Abstract

Modelul transgenic de șoarece MMTV-PyMT este utilizat în mod obișnuit pentru a studia subtipul luminal B, care are o prevalență mai mică, dar un prognostic mai slab decât subtipul luminal A în rândul pacienților cu cancer de sân. Obiectivul prezentului studiu a fost de a determina dacă o dietă obezogenă, bogată în grăsimi, îmbunătățește tumorigeneză primară și metastază pulmonară la șoareci femele MMTV-PyMT. Dieta bogată în grăsimi a crescut ușor, dar semnificativ, aportul caloric și masa de grăsime corporală, comparativ cu dieta AIN93G. Dieta bogată în grăsimi a crescut semnificativ progresia tumorii mamare primare cu 59%, greutatea tumorii primare cu 60% și numărul de metastaze pulmonare cu 147%. Comparativ cu dieta AIN93G, dieta bogată în grăsimi a crescut semnificativ abundența citokinelor proinflamatorii (de exemplu, leptină, proteină chemotactică monocitară-1, inhibitor al activatorului plasminogen-1, rezistină și factor de necroză tumorală-α) și factori angiogeni (de exemplu, creșterea hepatocitelor, inhibitor tisular al inhibitorului metaloproteinazei-1 și factor de creștere endotelial vascular) în tumorile plasmatice și mamare. Concluzionăm că dieta obezogenă bogată în grăsimi îmbunătățește tumorigenezele primare și metastazele la șoarecii MMTV-PyMT. Această îmbunătățire poate fi rezultatul unei proinflamări crescute și a semnalizării angiogenezei.

tumorogeneza

Cancerul de sân este o boală eterogenă cu mai multe subtipuri intrinseci, inclusiv cancerul de sân luminal B (1). Cancerul de sân Luminal B se caracterizează prin exprimarea receptorilor de estrogen și progesteron și supraexprimarea receptorului uman 2 al factorului de creștere epidermică și Ki67 (un marker al proliferării celulare) (2). Cancerul de sân Luminal B reprezintă doar 12,4% din toate cazurile de cancer de sân invaziv (3). Cu toate acestea, este mai agresiv și de un grad mai ridicat, cu un prognostic mai slab decât cancerul de sân luminal A (4).

Studiile epidemiologice oferă dovezi puternice că obezitatea și inflamația sa adipoasă asociată sunt factori de risc pentru cancerul de sân, inclusiv subtipul B luminal (5, 6). A fi obez în momentul diagnosticării cancerului de sân poate fi predictiv pentru un prognostic slab (7, 8); cancerul de sân luminal B este mai frecvent la persoanele obeze decât la femeile care nu au obezitate în premenopauză (9). Creșterea în greutate după vârsta de 18 ani este, de asemenea, puternic asociată cu subtipul B luminal (10). În plus, femeile obeze aflate în postmenopauză prezintă un risc mai mare de a dezvolta cancer de sân luminal B (9, 11).

Modelul de șoarece MMTV-PyMT este frecvent utilizat pentru a studia cancerul de sân luminal B. Repetarea terminală lungă a virusului tumorii mamare la șoarece (MMTV) conduce expresia specifică a glandei mamare a antigenului T mijlociu al virusului polioma (PyMT) și transformă epiteliile mamare, care au ca rezultat tumori ale glandei mamare (12). Tumorigenezele mamare din acest model se caracterizează prin hiperplazie, adenom, neoplazie și carcinom cu o incidență ridicată a metastazei pulmonare (12, 13). Clasificarea și analizele ierarhice de grupare sugerează că tumorile mamare MMTV-PyMT sunt similare cu cele ale subtipului luminal (14). Alte analize genetice și markere sugerează că tumorile MMTV-PyMT prezintă semnătura tumorală B luminală, incluzând o latență scurtă și o penetranță ridicată (14, 15).

Studiile care utilizează modele animale de cancer mamar susțin rezultatele studiilor la om; dietele obezogene cu conținut ridicat de grăsimi îmbunătățesc tumorogeneza mamară la animale (16, 17). Țesutul adipos este considerat un organ endocrin care produce adipokine (citokine proinflamatorii) care contribuie la progresia malignă îmbunătățită cu diete bogate în grăsimi (18, 19). Am emis ipoteza că progresia crescută a obezității cancerului de sân luminal B se datorează reglării în sus a inflamației. Prezentul studiu a testat această ipoteză prin evaluarea efectelor unei diete bogate în grăsimi asupra tumorigenezei mamare primare și a metastazelor pulmonare și a modificărilor profilurilor inflamatorii și angiogene în modelul șoarecelui MMTV-PyMT.

Materiale și metode

Animale și diete. Șoarecii femele hemizigoți MMTV-PyMT au fost obținuți din colonia de reproducere internă de la Grand Forks Human Nutrition Research Center. Colonia a fost înființată cu femele FVB/NJ (nr. Stoc: 001800) și masculi FVB/N-Tg (MMTV-PyVT) 634Mul/J hemizigoti (nr. Stoc: 002374; Laboratorul Jackson, Bar Harbor, ME, SUA). Șoarecii au fost menținuți într-o cameră fără patogeni pe un ciclu de lumină/întuneric de 12: 12 ore cu o temperatură de 22 ± 1 ° C. Au fost comparate două diete (pregătite de Animal Diet Kitchen la Grand Forks Human Nutrition Research Center); dieta AIN93G (20) și o dietă AIN93G modificată, furnizând 16% și 45% (dietă bogată în grăsimi) de energie din uleiul de soia, respectiv (Tabelul I). Ambele diete erau diete cu pulbere; au fost depozitate la -20 ° C până la hrănire. Energia brută a fiecărei diete (Tabelul I) a fost analizată utilizând calorimetrie cu bombă de oxigen (Model 6200; Calorimetru cu bombă de oxigen, Instrumentul Parr, Moline, IL, SUA).

Proiectare experimentală. Acest studiu (Y27) a fost aprobat de Comitetul instituțional de îngrijire și utilizare a animalelor din S.U.A. Departamentul Agriculturii, Serviciul de Cercetări Agricole, Centrul de Cercetare Nutriție Umană Grand Forks. Procedurile au urmat Ghidul Institutelor Naționale de Sănătate pentru îngrijirea și utilizarea animalelor de laborator (21).

Șoarecii femele MMTV-PyMT în vârstă de trei săptămâni au fost repartizați aleatoriu și înțărcați în dietele lor respective (n = 33 per grup). Șoarecii au avut acces gratuit la dietele și apa deionizată și au fost adăpostiți câte doi în cușcă pentru a evita stresul legat de o singură carcasă. Aportul alimentar a fost înregistrat zilnic (5 zile pe săptămână) timp de 3 săptămâni consecutive începând cu o săptămână după inițierea hrănirii experimentale, iar șoarecii au fost cântăriți săptămânal. Durata hrănirii experimentale a fost de 8 săptămâni. Compoziția corporală a șoarecilor conștienți și imobilizați a fost efectuată cu 1 săptămână înainte de terminare, utilizând un analizor de compoziție pentru întregul corp EchoMRI (Model 100; Echo Medical Systems, Houston, TX, SUA).

Tumorigeneză mamară primară. Șoarecii au fost palpați pentru tumorile mamare de două ori pe săptămână. Latența tumorii a fost definită ca vârsta la care a fost detectată prima tumoare mamară palpabilă (22). Tumorile palpabile au fost măsurate săptămânal folosind un etrier digital (Fred V Fowler Company, Newton, MA, SUA). Volumul tumorii a fost calculat utilizând formula: lungime × lățime 2 × 0,5. Progresia tumorii ca variație procentuală a volumului în timp a fost calculată folosind formula: (volum final - volum inițial)/volum inițial × 100 (22).

Metastaze pulmonare. La patru săptămâni după detectarea primei tumori mamare palpabile, șoarecii au fost eutanasiați printr-o injecție intraperitoneală a unui amestec de ketamină și xilazină. Plămânii au fost recoltați și fixați cu soluția lui Bouin. S-a numărat numărul de metastaze pulmonare (23), iar aria secțiunii transversale și volumul fiecărei metastaze au fost analizate (24) utilizând software-ul ImagePro-Plus- (Media Cybernetics, Silver Spring, MD, SUA) și stereomicroscopul echipat cu cameră . Aria secțiunii transversale a fost definită ca suprafața fiecărei metastaze pulmonare. Volumul a fost estimat utilizând diametrul mediu al metastazelor, cu presupunerea că metastazele erau sferice (24). Tumorile plasmatice și mamare au fost colectate și depozitate la -80 ° C pentru analize ulterioare.

Profiluri de adipokine și angiogeneză. Abundența adipokinelor și a factorilor angiogenici în plasmă și în tumorile mamare primare au fost analizate folosind Proteome Profiler ™ Mouse Adipokine Array (ARY013) și Mouse Angiogenesis Array (ARY015; R&D Systems, Minneapolis, MN, SUA) urmând protocoalele producătorului. Tumorile primare înghețate în azot lichid au fost pulverizate și extrase în tampon de testare radio-imunoprecipitare cu inhibitori de protează și fosfatază (25). Fiecare matrice a fost repetată de trei ori cu tumori plasmatice sau mamare reunite de la patru șoareci diferiți pe repetare. În ambele tablouri au fost incluse paisprezece molecule; rezultatele au fost raportate corespunzător în profilurile lor respective în Tabelul II și Tabelul III. Aceste molecule au fost dipeptidil peptidaza-4 (DPPIV), factorul de creștere fibroblastic-acid (FGF-acid), FGF-bazic, factorul de creștere a hepatocitelor (HGF), proteina-1 de legare a factorului de creștere asemănător insulinei (IGFBP1), IGFBP2, IGFBP3, interleukina-10 (IL10), leptina, proteina chemotactica monocitara-1 (MCP1), pentraxina, inhibitorul activatorului plasminogen-1 (PAI1), inhibitor tisular al metaloproteinazei-1 (TIMP1) si factorul de crestere endotelial vascular (VEGF). Bloturile matrice au fost analizate utilizând sistemul de imagistică BioSpectrum 500 cu cameră LM-26 și BioChemi 500 (UVP, Upland, CA, SUA), iar densitățile de suprafață au fost măsurate utilizând software-ul VisionWorks®LS pentru achiziționarea și analiza imaginilor (versiunea 8.13; UVP). Rezultatele sunt prezentate ca modificări ale pliurilor în densitometrie în raport cu fundalul matricei.

Analize statistice. Testul t student a fost folosit pentru a compara diferențele dintre grupuri. Analizele Kaplan-Meier au fost efectuate pentru a estima latența tumorii; testele log-rank și Chi-square au fost utilizate pentru a compara diferențele dintre grupuri. Toate datele sunt prezentate ca medii ± eroare standard a mediei (SEM). Diferențele cu o valoare p de 0,05 sau mai puțin au fost considerate semnificative. Toate analizele au fost efectuate utilizând software-ul SAS (versiunea 9.4; SAS Institute, Cary, NC, SUA).

Rezultate

Greutatea corporală, compoziția corporală și aportul caloric. Dieta bogată în grăsimi a crescut greutatea corporală în comparație cu dieta AIN93G (Figura 1A). Diferența a fost semnificativă începând cu 3 săptămâni după inițierea hranei cu conținut ridicat de grăsimi (p Vezi acest tabel:

  • În această fereastră
  • Într-o fereastră nouă

Compoziția dietelor experimentale.

Metastaze pulmonare. Nu a existat nicio diferență semnificativă în incidența metastazelor pulmonare între șoarecii hrăniți cu dieta AIN93G (72,7%) și cei hrăniți cu o dietă bogată în grăsimi (75,7%). Dieta bogată în grăsimi a crescut semnificativ numărul de metastaze cu 150% comparativ cu dieta AIN93G (Figura 2D). Nu au existat diferențe în aria secțiunii transversale metastatice (datele nu sunt prezentate) și volumul între grupuri (Figura 2E). Necropsia brută la terminare nu a constatat leziuni metastatice în alte organe.

Profilul adipokinei (modificarea densitometriei în raport cu fundalul matricei) în tumora plasmatică și mamară a șoarecilor MMTV-PyMT hrăniți cu AIN93G sau cu o dietă bogată în grăsimi. Șoarecii au fost înțărcați în diete la vârsta de 3 săptămâni și au continuat după diete până la terminarea a 4 săptămâni după detectarea tumorii (durata hrănirii experimentale a fost de 8 săptămâni). Valorile sunt medii ± SEM (n = 3).

Profilul de angiogeneză (modificarea densitometriei în raport cu fundalul matricei) în tumora plasmatică și mamară a șoarecilor MMTV-PyMT hrăniți cu AIN93G sau cu o dietă bogată în grăsimi. Șoarecii au fost înțărcați în diete la vârsta de 3 săptămâni și au continuat după diete până la terminarea a 4 săptămâni după detectarea tumorii (durata hrănirii experimentale a fost de 8 săptămâni). Valorile sunt medii ± SEM (n = 3).

Discuţie

Prezentul studiu a arătat că o dietă obezogenă bogată în grăsimi crește creșterea tumorilor mamare primare și numărul de metastaze formate în plămâni. Acest lucru indică faptul că o dietă obezogenă îmbunătățește progresia malignă în acest model de șoarece MMTV-PyMT de cancer de sân luminal B.

Mulțumiri

Autorii recunosc foarte mult asistența următorilor angajați ai Centrului de Cercetare Nutriție Umană Grand Forks: Lana DeMars și Kay Keehr pentru asistență tehnică, LuAnn Johnson pentru analize statistice, Dr. Forrest Nielsen pentru furnizarea de informații utile în pregătirea manuscriselor, James Lindlauf pentru pregătirea dietelor experimentale și personalul din vivariu pentru asigurarea îngrijirii animalelor de înaltă calitate. Finanțarea pentru această lucrare a fost asigurată de SUA Departamentul Agricultură, ARS, Proiect de cercetare: 5450-51000-045-00D. SUA. Departamentul Agriculturii, Serviciul de Cercetare Agricolă, zona Câmpiilor este un angajator egal cu șanse/acțiuni afirmative și toate serviciile agenției sunt disponibile fără discriminare. Menționarea denumirilor comerciale sau a produselor comerciale în acest articol este doar pentru furnizarea de informații specifice și nu implică recomandarea sau aprobarea de către S.U.A. Departamentul de Agricultura.

Note de subsol

Acest articol este accesibil gratuit online.

Conflicte de interes

Autorii declară că nu au niciun conflict de interese în ceea ce privește acest studiu.