Laura L. Hernandez

1 Departamentul de Fiziologie Moleculară și Celulară, Colegiul de Medicină, Universitatea din Cincinnati, Cincinnati, Ohio, Statele Unite ale Americii,

2 Departamentul de științe lactate, Universitatea din Wisconsin, Madison, Wisconsin, Statele Unite ale Americii,

Bernadette E. Grayson

3 Institutul de cercetare a bolilor metabolice, Universitatea din Cincinnati, Cincinnati, Ohio, Statele Unite ale Americii,

Ekta Yadav

1 Departamentul de Fiziologie Moleculară și Celulară, Colegiul de Medicină, Universitatea din Cincinnati, Cincinnati, Ohio, Statele Unite ale Americii,

Randy J. Seeley

3 Institutul de cercetare a bolilor metabolice, Universitatea din Cincinnati, Cincinnati, Ohio, Statele Unite ale Americii,

Nelson D. Horseman

1 Departamentul de Fiziologie Moleculară și Celulară, Colegiul de Medicină, Universitatea din Cincinnati, Cincinnati, Ohio, Statele Unite ale Americii,

Conceput și proiectat experimentele: LLH NDH. A efectuat experimentele: LLH BEG EY. Analiza datelor: LLH. Reactivi/materiale/instrumente de analiză contribuite: BEG RJS. Am scris lucrarea: LLH NDH.

Abstract

Introducere

Au fost efectuate mai multe studii pe diferite specii de mamifere care demonstrează o asociere cu obezitatea și dezvoltarea mamară în timpul sarcinii. Într-un studiu efectuat pe șoareci obezi, o întârziere a lactogenezei pare să fie legată de acumularea picăturilor de lipide în celulele epiteliale și a dus la scăderi ale expresiei genelor proteinelor din lapte [12]. Într-un experiment efectuat la scrofe, s-a determinat că hrănirea cu energie crescută în perioada de gestație târzie a dus la o scădere cu 27% a greutății parenchimale mamare totale comparativ cu scrofele hrănite cu o dietă cu energie adecvată [13]. Obezitatea indusă de dietă a fost, de asemenea, determinată să aibă un impact negativ asupra compartimentului stromal al glandei mamare și este asociată cu o creștere a riscului de cancer mamar [11].

Involuția glandei mamare, cum ar fi obezitatea și colita, seamănă cu un proces inflamator [19] - [21]. De fapt, la mai multe specii, expresia mARN-ului crescut pentru IL-6 și TNF-α, printre alți markeri inflamatori, în glanda mamară este tipică în timpul procesului de involuție [20] - [21]. S-a demonstrat anterior că serotonina este responsabilă pentru involuția glandei mamare la mai multe specii de mamifere [22] - [25]. În glanda mamară, 5-HT accelerează involuția ca răspuns la staza laptelui acționând asupra HTR7 pentru a perturba joncțiunile strânse (TJ), dovadă fiind scăderea rezistenței transepiteliale precum și scăderea nivelului de proteine ​​de joncțiune strânsă [23], [25] ]. În mod tranzitoriu, 5-HT acționează pentru scăderea permeabilității TJ prin protein kinaza A și creșteri susținute ale 5-HT duc la creșterea permeabilității TJ prin activarea kinazei MAP p38, inițind astfel involuția glandei mamare [25].

În prezent, se știe puțin despre procesele specifice care sunt modificate în țesutul parenchimatos al glandei mamare în starea obeză și modul în care acestea contribuie la lactația afectată observată la subiecții obezi. Obiectivele acestui studiu au fost examinarea efectelor hrănirii unui HFD asupra glandei mamare și a capacității de lactat. Mai exact, ne-am propus să delimităm implicarea 5-HT în reglarea răspunsului glandei mamare la HFD.

Rezultate

Consumul de hrană înainte de sarcină și creșterea în greutate corporală

Animalele HFD au avut greutăți corporale săptămânale semnificativ mai mari și creștere în greutate corporală pentru ultimele 3 săptămâni înainte de împerechere (Figurile 1a, b). Aportul caloric cumulativ a fost semnificativ mai mare la animalele HFD în perioada de hrănire pre-împerechere (Figura 1c). Aportul zilnic de alimente a fost mai mare în primele două săptămâni de hrănire la animalele HFD, dar nu a diferit de animalele LFD în ultimele 4 săptămâni înainte de împerechere (Figura 1d). Aportul de furaje și greutatea corporală nu au fost măsurate la animalele însărcinate și post-partum.

bogată

(A) Greutăți corporale înainte de sarcină timp de 6 săptămâni înainte de împerechere la femelele șobolani Wistar care consumă o dietă bogată în grăsimi (N = 6; HFD; 60% kcal din grăsimi) comparativ cu o dietă săracă în grăsimi (N = 6; LFD; 10% kcal din grăsime); (B) Creșterea în greutate corporală înainte de sarcină timp de 6 săptămâni înainte de împerechere la femelele șobolani Wistar care consumă un HFD comparativ cu un LFD; (C) Aport alimentar cumulativ înainte de sarcină timp de 6 săptămâni înainte de împerechere la femelele șobolani Wistar care consumă HFD versus LFD; (D) Aportul zilnic mediu de kilocalorii înainte de sarcină la șobolanii femele Wistar care consumă HFD versus LFD. Datele sunt reprezentate ca medie ± SEM.

Producția de lapte și rata de creștere a puilor

Atât cohortele martor (12 ± 1,4), cât și cele HFD (10 ± 1,5) care au dat naștere cu succes nu au avut dimensiuni de așternut diferite din punct de vedere statistic (Figura 2a). Animalele HFD care și-au dus sarcinile la termen nu au reușit să producă niciun randament măsurabil de lapte în timpul testului de cântărire-alăptare pe d1 post-partum, în timp ce animalele LFD produceau aproximativ 0,1 g de lapte în timpul unei perioade de alăptare pe d1 post-partum (Figura 2b). În plus, am încercat să mulgem toate animalele, iar mamele HFD nu au putut produce lapte pe 1 post-partum. De asemenea, am măsurat concentrațiile de ARNm ale receptorilor PRL și PRL în glandele mamare și nu am observat diferențe semnificative între cohorte, indicând eliberarea de PRL indusă de alăptare a fost consecventă între barajele din ambele grupuri LFD-lactante și HFD-lactante (datele nu sunt prezentate). Începând cu d 2 post-partum, animalele HFD au început să producă lapte și volumul nu a diferit semnificativ de cel al animalelor LFD până la 4d post-partum (Figura 2b). Puii de la mamele care au primit HFD au fost semnificativ mai grei decât puii LFD la prima lor cântărire și pentru primul 4d post-partum (Figura 2c).

Histologia glandei mamare și celulele alveolare

Animalele care alăptau pe HFD au prezentat morfologii ale glandei mamare perturbate comparativ cu cele de pe LFD atunci când au fost examinate la lactația d 4 (Figura 3). Țesutul glandei mamare lactante-HFD conținea mai multe adipocite și mai mari. Lumenii alveolari din țesutul parenchimatos au fost mai mici, iar alveolele au fost neregulate, cu zone în care țesutul parenchimatic pare să se fi deteriorat. În plus, dintre alveolele care erau intacte, acestea păreau a fi în mare parte goale, iar dintre cele care conțineau fluid în spațiul luminal, erau mai distinse decât cele din grupul LFD. Cantitativ, numărul unităților alveolare intacte a fost redus semnificativ atât la animalele care alăptează HFD, cât și la cele care nu alăptează HFD (post-partum) comparativ cu animalele care alăptează LFD (Figura 3b). Deși nu este surprinzător faptul că animalele care nu alăptează au avut puține unități alveolare intacte, scăderea unităților alveolare intacte la animalele care alăptează HFD sugerează că obezitatea a modificat dezvoltarea unităților alveolare necesare producției de lapte.

(A) Secțiunile colorate de hemaxtoxilină și eozină ale glandei mamare # 4 colectate de la șobolani Wistar femele care alăptează LFD, HFD care alăptează și HFD care nu alăptează la 4 d post-partum la 20 × magnifcație. (B) Unități alveolare prezente la animalele care alăptează LFD (N = 6), care alăptează HFD (N = 3) și HFD care nu alăptează (N = 3). Numărul de unități alveolare a fost numărat pe animal într-un câmp vizual la o mărire de 20 ×. Datele sunt reprezentate ca media ± SEM (** P Figurile 4a, b, c, d). ARNm TPH1 (enzimă care limitează rata în biosinteza 5-HT) a fost semnificativ crescută la animalele care alăptează HFD comparativ cu animalele care alăptează LFD (Figura 4e). Expresia TPH1 la animalele care nu alăptau HFD a fost intermediară între cele două grupuri care alăptează. În plus față de expresia crescută a TPH1, am demonstrat o creștere a expresiei ARNm HTR7 la animalele care alăptează HFD comparativ cu animalele care alăptează LFD și cele care nu alăptează HFD (Figura 4f). Transcrierile mamare pentru citokinele inflamatorii IL-6 au fost crescute în cohorta care alăptează HFD și TNF-α atât în ​​cohorte HFD-lactante, cât și în HFD care nu alăptează (Figurile 4g, h).

Glucoza și lactoza din lapte

Glucoza din lapte a fost analizată folosind metodele Karkalis [47]. Lactoza din lapte a fost analizată în laptele colectat de la animale la 4 zile de lactație folosind un kit de analiză Biovision lactoză # K624, conform instrucțiunilor producătorului (Biovision).

Analize statistice

Datele sunt exprimate ca medie ± SEM. Analiza statistică a fost efectuată folosind Prism pentru Macintosh, versiunea 5.0d (GraphPad Software). Greutatea puilor și randamentul laptelui au fost analizate folosind un ANOVA cu două căi, urmat de testul post-hoc al lui Bonferroni pentru mai multe comparații perechi. Unitățile alveolare au fost analizate folosind un ANOVA unidirecțional, urmat de un test post-hoc al lui Tukey pentru comparații multiple în perechi. Expresia relativă a genei, calculată folosind metoda 2 −ΔΔCt, a fost analizată utilizând un ANOVA unidirecțional, urmat de un test post-hoc al lui Tukey pentru comparații multiple în perechi.

Note de subsol

Interese concurente: Autorii au declarat că nu există interese concurente.

Finanțarea: Finanțarea pentru această cercetare a fost asigurată de NIH/NCI # T32 CA059268 și National Research Initiative Grant # 2007-35206-17898 de la Departamentul Agriculturii al Statelor Unite-Institutul Național de Alimentație și Agricultură. Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.