- obiecte
- abstract
- scopul:
- proiecta:
- rezultatele:
- concluzie:
- introducere
- Rezultatul
- Efectul specific al tulpinii HFD asupra dezvoltării glandei mamare pubertare
- Efectul HFD asupra glandelor mamare adulte
- Efectele sistemice ale HFD la șoarecii pubertali
- Efectele HFD asupra glandelor mamare la șoarecii pubertății
- Efectul specific al tulpinii HFD asupra răspunsurilor glandei mamare la estrogenul exogen
- Efectul HFD asupra expresiei Areg la șoareci puberali C57BL/6
- Efectul pierderii în greutate la șoarecii C57BL/6 hrăniți cu HFD asupra dezvoltării glandei mamare
- discuţie
- Inhibarea specifică tulpina dezvoltării glandei mamare pubertare de către HFD
- Influența HFD asupra reglării hormonale a dezvoltării glandei mamare
- Inversarea DIO și adipozitatea în dezvoltarea glandei mamare
- Informatii suplimentare
- Documente Word
- Tabel suplimentar 1
obiecte
- Semnalizarea nutrienților
- Obezitatea
- organogeneza
- Biologia reproducerii
abstract
Ratele crescute de obezitate la adolescenții din Statele Unite prezintă un risc semnificativ pentru sănătatea publică. Obezitatea sau adipozitatea crescută în timpul pubertății la fete, o perioadă importantă de dezvoltare a sânilor și o fereastră de sensibilitate la expunere pot afecta dezvoltarea sânilor și riscul de cancer. Scopul acestui studiu a fost de a investiga efectul unei diete bogate în grăsimi (HFD) asupra dezvoltării glandelor mamare la șoarecii BAL57/c sensibili la obezitate și rezistenți la obezitate.
proiecta:
Șoarecii C57BL/6 și BALB/c pubertali sau adulți au fost hrăniți cu HFD sau cu dietă de control (CD) timp de 3 până la 7 săptămâni sau 10 până la 14 săptămâni. Au fost evaluate efectele dietei HFD asupra greutății corporale, adipozității, dezvoltării glandei mamare și răspunsului glandei mamare la estrogen.
rezultatele:
Șoarecii pubertali C57BL/6 hrăniți cu HFD au avut o creștere semnificativă a greutății corporale și a adipozității, care a fost însoțită de alungirea curbată a canalelor de lapte și de proliferarea scăzută a celulelor epiteliale mamare. Tratamentul cu oradiectomie și estrogen (17-ß-estradiol, E) al șobolanilor C57BL/6 cu HFD pubertă a arătat o stimulare redusă a glandelor mamare E. Amfiregulina, un mediator în aval al activității E pubertare, a fost redusă în glandele mamare HFD alimentate cu C57BL ./6 șoareci. Pierderea în greutate și adipozitatea redusă au fost inițiate prin trecerea șoarecilor C57BL/6 de la HFD la CD-ul restaurat alungirea canalului. Șoarecii pubertali BALB/c hrăniți cu HFD nu au prezentat creștere semnificativă în greutate sau adipozitate; HFD a provocat o proliferare crescută a celulelor epiteliale mamare și nu a avut niciun efect asupra răspunsului la E. HFD nu a avut niciun efect asupra greutății corporale sau a glandelor mamare la șoareci adulți.
concluzie:
HFD în timpul pubertății a avut un efect semnificativ specific tulpinii asupra dezvoltării glandei mamare de șoarece. Obezitatea și creșterea adipozității au fost asociate cu scăderea sensibilității la estrogeni și creșterea ductală oprită. Foarte important, efectul nutriției și adipozității asupra glandei mamare a fost specific perioadei de dezvoltare pubertară.
În general, debutul precoce al pubertății și dezvoltarea sânilor la fete este asociat cu un indice de masă corporală crescut. 1 Creșterea indicelui de masă corporală în timpul copilăriei și pubertății este, de asemenea, asociată cu un risc redus de cancer mamar în viitor, 2, 3, 4, 5, 6, 7, în timp ce debutul menstruației la o vârstă fragedă crește riscul. 8, 9 Se pare că relațiile conflictuale dintre indicele de masă corporală din copilărie, vârsta menstruală și cancerul de sân sugerează implicarea diferitelor căi biologice care determină efectul indicelui de masă corporală din copilărie asupra riscului de cancer mamar. Incidența obezității la copii a crescut rapid în ultimii ani, dar acum este puțin cunoscut modul în care obezitatea infantilă afectează dezvoltarea sânilor, care la rândul său poate modifica riscul de cancer mamar.
Pubertatea este momentul în care epiteliul canalelor mamare proliferează rapid și atacă grăsimea sânului, creând un copac ductal. La rozătoarele pubertare, mugurii terminali finali (TEB) sunt structurile epiteliale proliferative responsabile de morfogeneza ductală. 11 TEB poate induce, de asemenea, cancer de sân după expunerea la agenți cancerigeni chimici12, sugerând cu tărie că pubertatea este o fereastră unică de susceptibilitate. Se știe că nivelurile ridicate de grăsimi alimentare cresc dezvoltarea tumorilor mamare la rozătoare, deși acest lucru depinde de perioada de expunere și de tipurile de grăsimi alimentare (rezumate în Welsch 13). Grăsimile grase pot afecta tumorigenezele mamare prin modificarea dezvoltării glandei mamare. Pentru a susține acest lucru, descendenții adolescenți ai rozătoarelor expuși în timpul sarcinii la diete izocalorice bogate în acizi grași polinesaturați n-6 (de exemplu, ulei de porumb) au redus diferențierea sânilor (de exemplu, creșterea TEB și scăderea densității alveolar-lobulare) sân. 14, 15 Expunerea șoarecului pubertal Balb/c la o dietă bogată în grăsimi (HFD) a afectat doar diferențierea sânilor marginal, 17, 18, dar a crescut proliferarea celulelor epiteliale ale canalelor în control și estradiol: șoareci tratați cu progesteron. 17
Deși HFD pot afecta dezvoltarea glandei mamare, majoritatea studiilor au folosit protocoale nutriționale care nu au cauzat creșteri semnificative în greutate în timpul pubertății. S-a raportat recent că șoarecii C57BL/6 femele hrănite cu o dietă obezogenă de la pubertate până la vârsta adultă timpurie (20 de săptămâni) aveau tampoane de grăsime mamare mărite și copaci ductali mai puțin densi și ramificați. Cu toate acestea, efectul acestei diete obezogene asupra dezvoltării glandei mamare în timpul pubertății nu a fost studiat. Scopul acestor studii a fost de a investiga efectele HFD și ale obezității induse de dietă (DIO) în timpul pubertății asupra dezvoltării glandei mamare la un model de șoarece. Au fost studiate două tulpini de șoarece, BALB/c și C57BL/6, cu sensibilități diferite la DIO. Hrănirea HFD a șoarecilor pubertali C57BL/6 a dus la adipozitate marcată, a dezvolta dezvoltarea sânilor pubertali și a redus proliferarea epitelială a sânilor. În schimb, la șoarecii BALB/c, HFD a provocat o creștere semnificativ mai mică a greutății corporale și o creștere a proliferării în epiteliul mamar.
Rezultatul
Efectul specific al tulpinii HFD asupra dezvoltării glandei mamare pubertare
Pentru a examina efectul HFD în timpul pubertății asupra dezvoltării glandei mamare, șoarecii C57BL/6 și BALB/c au fost hrăniți cu CD sau HFD de la înțărcare (la vârsta de 3 săptămâni) până la vârsta de 7 săptămâni. HFD a constat din 60% kcal grăsimi, 21% kcal carbohidrați și 19% kcal proteine, în timp ce CD a fost 12% kcal grăsimi, 69% kcal carbohidrați și 19% kcal proteine (Tabelul suplimentar 1). Consumul zilnic de alimente (g) nu a diferit semnificativ între tulpinile de șoareci, indiferent de dietă. De exemplu, timp de 3 săptămâni în studiul de hrănire, șoarecii C57BL/6 au consumat 2, 46 ± 0, 05 sau 2, 38 ± 0,16 g pe zi de CD sau HFD, în timp ce șoarecii Balb/c au consumat 2, 42 ± 0, 03 sau 2, 45 ± 0,62 g pe zi CD sau HFD, resp. C57BL/6 șoareci hrăniți cu HFD timp de 4 săptămâni au cântărit 1,2 ± 0,39 g (P
Epiteliul epitelial HFD periferic alimentat la șoareci C57BL/6 a redus creșterea și producția de TEB. A ) Producții întregi de glande mamare reprezentative de la șoareci peripubertali C57BL/6 hrăniți cu CD sau HFD timp de 3 sau 4 săptămâni. Scală, 300 μm. ( b ) Lungimea glandei mamare și numărul de TEB pe CD sau HFD alimentate la șoareci C57BL/6 timp de 4 săptămâni (n = 15). * P # P # P
Influența HFD asupra dezvoltării epiteliale ale canalelor de lapte la șoarecii pubertali BALB/c. A ) Eșantioane reprezentative de glandă mamară întreagă de la șoareci peripubertali BALB/c hrăniți cu CD sau HFD timp de 4 săptămâni (n = 7). Deținătorii întregi de la șoareci BALB/c hrăniți cu CD sau HFD timp de 2 sau 3 săptămâni nu sunt prezentați, deoarece nu au fost observate diferențe semnificative. Scală, 300 μm. ( b ) Lungimea glandei mamare și numărul TEB la șoarecii BALB/c hrăniți cu CD sau HFD timp de 4 săptămâni (n = 14). ( c ) Procentul de celule epiteliale PCNA-pozitive în canale, capete de canal și TEB de șoareci BALB/c în timpul algelor și CD sau HFD hrănite (n = 3). * P
Efectul HFD asupra morfologiei glandei mamare la șoareci adulți BALB/c și C57BL/6. Șoarecii adulți BALB/c și C57BL/6 au fost hrăniți cu CD sau HFD la vârsta de 13 până la 17 săptămâni. A ) Glande mamare întregi. Scală, 300 μm. b ) Greutatea glandei mamare. * P
Efectul HFD asupra nivelurilor de mARN de leptină, ERα și Areg la șoareci peripubertali C57BL/6 și BALB/c. Șoarecii peripubertali C57BL/6 și BALB/c au fost hrăniți cu CD sau HFD timp de 4 săptămâni, după care ARN total a fost izolat din glandele mamare. Nivelurile de ARNm de Leptină, ERα și Areg au fost determinate așa cum este descris în Materiale și Metode. Datele sunt exprimate ca schimbare de ori la șoarecii hrăniți cu HFD comparativ cu șoarecii hrăniți cu CD. Valorile sunt medii ± SEM (n = 3). * P # P –1 pentru C57BL/6, n = 7-8; 36, 3 ± 4, 8 vs 36, 3 ± 3, 4 pg ml –1 pentru BALB/c, n = 8-9). De asemenea, nu s-au găsit diferențe în histologia ovariană între CD și HFD în ambele tulpini de șoarece (datele nu sunt prezentate).
Efectele HFD asupra glandelor mamare la șoarecii pubertății
Cel mai semnificativ efect al HFD a fost inhibarea dezvoltării glandei mamare la tulpina de șoarece C57BL/6. Acțiunea combinată a estrogenului și a progesteronului reglează dezvoltarea epiteliului canalului mamar, estrogenul jucând un rol crucial în alungirea canalelor prin stimularea proliferării în TEB. Inhibarea alungirii conductelor și a producției de TEB la șoareci C57BL/6 alimentați cu HFD au sugerat că adipozitatea crescută ar putea modifica expresia ERα. Nu au existat diferențe semnificative în nivelurile de ARNm ERα (Figura 4) sau intensitatea colorării imunofluorescente a ERα în celulele epiteliale luminale între șoarecii C57BL/6 hrăniți cu CD și HFD (datele nu sunt prezentate). PRA, izoforma PR principală exprimată înainte de sarcină, a fost, de asemenea, examinată ca o țintă de transcripție în aval. De asemenea, nu au existat modificări semnificative în intensitatea colorării imunofluorescenței PRA între șoarecii C57BL/6 hrăniți cu CD sau HFD (datele nu sunt prezentate). Procentul de celule epiteliale ale canalului luminal PRA pozitiv la șoarecii C57BL/6 alimentați cu HFD nu diferă semnificativ de șoarecii hrăniți cu CD (50, 10 ± 1, 48% (CD) față de 51, 85 ± 1, 60% (HFD ))).
De asemenea, nu au existat diferențe semnificative în colorarea imunofluorescenței a PRA sau ERα (datele neprezentate) sau a nivelurilor de ARNm ERα între șoarecii BALB/c hrăniți cu CD sau HFD (Figura 4). Procentul de celule PRA pozitive a fost de 51,6 ± 1, 3 și 52,1 ± 1,2% pentru șoarecii BALB/c hrăniți cu CD și HFD.
Efectul specific al tulpinii HFD asupra răspunsurilor glandei mamare la estrogenul exogen
Pentru a evalua efectul DIO asupra sensibilității epiteliale mamare la estrogen (E), șoarecii C57BL/6 și BALB/c hrăniți cu CD sau HFD timp de 4 săptămâni au fost OVX, menținuți în dieta lor timp de 3 săptămâni pentru a permite excreția mamară și TEB. regresie, 25 și apoi E a fost tratat timp de 5 zile. Așa cum era de așteptat, ovariectomia a dus la regresia glandei mamare la șoarecii C57BL/6 și BALB/c hrăniți cu CD și HFD (Figurile 5a și b). Tratamentul OVX-C57BL/6 cu alimentare CD cu E a determinat stimularea capetelor conductei (Figura 5a). În schimb, șoarecii OVX-C57BL/6 alimentați cu HFD au prezentat un răspuns stimulator redus la E. Șoarecii OVX-BALB/c hrăniți fie cu CD, fie cu HFD au prezentat o stimulare similară la sfârșitul canalului ca răspuns la E (Figura 5b). Tratamentul E a crescut greutatea uterină la șoarecii OVX-BALB/c și OVX-C57BL/6, indiferent de dietă (datele nu sunt prezentate), sugerând că răspunsul E scăzut indus de HFD a fost specific mamar.
HFD modifică răspunsul glandei mamare la E la șoarecii OVX C57BL/6 tratați cu estrogen (E). Șoarecii peripubertali C57BL/6 sau BALB/c au fost hrăniți cu CD sau HFD timp de 4 săptămâni (vârsta de 7 săptămâni), apoi cu OVX și au fost menținuți pe o dietă adecvată timp de încă trei săptămâni pentru a permite regresia TEB. Șoarecii au fost tratați apoi cu soluție salină (martor) sau E timp de 5 zile așa cum este descris în Materiale și metode. Glandele mamare întregi reprezentative sunt păstrate din ( A ) C57BL/6 șoareci sau ( b ) Șoareci BALB/c. Scală, 100 μm.
Imagine la dimensiune completă
Efectul HFD asupra expresiei Areg la șoareci puberali C57BL/6
Stimularea estrogenică a dezvoltării glandei mamare pubertare implică un mecanism paracrin prin reglarea E a Areg. 26 Deoarece șoarecii C57BL/6 hrăniți cu HFD au avut un răspuns redus la E, am analizat efectul HFD asupra expresiei Areg. Nivelurile ARNm de ARN au fost reduse cu 77% la șoarecii C57BL/6 hrăniți cu HFD (Figura 4). Colorarea cu imunofluorescență Areg a fost, de asemenea, redusă semnificativ la șoarecii C57BL/6 hrăniți cu HFD (Figura 6).
Șoarecii C57BL/6 alimentați cu HFD au scăzut expresia proteinei Areg. Imagini combinate reprezentative ale colorării imunofluorescente a glandelor mamare Areg (verzi) în glandele mamare ale șoarecilor peripubertali C57BL/6 hrăniți cu CD sau HFD timp de 4 săptămâni. Nucleii au fost contracolorați cu 4 ', 6-diamidino-2-fenilindol. Scara scalei, 25 μm.
Imagine la dimensiune completă
Efectul pierderii în greutate la șoarecii C57BL/6 hrăniți cu HFD asupra dezvoltării glandei mamare
Creșterea greutății glandei mamare la șoarecii C57BL/6 hrăniți cu HFD (Tabelul 1) a corespuns unei creșteri a dimensiunii adipocitelor mamare (Figura 7a). HFD a crescut, de asemenea, dimensiunea adipocitelor la șoarecii BALB/c, dar într-o măsură mai mică comparativ cu șoarecii C57BL/6. Aceste constatări sugerează că adipozitatea crescută a tamponului de grăsime mamară la șoarecii C57BL/6 poate fi asociată cu întârzierea dezvoltării glandei mamare. Pentru a explora această posibilitate, șoarecii C57BL/6 hrăniți cu HFD timp de 4 săptămâni au fost transferați pe CD pentru următoarele 6 săptămâni. Trecerea de la HFD la CD a dus la o reducere cu 16% a greutății corporale (Tabelul 2). Scăderea greutății corporale s-a reflectat într-o reducere cu 47% a greutății glandelor mamare și o reducere cu 64% a greutății tampoanelor de grăsime parametrice. Scăderea greutății glandei mamare a fost, de asemenea, însoțită de o scădere a dimensiunii adipocitelor mamare (Figura 7b). Important, scăderea adipozității la șoarecii C57BL/6 a trecut de la HFD la CD a corespuns recuperării TEB și alungirii canalului. Creșterea dimensiunii adipocitelor a fost menținută și în glandele mamare ale șoarecilor OVX C57BL/6 hrăniți cu HFD tratați cu E (Figura 7c).
Efectul schimbării șoarecilor C57BL/6 hrăniți cu HFD pe CD asupra dimensiunii adipocitelor și dezvoltării glandei mamare. ( A ) Colorare reprezentativă a glandei mamare cu hematoxilină și eozină (H&E) de la șoareci BALB/c și C57BL/6 hrăniți cu CD sau HFD timp de 4 săptămâni; a observat o creștere semnificativă a dimensiunii adipocitelor în glandele C57BL/7 din grupul HFD. Scală, 60 μm. ( b ) Colorare H&E reprezentativă și glande mamare întregi de la șoareci peripubertali C57BL/6 hrăniți cu HFD timp de 4 săptămâni, apoi schimbați în CD sau menținuți pe HFD încă 6 săptămâni; rețineți reducerea dimensiunii adipocitelor și prelungirea lungimii canalului în glandele C57BL/6 din grupul cu comutare CD. ( c ) Colorare reprezentativă H&E a glandelor mamare de la șoareci OVX-C57BL/6 hrăniți cu CD sau HFD tratați cu ser fiziologic (martor) sau estrogen. Rețineți că tratamentul E timp de 5 zile nu a avut niciun efect vizibil asupra dimensiunii adipocitelor. Scara H&E, 60 μm. Scara întregii imagini, 300 μm.
Imagine la dimensiune completă
Tabel în dimensiune completă
discuţie
Inhibarea specifică tulpina dezvoltării glandei mamare pubertare de către HFD
Când au fost hrăniți cu păsări de rozătoare standard (Teklad 8640, 16% kcal grăsime, ulei de soia cu sursă principală), șoarecii adolescenți (6 săptămâni) C57BL/6 și BALB/c au avut o dezvoltare pubertală asemănătoare canalului, inclusiv gradul de ramificare ductală și numărul de TEB. 27 După cum sa menționat aici, acești parametri de dezvoltare sunt sensibili la efectele HFD, cel mai pronunțat impact apărând la șoarecii C57BL/6. Șoarecii adolescenți C57BL/6 hrăniți cu HFD au redus proliferarea celulelor epiteliale mamare, numărul TEB și alungirea canalelor. În mod surprinzător, alungirea glandei mamare întârziată și un număr redus de TEB au fost observate după 3 săptămâni (la vârsta de 6 săptămâni) pe HFD, care a coincis în timp cu o creștere semnificativă a greutății glandei mamare. HFD nu a afectat numărul TEB sau alungirea la șoarecii BALB/c, dar a provocat o creștere a proliferării celulelor epiteliale mamare.