- елементи
- абстрактно
- целта:
- дизайн:
- резултатите:
- заключение:
- Въведение
- резултатът
- Специфичен за щама ефект на HFD върху развитието на пубертетна млечна жлеза
- Ефект на HFD върху възрастни млечни жлези
- Системни ефекти на HFD при пубертетни мишки
- Ефекти на HFD върху млечните жлези при пубертетни мишки
- Специфичен за щама ефект на HFD върху отговорите на млечните жлези на екзогенен естроген
- Ефект на HFD върху експресията на Areg при пубертетни мишки C57BL/6
- Ефект на загуба на тегло при мишки C57BL/6, хранени с HFD върху развитието на млечната жлеза
- дискусия
- Специфично за щама инхибиране на развитието на пубертетна млечна жлеза от HFD
- Влияние на HFD върху хормоналната регулация на развитието на млечните жлези
- DIO обръщане и затлъстяване в развитието на млечните жлези
- Допълнителна информация
- Word документи
- Допълнителна таблица 1
елементи
- Сигнализация на хранителни вещества
- Затлъстяване
- органогенеза
- Репродуктивна биология
абстрактно
Повишените нива на затлъстяване при юноши в Съединените щати представляват значителен риск за общественото здраве. Затлъстяването или повишеното затлъстяване по време на пубертета при момичетата, важен период на развитие на гърдите и прозорец на чувствителност към експозиция може да повлияе на развитието на гърдата и риска от рак. Целта на това проучване е да изследва ефекта от диетата с високо съдържание на мазнини (HFD) върху развитието на млечните жлези при чувствителни към затлъстяване и устойчиви на затлъстяване мишки BALB/c.
дизайн:
Пубертетни или възрастни мишки C57BL/6 и BALB/c са хранени с HFD или контролна диета (CD) за 3 до 7 седмици или 10 до 14 седмици. Бяха оценени ефектите от диетата с HFD върху телесното тегло, затлъстяването, развитието на млечните жлези и отговора на млечните жлези към естроген.
резултатите:
Pubertal C57BL/6 мишки, хранени с HFD, имат значително увеличение на телесното тегло и затлъстяване, което е придружено от извито удължаване на млечните канали и намалена пролиферация на млечните епителни клетки. Лечението с орадиектомия и естроген (17-ß-естрадиол, Е) на плъхове C57BL/6 с пубертетна HFD показва намалена стимулация на млечните жлези E. Амфирегулинът, медиатор на пуберталната Е активност, е намален в хранените с C57BL млечни жлези на HFD ./6 мишки. Загуба на тегло и намалена затлъстяване, инициирани чрез превключване на мишки C57BL/6 от HFD към CD възстановено удължаване на канал. Пубертетни мишки BALB/c, хранени с HFD, не показват значително увеличаване на теглото или затлъстяване; HFD причинява повишена пролиферация на млечните епителни клетки и няма ефект върху отговора на E. HFD няма ефект върху телесното тегло или млечните жлези на възрастни мишки.
заключение:
HFD по време на пубертета имаше значителен щам-специфичен ефект върху развитието на млечната жлеза на мишката. Затлъстяването и повишеното затлъстяване са свързани с намалена чувствителност към естроген и спиране на дукталния растеж. Важното е, че ефектът от храненето и затлъстяването върху млечната жлеза е специфичен за пубертетния период на развитие.
Като цяло ранното начало на пубертета и развитието на гърдите при момичетата е свързано с повишен индекс на телесна маса. 1 Повишеният индекс на телесна маса по време на детството и пубертета също е свързан с намален риск от бъдещ рак на гърдата, 2, 3, 4, 5, 6, 7, докато появата на менструация в ранна възраст увеличава риска. 8, 9 Очевидно противоречивите връзки между индекса на телесна маса в детска възраст, менструална възраст и рак на гърдата предполагат участието на различни биологични пътища, които определят ефекта от индекса на телесна маса в детска възраст върху риска от рак на гърдата. Честотата на детското затлъстяване се е увеличила бързо през последните години, но сега е малко известно как детското затлъстяване влияе върху развитието на гърдите, което от своя страна може да промени риска от рак на гърдата.
Пубертетът е времето, когато епителът на гръдните канали бързо се размножава и атакува мазнините на гърдата, създавайки дуктално дърво. При пубертетни гризачи крайните крайни пъпки (TEB) са пролиферативните епителни структури, отговорни за дукталната морфогенеза. 11 TEB може също да предизвика рак на гърдата след излагане на химически канцерогени12, което категорично предполага, че пубертетът е уникален прозорец на чувствителност. Известно е, че високите хранителни нива на мазнини увеличават развитието на тумори на гърдата при гризачи, въпреки че това зависи от периода на излагане и видовете хранителни мазнини (обобщено в Welsch 13). Мастните мазнини могат да повлияят на туморогенезата на гърдите, като променят развитието на млечната жлеза. В подкрепа на това, пубертетното поколение гризачи, изложени по време на бременност на изокалорични диети с високо съдържание на n-6 полиненаситени мастни киселини (напр. Царевично масло), намалява диференциацията на гърдите (напр. Повишена TEB и намалена алвеоларно-лобуларна плътност) 14, 15, 16 и увеличава канцерогенезата на тумора гърдата. 14, 15 Излагането на пубертетна мишка Balb/c на диета с високо съдържание на мазнини (HFD) само незначително повлиява диференциацията на гърдите, 17, 18, но увеличава пролиферацията на епителни клетки на канал в контрола и естрадиол: мишки, лекувани с прогестерон. 17
Въпреки че HFDs могат да повлияят развитието на млечните жлези, повечето проучвания са използвали хранителни протоколи, които не са причинили значително наддаване на тегло по време на пубертета. Наскоро беше съобщено, че женските мишки C57BL/6, хранени с обезогенна диета от пубертета до ранна зряла възраст (20 седмици), са имали увеличени мастни накладки на млечната жлеза и по-малко гъсти и разклонени дуктални дървета. Въпреки това, ефектът от тази затлъстяла диета върху развитието на млечните жлези по време на пубертета не е проучен. Целта на тези проучвания е да се изследват ефектите на HFD и затлъстяването, предизвикано от диета (DIO) по време на пубертета върху развитието на млечните жлези при модел на мишка. Изследвани са два щама на мишки, BALB/c и C57BL/6, с различна чувствителност към DIO. HFD храненето на пубертетни мишки C57BL/6 води до изразено затлъстяване, спиране на пубертетно развитие на гърдите и намалена пролиферация на гръден епител. За разлика от това, при мишки BALB/c HFD причинява значително по-малко увеличение на телесното тегло и увеличаване на пролиферацията в гръдния епител.
резултатът
Специфичен за щама ефект на HFD върху развитието на пубертетна млечна жлеза
За да се изследва ефектът на HFD по време на пубертета върху развитието на млечните жлези, мишките C57BL/6 и BALB/c са хранени с CD или HFD от отбиването (на 3-седмична възраст) до 7-седмична възраст. HFD се състои от 60% kcal мазнини, 21% kcal въглехидрати и 19% kcal протеин, докато CD е 12% kcal мазнини, 69% kcal въглехидрати и 19% kcal протеин (допълнителна таблица 1). Ежедневната консумация на храна (g) не се различава значително между щамовете на мишките, независимо от диетата. Например, в продължение на 3 седмици в проучването за хранене, мишките C57BL/6 консумират 2, 46 ± 0, 05 или 2, 38 ± 0,16 g на ден CD или HFD, докато мишките Balb/c консумират 2, 42 ± 0, 03 или 2, 45 ± 0,62 g на ден CD или HFD, респ. C57BL/6 мишки, хранени с HFD в продължение на 4 седмици, тежат 1,2 ± 0,39 g (P
Периферният HFD епителен епител, подаван към мишки C57BL/6, намалява растежа и производството на TEB. а ) Цели резултати от представителни млечни жлези от перипубертални мишки C57BL/6, хранени с CD или HFD в продължение на 3 или 4 седмици. Скала, 300 μm. ( б ) Дължина на млечната жлеза и брой TEB на CD или HFD, хранени с мишки C57BL/6 в продължение на 4 седмици (n = 15). * P # P # P
Ефект на HFD върху развитието на епитела на млечния канал при пубертетни мишки BALB/c. а ) Представителни цели проби от млечна жлеза от перипубертални мишки BALB/c, хранени с CD или HFD в продължение на 4 седмици (n = 7). Не са показани цели притежатели на мишки BALB/c, хранени с CD или HFD в продължение на 2 или 3 седмици, тъй като не са наблюдавани значителни разлики. Скала, 300 μm. ( б ) Дължина на млечната жлеза и TEB номер при мишки BALB/c, хранени с CD или HFD в продължение на 4 седмици (n = 14). ( ° С ) Процент на PCNA-положителни епителни клетки в канали, краища на канали и TEB на мишки BALB/c по време на водорасли и хранени CD или HFD (n = 3). * Р
Ефект на HFD върху морфологията на млечните жлези при възрастни мишки BALB/c и C57BL/6. Възрастни мишки BALB/c и C57BL/6 са хранени с CD или HFD на възраст от 13 до 17 седмици. а ) Цели млечни жлези. Скала, 300 μm. б ) Тежести на млечната жлеза. * Р
Ефект на HFD върху нивата на лептин, ERα и Areg иРНК при C57BL/6 и BALB/c перипубертални мишки. Перипуберталните мишки C57BL/6 и BALB/c са хранени CD или HFD в продължение на 4 седмици, след което общата РНК е изолирана от млечните жлези. Нивата на мРНК на лептин, ERα и Areg бяха определени, както е описано в Материали и методи. Данните се изразяват като кратна промяна при HFD-хранени мишки в сравнение с CD-хранени мишки. Стойностите са средни ± SEM (n = 3). * P # P –1 за C57BL/6, n = 7–8; 36, 3 ± 4, 8 срещу 36, 3 ± 3, 4 pg ml –1 за BALB/c, n = 8–9). Също така не са открити разлики в хистологията на яйчниците между CD и HFD в нито един щам на мишка (данните не са показани).
Ефекти на HFD върху млечните жлези при пубертетни мишки
Най-значимият ефект от HFD е инхибирането на развитието на млечните жлези в щама на мишка C57BL/6. Тъй като нито един от горните системни параметри не предоставя надеждно обяснение за наблюдаваните инхибиторни ефекти, ние изследвахме потенциалните ефекти на HFD върху млечните жлези. Комбинираното действие на естроген и прогестерон регулира развитието на епитела на гръдния канал, като естрогенът играе решаваща роля в удължаването на каналите чрез стимулиране на пролиферацията в TEB. Инхибирането на удължаването на канала и производството на TEB при мишки, хранени с HFD C57BL/6, предполага, че повишеното затлъстяване може да промени експресията на ERα. Няма значителни разлики в нивата на ERα mRNA (Фигура 4) или интензивността на имунофлуоресцентното оцветяване на ERα в луминални епителни клетки между мишки C57BL/6, хранени с CD и HFD (данните не са показани). PRA, основната PR изоформа, изразена преди бременността, също беше изследвана като цел за транскрипция надолу по веригата E. Също така няма значителни промени в интензивността на PRA имунофлуоресцентно оцветяване между C57BL/6 мишки, хранени с CD или HFD (данните не са показани). Процентът на PRA-положителни епителни клетки на луминалния канал в мишки, хранени с HFD C57BL/6, не се различава значително от мишки, хранени с CD (50, 10 ± 1, 48% (CD) срещу 51, 85 ± 1, 60% (HFD) )).
Също така, няма значителни разлики в имунофлуоресцентното оцветяване на PRA или ERα (данните не са показани) или ERα нивата на mRNA между BALB/c мишки, хранени с CD или HFD (Фигура 4). Процентът на PRA положителни клетки е 51,6 ± 1, 3 и 52,1 ± 1,2% за мишки с BALB/c, хранени с CD и HFD.
Специфичен за щама ефект на HFD върху отговорите на млечните жлези на екзогенен естроген
За да се оцени ефектът на DIO върху чувствителността на епитела на гърдата към естроген (Е), C57BL/6 и BALB/c мишки, хранени CD или HFD в продължение на 4 седмици, бяха OVX, поддържани в диетата си в продължение на 3 седмици, за да позволят отделянето на млечна жлеза и TEB. регресия, 25 и след това Е се лекува в продължение на 5 дни. Както се очаква, овариектомията доведе до регресия на млечната жлеза при мишки C57BL/6 и BALB/c, хранени с CD и HFD (Фигури 5а и b). Обработката на OVX-C57BL/6 с CD подаване с Е предизвика стимулация на краищата на тръбите (Фигура 5а). За разлика от тях, OVF-C57BL/6 мишки, хранени с HFD, показват намален стимулаторен отговор на Е. OVX-BALB/c мишки, хранени или с CD, или с HFD, показват подобна стимулация от края на канала в отговор на E (Фигура 5b). Лечението Е повишава теглото на матката при OVX-BALB/c и OVX-C57BL/6 мишки, независимо от диетата (данните не са показани), което предполага, че индуцираният от HFD намален Е отговор е специфичен за млечната жлеза.
HFD модифицира отговора на млечната жлеза към Е при OVX C57BL/6 мишки, лекувани с естроген (Е). Перипуберталните мишки C57BL/6 или BALB/c са хранени CD или HFD в продължение на 4 седмици (на възраст 7 седмици), след това OVX и поддържани на подходяща диета за още три седмици, за да се позволи регресия на TEB. След това мишките бяха третирани с физиологичен разтвор (контрол) или Е в продължение на 5 дни, както е описано в Материали и методи. Представителни цели млечни жлези се пазят от ( а ) C57BL/6 мишки или ( б ) BALB/c мишки. Скала, 100 μm.
Изображение в пълен размер
Ефект на HFD върху експресията на Areg при пубертетни мишки C57BL/6
Естрогенната стимулация на развитието на пубертетна млечна жлеза включва паракринен механизъм чрез Е регулация на Areg. 26 Тъй като мишките C57BL/6, хранени с HFD, имат намален отговор на Е, ние анализирахме ефекта на HFD върху експресията на Areg. Нивата на mRNA на Areg са намалени със 77% при мишки C57BL/6, хранени с HFD (Фигура 4). Оцветяването с Areg имунофлуоресценция също беше значително намалено при мишки C57BL/6, хранени с HFD (Фигура 6).
Хранените с HFD мишки C57BL/6 намаляват експресията на Areg протеин. Представителни комбинирани изображения на оцветяване на млечните жлези на Areg (зелено) в млечните жлези на перипубертални мишки C57BL/6, хранени с CD или HFD в продължение на 4 седмици. Ядрата бяха оцветени с 4 ', 6-диамидино-2-фенилиндол. Мащабна скала, 25 μm.
Изображение в пълен размер
Ефект на загуба на тегло при мишки C57BL/6, хранени с HFD върху развитието на млечната жлеза
Увеличението на теглото на млечната жлеза при HFD-хранени мишки C57BL/6 (таблица 1) съответства на увеличаване на размера на адипоцитите на млечната жлеза (Фигура 7а). HFD също увеличава размера на адипоцитите при мишки BALB/c, но в по-малка степен в сравнение с мишки C57BL/6. Тези открития предполагат, че повишеното затлъстяване на мастната тъкан в гърдите при мишки C57BL/6 може да бъде свързано със забавено развитие на млечната жлеза. За да се проучи тази възможност, мишките C57BL/6, хранени с HFD в продължение на 4 седмици, бяха прехвърлени на CD за следващите 6 седмици. Преходът от HFD към CD доведе до 16% намаляване на телесното тегло (Таблица 2). Намаляването на телесното тегло се отразява в 47% намаление на теглото на млечните жлези и 64% намаляване на теглото на параметричните мастни накладки. Намаляването на теглото на млечните жлези също е придружено от намаляване на размера на адипоцитите на млечната жлеза (Фигура 7b). Важното е, че намаляването на затлъстяването при мишки C57BL/6, преминали от HFD към CD, съответства на възстановяването на TEB и удължаването на канала. Повишен размер на адипоцитите също се поддържа в млечните жлези на OVX C57BL/6 мишки, хранени с HFD, третирани с Е (Фигура 7в).
Ефект от превключването на мишки C57BL/6, хранени с HFD към CD, върху размера на адипоцитите и развитието на млечната жлеза. ( а ) Представително оцветяване на млечната жлеза с хематоксилин и еозин (H&E) от мишки BALB/c и C57BL/6, хранени с CD или HFD в продължение на 4 седмици; отбелязва значително увеличение на размера на адипоцитите в жлезите C57BL/7 в групата с HFD. Скала, 60 μm. ( б ) Представително H&E оцветяване и цели млечни жлези от перипубертални мишки C57BL/6, хранени с HFD в продължение на 4 седмици, след това променени на CD или поддържани на HFD за още 6 седмици; забележите намаляване на размера на адипоцитите и увеличаване на дължината на канала в жлезите C57BL/6 в групата с CD-превключване. ( ° С ) Представително H&E оцветяване на млечни жлези от OVX-C57BL/6 мишки, хранени с CD или HFD, третирани с физиологичен разтвор (контрол) или естроген. Обърнете внимание, че лечението Е в продължение на 5 дни не е имало забележим ефект върху размера на адипоцитите. H&E скала, 60 μm. Мащаб на цялото изображение, 300 μm.
Изображение в пълен размер
Маса в пълен размер
дискусия
Специфично за щама инхибиране на развитието на пубертетна млечна жлеза от HFD
При хранене със стандартни гризачи за гризачи (Teklad 8640, 16% ккал мазнини, соево масло с основен източник), юноши (на 6 седмици) мишки C57BL/6 и BALB/c са имали дуктално подобно пубертетно развитие, включително степента на разклоняване на протока и брой TEB. 27 Както е отбелязано тук, тези параметри на развитие са чувствителни към ефектите на HFD, като най-силно изразено въздействие се наблюдава при мишки C57BL/6. Хранените с HFD подрастващи мишки C57BL/6 имат намалена пролиферация на млечни епителни клетки, брой TEB и удължаване на канал. Изненадващо, забавено удължаване на млечната жлеза и намален брой TEB се наблюдават след 3 седмици (на 6-седмична възраст) при HFD, което съвпада във времето със значително увеличение на теглото на млечните жлези. HFD не повлиява броя на TEB или удължаването при мишки BALB/c, но причинява увеличаване на пролиферацията на гръдните епителни клетки.