the sulfo-conjugation of estrogens at the 3-hydroxyl position. Sulfated estrogens lose their ability to interact with the estrogen receptor (ER). Previous studies have reported that testicular expression of EST is under the regulation of LH and androgen. In an effort to understand the biological significance of estrogens in the testis, we analyzed the EST gene expression in the developing mouse testis and Leydig cells and its regulation by estrogen receptor alpha (ERα). Male mice at postnatal day (PND) 1, 7, 14, 28, and 56 and ERα flox/flox Cyp17iCre male mice which show deletion of ERα specifically in Leydig cells were used for this study. Testes and Leydig cells isolated from these mice were subjected to quantitative RT-PCR analysis and immunohistochemistry. In addition, 17β-estradiol (E2), ERα-selective agonist PPT, ERβ -selective agonist DPN, and ER antagonist ICI 182,780 were treated in primary adult Leydig cell culture. These cultured cells were subjected to quantitative RT-PCR analysis. In testis, EST mRNA level was excessively low by PND 14 and markedly increased from puberty (PND 28) onward. In the interstitium, EST mRNA was not detected by PND 14 but considerably expressed from PND 28 onward. EST immunoreactivity was moderate in the interstitium by PND 14. Strong EST immunoreactivity was found in the interstitium from PND 28 onward. In ERαflox/flox Cyp17iCre mouse testis and Leydig cells, EST mRNA level was significantly lower than wild type (ERαflox/flox). In primary adult Leydig cell culture, the expression of EST mRNA was increased by E2 and PPT, but was not changed by DPN. The expression of EST in the testis is developmentally regulated. In adult Leydig cells, EST could play an important role in the steroidogenesis by modulating the activity of estrogens. Estrogen as well as LH and androgen may play a role in the regulation of EST expression in Leydig cells via ERα signaling.

남성의 체내에 미량의 estrogen이 존재하며, 정소와 부정소에 estrogen receptor(ERα, β)가 발현한다. Estrogen은 estrogen receptor를 통한 signaling을 통해 기능을 수행한다. 본 연구에서는 출생직후, 생후 1, 2, 4, 8주령의 생쥐 정소 및 부정소를 획득한 후 정량적 RT-PCR, Western blot, 면역조직화학법, image analysis를 통해 ERα의 발현을 분석하였다. 생쥐의 주령별 정소에서 ERα mRNA의 발현분석 결과, 정소에서는 신생부터 1주령까지 발현량이 급격히 증가하였으며, 4주령부터 약간 감소하였다. Western blot 결과, 출생 직후부터 생후 7일까지 급격히 증가하였고, 14일까지 높은 수준으로 발현하다가 이후 감소하였다. 면역조직화학법을 통한 ERα의 발현부위분석 결과, 정소에서 ERα 단백질은 주로 leydig cell과 peritubular cell에서 발현하였다. Image analysis를 통한 ERα 발현의 양적분석 결과, leydig cell에서 ERα는 출생 직후에 낮게 발현하다가 7일까지 급격히 증가하였고, 14일까지 높은 발현량을 유지하다가 이후 감소하였다. 이는 발생단계에 따른 남성호르몬 농도와 상반되는 결과로서, ERα의 발현이 leydig cell의 증식과 남성호르몬의 생성을 억제하는 것으로 추측할 수 있다. Peritubular cell에서 ERα는 출생 직후부터 생후 14일까지 꾸준히 증가하다가 이후에 급격히 감소하였다. ERα는 peritubular cell의 증식에도 관여하는 것으로 사료되며, 발생단계에서 leydig cell에 비해 peritubular cell의 증식이 먼저 완료되는 것으로 사료된다. 이를 종합하면, ERα는 정소에서 스테로이드형성 및 leydig cell/peritubular cell의 증식에 관여할 것으로 사료된다.

남성의 체내에 미량의 estrogen이 존재하며, 정소와 부정소에 estrogen receptor (ERα, β)가 발현한다. Estrogen은 ERα와 ERβ를 통해 세포의 생존, 증식 및 분화를 조절한다. ERα는 정소에서 스테로이드형성, 정자형성 부정소에서 정자 성숙 및 부정소 체액항상성 조절기능을 수행할 것으로 추측된다. 본 연구에서는 출생 직후, 생후 1, 2, 4, 8주령의 생쥐 정소 및 부정소를 획득한 후 정량적 RT-PCR, Western blot, 면역조직화학법을 이용하여 ERα의 발현을 확인하였다. 생쥐의 주령별 정소와 부정소에서 ERα mRNA의 발현분석 결과, 정소에서는 신생부터 1주령까지 발현량이 급격히 증가하였으며 4주령부터 약간 감소하였다. 부정소에서는 신생부터 4주령까지 비슷한 발현량을 보였으며, 8주령에서 발현량이 증가하였다. Western blot 결과, 8주령 부정소에서 efferent duct에서 가장 강하게 발현하였고, 부정소 체부에서 가장 적게 발현되었다. 면역조직화학법을 통한 ERα의 발현부위분석 결과, 정소에서 ERα 단백질은 주로 Leydig cell과 peritubular cell에서 발현하였다. 부정소에서는 efferent duct와 두부 부정소에서 가장 강하게 발현되었으며, 두부 부정소의 principal cell과 narrow cell에서 강하게 발현되었다. 체부 부정소에서는 basal cell과 clear cell에서 발현하였다. 미부부정소에서는 stromal cell에서 강하게 발현하였고, basal cell과 clear cell에서도 발현되었다. ERα는 정소에서 스테로이드형성 및 Leydig cell의 증식에 관여하며, 부정소에서 정자의 성숙 및 저장에 관여할 것으로 사료된다.

Estrogen은 estrogen receptor alpha와 beta (ERα, ERβ)를 통해 세포의 생존, 증식 및 분화를 조절한다. 남성의 체내에 미량의 에스트로젠이 존재하며, Leydig cell은 ERα와 ERβ를 발현하므로 에스트로젠은 Leydig cell의 증식 또는 스테로이드형성에 조절기능을 수행할 수 있을 것으로 추측된다. ERα가 전신적으로 적중 (ERαKO)된 수컷 생쥐는 정자형성, 스테로이드생성 및 생식력에 심대한 결함이 있다. 하지만 ERα는 뇌하수체에서도 발현되므로 전신성 ERαKO 모델로 Leydig cell 특이적 ERα의 기능을 이해하기에는 한계가 있다. 본 연구에서는 Leydig cell 특이적 ERα 적중 (ERαflox/flox Cyp17iCre) 생쥐의 정소에서 정자형성, Leydig cell의 증식과 분화특성을 규명하고자 하였다. 생후 2～14개월령의 wild type (WT)과 ERαflox/flox Cyp17iCre 수컷 생쥐를 이용하였다. WT과 ERαflox/flox Cyp17iCre 수컷 생쥐의 혈액을 채취하여 혈중 testosterone, FSH 및 LH 농도를 RIA 분석하였다. WT과 ERαflox/flox Cyp17iCre 수컷 생쥐에서 정소중량을 측정한 후, 파라핀절편을 제작하여 HE 염색을 통해 세정관의 조직학적 특징을 분석하였고, 3β-HSD 면역조직화학법으로 Leydig cell의 수, 단위세포의 면적을 이미지분석 프로그램으로 분석하였다. 또한 WT 암컷과의 교배를 통해 ER αflox/flox Cyp17iCre 수컷 생쥐의 생식력을 분석하였다. WT과 ERαflox/flox Cyp17iCre 생쥐에서 혈중 testosterone, FSH 및 LH의 농도는 유의적인 차이가 없었다. 정소 중량은 2～4개월령에서는 유의적인 차이가 없었지만 10～14개월령에서 ERαflox/flox Cyp17iCre 생쥐의 정소 무게가 WT에 비해 유의적으로 낮았다. 정자형성 장애를 보이는 세정관의 비율은 WT과 ERαflox/flox Cyp17iCre 생쥐에서 유의적인 차이가 없었다. 3β-HSD 염색을 통한 Leydig cell의 분석 결과, Leydig cell 수에는 유의적인 차이가 없었지만, 6개월령부터 ERαflox/flox Cyp17iCre 생쥐에서 WT에 비해 Leydig cell의 면적이 유의적으로 작았다. 수컷 생쥐의 나이에 따라 WT 암컷과 교배한 결과, 9～10개월령의 ERαflox/flox Cyp17iCre 생쥐에서 WT에 비해 생식력이 유의적으로 낮았다. ERαflox/flox Cyp17iCre 생쥐를 이용한 본 연구결과, Leydig cell에서 ERα는 세포의 증식보다는 노화과정에서 세포의 성장에 관여하는 것으로 사료된다. 따라서 Leydig cell에서 ERα의 결함은 세포의 성장을 저해하여 정소의 무게를 감소시키며, 또한 생식력을 저해시키는 것으로 사료된다.