Affinity of estradiol mustard for estrogen receptors and its enzymatic degradation in uterine and breast cancer cytosols

Abstract

Estradiol mustard (EM) is the 3,17β‐diester of estradiol‐17β (E₂) with the nitrogen mustard derivative chlorphenacyl. The ability of EM to bind to cytoplasmic estrogen receptors was tested by inhibition of the binding of ³H‐E₂ to rat uterine cytosol at 18°C and 30°C. At both temperatures an inhibition curve was observed in the presence of a large excess of drug, suggesting that the latter has a very weak binding affinity (100,000 times lower than E₂). Incubation of uterine cytosol with increasing amounts of ³H‐E₂ in the presence and absence of an excess of EM indicated that the drug interacted with the receptors at the same sites as E₂ (competitive inhibition). Preincubation of uterine cytosol at 18°C with EM induced a progressive reduction of ³H‐E₂ binding capacity. This reduction also occurred, although to a lesser extent, when long‐term incubation of the cytosol with EM was performed in the presence of labelled E₂ from the start. The process was faster at 18°C than at 4°C and did not occur with EM preincubated in homogenization buffer. Exchange assays by ³H‐E₂ of uterine receptors preincubated with labelled E₂ and excess EM indicated that the drug‐induced inhibition of binding capacity was reversible and produced no apparent alteration of the receptors. Furthermore, the rate of exchange was similar to that observed with receptors previously filled with unlabelled E₂. In 9 “receptor‐positive” cytosols from human breast cancers, time‐course study of the binding of ³H‐E₂ in the presence of excess of EM yielded similar results as those obtained with rat uterine cytosol. These results show that EM has a very low binding affinity for the estrogen receptors and that it is metabolized into one or several compounds of higher binding affinity. They suggest that EM is probably not significantly concentrated by the estrogen target tissues such as mammary cancers. Therefore, the drug is unlikely to be very valuable in the treatment of breast cancer through a specific mechanism involving concentration by the estrogen receptors. L'affinité De L'œstradiol Moutarde Pour Les Récepteurs D'œstrogènes et Sa Dégradation Enzymatique Dans Les Cytosols Utérins Et De Tumeurs Mammaires L'œstradiol moutarde (EM) est le diester 3.17β de l'œstradiol‐17β (E₂) avec le chlorphenacyl, un dérivé de la moutarde azotée. La possibilité qu'a l'EM de se lier aux récepteurs cytoplasmiques d'œstrogènes a été testée par étude de l'inhibition à 18°C et 30°C de la liaison de l'œstradiol tritié (³H‐E₂) au cytosol utérin de la rate. A chaque température, une courbe d'inhibition a été observée en présence d'un large excès de drogue, ce qui donne à penser que cette dernière a une très faible affinité de liaison (100,000 fois plus faible que pour E₂). L'incubation du cytosol utérin avec des quantités croissantes de ³H‐E₂ en présence et en absence d'un excès d'EM a indiqué que celle‐ci interagissait avec les récepteurs aux měmes sites qu'E₂ (inhibition compétitive). La préincubation du cytosol utérin à 18°C avec de l'EM a induit une réduction progressive de la capacité de liaison de ³H‐E₂. Cette réduction s'est également opérée quand l'E₂ radioactif était présent dés le début de l'incubation du cytosol avec l'LM; dans ces conditions, la réduction a toutefois été plus faible. Ce phénomène était plus rapide è 18°C qu'à 4°C et ne se produisait pas avec de l'EM préincubée dans le tampon d'homogénéisation. Des échanges par ³H‐E₂ des récepteurs préincubés en présence d'E₂ radioactif et d'un excès d'EM ont montré que l'inhibition de la capacité de liaison induite par la drogue était réversible et ne produisait pas d'altération apparente des récepteurs. De plus, le taux d'échange était semblable à celui observé avec des récepteurs préalablement saturés par l'E₂ non radioactif. Dans 9 cytosols de tumeurs mammaires humaines contenant des récepteurs, des études de la liaison de ³H‐E₂, en présence d'excès d'EM, ont donné des résultats semblables à ceux obtenus avec le cytosol utérin de la rate. Ces résultats montrent que l'EM possède une très faible affinité de liaison pour les récepteurs d'œstrogènes. Ils montrent également que l'EM est métabolisé en un ou plusieurs composé(s) d'affinité de liaison supérieure. Ainsi, ils suggèrent que l'EM n'est probablement pas significativement concentrée dans les tissus cibles des œstrogènes tels les cancers mammaires. Il paraǐt dès lors peu probable que cette drogue soit très active dans le traitement du cancer du sein par un mécanisme où intervient une concentration par les récepteurs d'œstrogènes.