- предметів
- реферат
- мета:
- дизайн:
- результати:
- висновок:
- вступ
- результат
- Штам-специфічний вплив HFD на розвиток молочної залози пубертатного періоду
- Вплив HFD на дорослі молочні залози
- Системні ефекти HFD у пубертатних мишей
- Вплив HFD на молочні залози у мишей статевого дозрівання
- Штам-специфічний ефект HFD на реакції молочних залоз на екзогенний естроген
- Вплив HFD на експресію Areg у пубертатних мишей C57BL/6
- Вплив втрати ваги у мишей C57BL/6, які годували HFD, на розвиток молочних залоз
- обговорення
- Штам-специфічне пригнічення розвитку молочної залози пубертатного періоду шляхом HFD
- Вплив HFD на гормональну регуляцію розвитку молочних залоз
- Зміна ДІО та ожиріння у розвитку молочних залоз
- Додаткова інформація
- Документи Word
- Додаткова таблиця 1
предметів
- Сигналізація поживних речовин
- Ожиріння
- органогенез
- Репродуктивна біологія
реферат
Підвищений рівень ожиріння серед підлітків у США представляє значний ризик для здоров'я населення. Ожиріння або підвищене ожиріння в період статевого дозрівання у дівчаток, важливий період розвитку грудей та вікно чутливості до впливу може вплинути на розвиток молочної залози та ризик раку. Метою цього дослідження було дослідити вплив дієти з високим вмістом жиру (HFD) на розвиток молочних залоз у чутливих до ожиріння та стійких до ожиріння мишей BALB/c.
дизайн:
Пубертатних або дорослих мишей C57BL/6 та BALB/c годували HFD або контрольною дієтою (CD) протягом 3 - 7 тижнів або 10 - 14 тижнів. Оцінювали вплив дієти з ВЧД на масу тіла, ожиріння, розвиток молочних залоз та реакцію молочних залоз на естроген.
результати:
Пубертальні миші C57BL/6, яких годували HFD, мали значне збільшення маси тіла та ожиріння, що супроводжувалося кривим подовженням молочних проток та зменшенням проліферації клітин епітелію молочної залози. Лікування орадиектомії та естрогену (17-ß-естрадіол, Е) щурів C57BL/6 з пубертатним HFD показало знижену стимуляцію молочних залоз E. Амфірегулін, нижчий медіатор активності пубертатного Е, був знижений у молочних залозах HFD, що годувались C57BL ./6 мишей. Втрата ваги та зниження ожиріння, ініційоване переходом мишей C57BL/6 з HFD на CD, відновлене подовження протоки. У пубертальних мишей BALB/c, яких годували HFD, не спостерігалося значного збільшення маси тіла або ожиріння; HFD спричиняв посилену проліферацію епітеліальних клітин молочної залози і не впливав на реакцію на E. HFD не впливав на масу тіла та молочні залози дорослих мишей.
висновок:
HFD у період статевого дозрівання мав значний специфічний для штаму вплив на розвиток молочної залози миші. Ожиріння та підвищене ожиріння були пов'язані із зниженням чутливості до естрогену та зупинкою росту протоків. Важливо, що вплив харчування та ожиріння на молочну залозу був специфічним для періоду пубертатного розвитку.
Загалом ранній початок статевого дозрівання та розвитку грудей у дівчаток пов’язаний із збільшенням індексу маси тіла. 1 Підвищення індексу маси тіла в дитинстві та в період статевого дозрівання також пов'язане зі зниженням ризику розвитку раку молочної залози в майбутньому, 2, 3, 4, 5, 6, 7, тоді як початок менструації в ранньому віці збільшує ризик. 8, 9 Очевидно, суперечливі взаємозв'язки між індексом маси тіла в дитинстві, менструальним віком та раком молочної залози свідчать про залучення різних біологічних шляхів, що визначають вплив індексу маси тіла в дитинстві на ризик раку молочної залози. Частота дитячого ожиріння швидко зростала в останні роки, але зараз мало відомо, як дитяче ожиріння впливає на розвиток молочної залози, що, в свою чергу, може змінити ризик раку молочної залози.
Статеве дозрівання - це час, коли епітелій каналів молочної залози швидко розмножується і атакує жир грудей, створюючи протокове дерево. У пубертатних гризунів кінцеві ниркові кінці (TEB) є проліферативними епітеліальними структурами, відповідальними за протоковий морфогенез. 11 TEB може також викликати рак молочної залози після впливу хімічних канцерогенів12, що наводить на думку, що статеве дозрівання є унікальним вікном сприйнятливості. Відомо, що високий рівень харчового жиру сприяє розвитку пухлин молочної залози у гризунів, хоча це залежить від періоду впливу та видів харчового жиру (узагальнено в Welsch 13). Жирний жир може впливати на пухлину грудей, змінюючи розвиток молочної залози. На підтримку цього, пубертатне потомство гризунів, підданих під час вагітності ізокалорійним раціоном з високим вмістом поліненасичених жирних кислот n-6 (наприклад, кукурудзяна олія), зменшило диференціацію молочних залоз (наприклад, збільшило ТЕБ та зменшило альвеолярно-часточну щільність) 14, 15, 16 та збільшило канцерогенез пухлини грудей. 14, 15 Вплив пубертатного миші Balb/c на дієту з високим вмістом жиру (HFD) лише незначно вплинуло на диференціацію молочних залоз, 17, 18, але збільшило проліферацію клітин епітелію протоки у контролі та естрадіолу: мишей, які отримували прогестерон. 17
Хоча HFD можуть впливати на розвиток молочних залоз, більшість досліджень використовували протоколи харчування, які не викликали значного збільшення ваги під час статевого дозрівання. Нещодавно повідомлялося, що самки мишей C57BL/6, які годувались обесогенною дієтою від статевого дозрівання до ранньої зрілості (20 тижнів), мали збільшені молочні жирові прокладки та менш щільні та розгалужені протокові дерева. Однак вплив цієї ожирілої дієти на розвиток молочних залоз у період статевого дозрівання не вивчався. Метою цих досліджень було дослідити вплив HFD та ожиріння, спричиненого дієтою (DIO) під час статевого дозрівання, на розвиток молочних залоз на моделі миші. Були вивчені два штами мишей, BALB/c та C57BL/6, з різною чутливістю до DIO. Харчування HFD мишами пубертатного періоду C57BL/6 призвело до вираженого ожиріння, зупинки розвитку пубертатного періоду молочної залози та зменшення проліферації епітелію молочної залози. На противагу цьому, у мишей BALB/c HFD спричиняв значно менший приріст маси тіла та збільшення проліферації в епітелії молочної залози.
результат
Штам-специфічний вплив HFD на розвиток молочної залози пубертатного періоду
Щоб вивчити вплив HFD під час статевого дозрівання на розвиток молочних залоз, мишей C57BL/6 та BALB/c годували CD або HFD від відлучення (у віці 3 тижнів) до 7-тижневого віку. HFD складався з 60% ккал жиру, 21% ккал вуглеводів і 19% ккал білка, тоді як CD складав 12% ккал жиру, 69% ккал вуглеводів і 19% ккал білка (Додаткова таблиця 1). Щоденне споживання їжі (г) суттєво не відрізнялося між штамами мишей незалежно від дієти. Наприклад, протягом 3 тижнів у дослідженні годування миші C57BL/6 споживали 2, 46 ± 0, 05 або 2, 38 ± 0,16 г на день CD або HFD, тоді як миші Balb/c споживали 2, 42 ± 0, 03 або 2, 45 ± 0,62 г на день CD або HFD, відповідно Миші C57BL/6, яких годували HFD протягом 4 тижнів, важили 1,2 ± 0,39 г (P
Периферійний епітеліальний епітелій HFD, що подається мишам C57BL/6, зменшує ріст і вироблення TEB. a ) Цілі результати репрезентативних молочних залоз від перипубертальних мишей C57BL/6, яких годували CD або HFD протягом 3 або 4 тижнів. Шкала, 300 мкм. ( b ) Довжина молочної залози та кількість TEB на CD або HFD, що подавали мишам C57BL/6 протягом 4 тижнів (n = 15). * P # P # P
Вплив HFD на розвиток епітелію молочних проток у пубертатних мишей BALB/c. a ) Репрезентативні зразки цільної молочної залози від перипубертальних мишей BALB/c, яких годували CD або HFD протягом 4 тижнів (n = 7). Цілі тримачі мишей BALB/c, які годували CD або HFD протягом 2 або 3 тижнів, не показані, оскільки не спостерігалося значних відмінностей. Шкала, 300 мкм. ( b ) Довжина молочної залози та номер TEB у мишей BALB/c, яких годували CD або HFD протягом 4 тижнів (n = 14). ( c ) Відсоток PCNA-позитивних епітеліальних клітин у каналах, кінцях каналів та TEB мишей BALB/c під час водоростей та годування CD або HFD (n = 3). * P
Вплив HFD на морфологію молочної залози у дорослих мишей BALB/c та C57BL/6. Дорослих мишей BALB/c та C57BL/6 годували CD або HFD у віці від 13 до 17 тижнів. a ) Цілі молочні залози. Шкала, 300 мкм. b ) Ваги молочних залоз. * P
Вплив HFD на рівень мРНК лептину, ERα та Areg у перипубертальних мишей C57BL/6 та BALB/c. Перипубертальних мишей C57BL/6 і BALB/c годували CD або HFD протягом 4 тижнів, після чого із молочних залоз виділяли загальну РНК. Рівні мРНК лептину, ERα та Areg визначали, як описано в матеріалах та методах. Дані виражаються як кратна зміна у мишей, що годували HFD, порівняно з мишами, що годувались CD. Значення є середніми ± SEM (n = 3). * P # P –1 для C57BL/6, n = 7–8; 36, 3 ± 4, 8 проти 36, 3 ± 3, 4 пг мл –1 для BALB/c, n = 8–9). Крім того, не виявлено відмінностей у гістології яєчників між CD та HFD у будь-якому штамі миші (дані не наведені).
Вплив HFD на молочні залози у мишей статевого дозрівання
Найбільш суттєвим ефектом HFD було інгібування розвитку молочних залоз у штаму миші C57BL/6. Оскільки жоден із зазначених вище системних параметрів не давав надійного пояснення спостережуваних інгібуючих ефектів, ми досліджували потенційний вплив HFD на молочні залози. Спільна дія естрогену та прогестерону регулює розвиток епітелію молочних проток, при цьому естроген відіграє вирішальну роль у подовженні проток шляхом стимулювання проліферації в ТЕБ. Інгібування подовження протоки та утворення TEB у мишей C57BL/6, що харчуються HFD, припускає, що підвищена ожиріння може змінити експресію ERα. Суттєвих відмінностей у рівнях мРНК ERα (рис.4) та інтенсивності фарбування імунофлуоресценцією ERα в клітинах просвітнього епітелію між мишами C57BL/6, які годували CD та HFD, не було (дані не наведені). PRA, основна ізоформа PR, виражена до вагітності, також досліджувались як ціль транскрипції нижче за течією E. Також не спостерігалося значних змін в інтенсивності фарбування імунофлюоресценції PRA між мишами C57BL/6, які отримували CD або HFD (дані не наведені). Відсоток PRA-позитивних епітеліальних клітин просвітнього каналу у мишей C57BL/6, що годувались HFD, суттєво не відрізнявся від мишей, що годувались CD (50, 10 ± 1, 48% (CD) проти 51, 85 ± 1, 60% (HFD) )).
Крім того, не було значущих відмінностей у імунофлуоресцентному фарбуванні PRA або ERα (дані не наведені) або рівнях мРНК ERα між мишами BALB/c, які отримували CD або HFD (рис. Відсоток PRA-позитивних клітин становив 51,6 ± 1, 3 та 52,1 ± 1,2% для мишей BALB/c, яких годували CD та HFD.
Штам-специфічний ефект HFD на реакції молочних залоз на екзогенний естроген
Для оцінки ефекту DIO на чутливість епітелію молочної залози до естрогену (E), мишам C57BL/6 і BALB/c, яких годували CD або HFD протягом 4 тижнів, проводили OVX, яких вони підтримували в раціоні протягом 3 тижнів, щоб забезпечити виведення молочної залози та TEB. регресія, 25, а потім Е лікували протягом 5 днів. Як і слід було очікувати, оваріектомія призвела до регресії молочної залози у мишей C57BL/6 та BALB/c, які годувались CD та HFD (малюнки 5а та b). Обробка OVX-C57BL/6 підживленням CD за допомогою Е викликала стимуляцію кінців труби (рис. 5а). На противагу цьому, миші OVF-C57BL/6, яких годували HFD, демонстрували знижену стимулюючу реакцію на E. Миші OVX-BALB/c, які годувались або CD, або HFD, демонстрували подібну стимуляцію кінця каналу у відповідь на E (рис. 5b). Лікування E збільшувало маткову масу у мишей OVX-BALB/c та OVX-C57BL/6 незалежно від дієти (дані не наведені), припускаючи, що індукований HFD знижений відповідь E був специфічним для молочних залоз.
HFD модифікує реакцію молочної залози на E у мишей OVX C57BL/6, які отримували естроген (E). Перипубертальних мишей C57BL/6 або BALB/c годували CD або HFD протягом 4 тижнів (вік 7 тижнів), потім OVX і підтримували на відповідній дієті ще три тижні, щоб забезпечити регресію TEB. Потім мишей обробляли фізіологічним розчином (контроль) або Е протягом 5 днів, як описано в Матеріали та методи. Репрезентативні цілі молочні залози утримуються від ( a ) Миші C57BL/6 або ( b ) Миші BALB/c. Шкала, 100 мкм.
Повнорозмірне зображення
Вплив HFD на експресію Areg у пубертатних мишей C57BL/6
Естрогенна стимуляція розвитку молочної залози пубертатного періоду включає паракринний механізм через регуляцію Е Арегу. 26 Оскільки миші C57BL/6, яких годували HFD, мали знижену реакцію на E, ми проаналізували вплив HFD на експресію Areg. Рівень мРНК Areg знизився на 77% у мишей C57BL/6, які отримували HFD (рис. 4). Фарбування іммунофлюоресценцією Areg також було значно зменшено у мишей C57BL/6, яких годували HFD (рис. 6).
Миші C57BL/6, які годували HFD, знижували експресію білка Areg. Репрезентативні комбіновані зображення імунофлуоресцентного фарбування молочних залоз Areg (зелені) у молочних залозах мишей C57BL/6 у перипубертальному періоді, що годувались CD або HFD протягом 4 тижнів. Ядра були забарвлені 4 ', 6-діамідино-2-феніліндол. Шкала шкали, 25 мкм.
Повнорозмірне зображення
Вплив втрати ваги у мишей C57BL/6, які годували HFD, на розвиток молочних залоз
Збільшення маси молочних залоз у мишей C57BL/6, що годувались HFD (табл. 1), відповідало збільшенню розміру адипоцитів молочної залози (рис. 7а). HFD також збільшив розмір адипоцитів у мишей BALB/c, але в меншій мірі порівняно з мишами C57BL/6. Ці висновки свідчать про те, що збільшення ожиріння жирової тканини в грудях у мишей C57BL/6 може бути пов'язане із затримкою розвитку молочних залоз. Для вивчення цієї можливості мишей C57BL/6, яких годували HFD протягом 4 тижнів, переносили на CD протягом наступних 6 тижнів. Перехід від HFD до CD призвів до зниження маси тіла на 16% (табл. 2). Зменшення маси тіла відображалося на 47% зменшення ваги молочних залоз та зменшення маси параметричних жирових прокладок на 64%. Зменшення маси молочних залоз також супроводжувалось зменшенням розміру адипоцитів молочної залози (рис. 7б). Важливо, що зменшення ожиріння у мишей C57BL/6, які перейшли з HFD на CD, відповідало відновленню TEB та подовженню протоки. Збільшений розмір адипоцитів також підтримувався в молочних залозах мишей OVX C57BL/6, яких годували HFD, оброблених Е (рис. 7в).
Вплив переключення мишей C57BL/6, які годували HFD на CD, на розмір адипоцитів та розвиток молочної залози. ( a ) Репрезентативне фарбування молочних залоз гематоксиліном та еозином (H&E) від мишей BALB/c та C57BL/6, яких годували CD або HFD протягом 4 тижнів; відзначили значне збільшення розміру адипоцитів у залозах C57BL/7 у групі HFD. Шкала, 60 мкм. ( b ) Репрезентативне фарбування H&E та цілі молочні залози від перипубертальних мишей C57BL/6, яких годували HFD протягом 4 тижнів, потім змінили на CD або підтримували на HFD ще 6 тижнів; зверніть увагу на зменшення розміру адипоцитів та подовження довжини протоки у залозах C57BL/6 у групі з CD-комутацією. ( c ) Репрезентативне фарбування H&E молочних залоз від мишей OVX-C57BL/6, яких годували CD або HFD, оброблених фізіологічним розчином (контроль) або естрогеном. Зауважте, що лікування Е протягом 5 днів не мало помітного впливу на розмір адипоцитів. Шкала H&E, 60 мкм. Масштаб всього зображення, 300 мкм.
Повнорозмірне зображення
Стіл в натуральну величину
обговорення
Штам-специфічне пригнічення розвитку молочної залози пубертатного періоду шляхом HFD
При годуванні стандартними чау-гризунами (Teklad 8640, 16% ккал жиру, соєва олія з основним джерелом) у підлітків (6 тижнів) мишей C57BL/6 та BALB/c мали протокоподібний пубертатний розвиток, включаючи ступінь розгалуження протоки та кількість TEB. 27 Як зазначалося в цьому документі, ці параметри розвитку чутливі до ефектів HFD, причому найбільш виражений вплив спостерігається у мишей C57BL/6. Підлітки C57BL/6 мишей, які годувались HFD, мали знижену проліферацію клітин епітеліальних клітин молочної залози, кількість TEB та подовження протоки. Дивно, але затримка подовження молочної залози та зменшення кількості ТЕБ спостерігались через 3 тижні (у віці 6 тижнів) на ВЧС, що збігалося за часом із значним збільшенням маси молочних залоз. HFD не впливав на кількість або подовження TEB у мишей BALB/c, але спричиняв збільшення проліферації клітин епітеліальних клітин молочної залози.