Чун-Те Чен

1 Катедра по молекулярна и клетъчна онкология Университетът в Тексас, MD Anderson Cancer Center, Хюстън, Тексас

насочване

3 Завършил училище по биомедицински науки, Университет на Тексаския здравен научен център в Хюстън, Хюстън, Тексас

Yi Du

1 Катедра по молекулярна и клетъчна онкология Университетът в Тексас, MD Anderson Cancer Center, Хюстън, Тексас

3 Завършил училище по биомедицински науки, Университет на Тексаския здравен научен център в Хюстън, Хюстън, Тексас

Хирохито Ямагучи

1 Катедра по молекулярна и клетъчна онкология Университетът в Тексас, MD Anderson Cancer Center, Хюстън, Тексас

Юнг-Мао Хсу

1 Катедра по молекулярна и клетъчна онкология Университетът в Тексас, MD Anderson Cancer Center, Хюстън, Тексас

3 Завършило училище по биомедицински науки, Университета в Тексас, Център за здравни науки в Хюстън, Хюстън, Тексас

Хсу-Пинг Куо

1 Катедра по молекулярна и клетъчна онкология Университетът в Тексас, MD Anderson Cancer Center, Хюстън, Тексас

3 Завършил училище по биомедицински науки, Университет на Тексаския здравен научен център в Хюстън, Хюстън, Тексас

Габриел Н. Хортобаджи

2 Катедра по медицинска онкология на гърдите, Университетът на Тексас, MD Anderson Cancer Center, Хюстън, Тексас

Mien-Chie Hung

1 Катедра по молекулярна и клетъчна онкология Университетът в Тексас, MD Anderson Cancer Center, Хюстън, Тексас

3 Завършил училище по биомедицински науки, Университет на Тексаския здравен научен център в Хюстън, Хюстън, Тексас

4 Завършил Институт по биология на рака и Център за молекулярна медицина, Китайски медицински университет

5 Азиатски университет, Тайчунг, Тайван

Свързани данни

Резюме

Клиничните корелационни проучвания ясно показват, че затлъстяването е свързано с риск от рак на гърдата и оцеляване на пациента. Въпреки че са предложени няколко потенциални механизма, свързващи затлъстяването и раковите заболявания, подробният молекулярен механизъм на медиираната от затлъстяване туморогенеза на гърдата все още не е критично оценен. В това проучване ние оценихме ефектите от затлъстяването върху инициирането и прогресирането на тумори на млечната жлеза, като използвахме мишки с генетично и индуцирано затлъстяване, носещи тумор на млечната жлеза ксенотрансплантати и миши млечни тумори virusneu трансгенни мишки, които бяха хранени с диета с високо съдържание на мазнини. Ние показваме, че затлъстяването насърчава растежа и развитието на тумора на млечната жлеза при тези животински модели. Освен това, експресиите на TNFα, VEGF, IKKβ и mTOR са регулирани в тумори на млечната жлеза на затлъстели мишки, което предполага, че сигналният път IKKβ/mTOR/VEGF се активира от TNFα в туморите на затлъстели мишки. По-важното е, че инхибиторите (рапамицин, бевацизумаб и аспирин), насочени към членовете на пътя, потискат туморогенезата и удълженото преживяване по-ефективно при затлъстели мишки, отколкото при неносебни мишки. Тук не само идентифицирахме специфичен сигнален път, който допринася за туморогенезата на млечната жлеза при затлъстели мишки, но и стратегия за лечение на медииран от затлъстяване рак на гърдата.

Въведение

Затлъстяването е сериозен здравословен проблем в САЩ и е свързано с повишен риск от диабет, хипертония и сърдечно-съдови заболявания. Освен това нарастващите доказателства показват, че затлъстяването е рисков фактор за множество видове човешки рак (1–4) и е известно, че корелира с туморогенезата и развитието на рака на гърдата (5, 6). Ракът на гърдата е втората водеща причина за смъртни случаи, свързани с рака при жените в Съединените щати, а пациентите с рак на гърдата със затлъстяване имат по-висок риск от рецидивиращо заболяване, по-високи нива на метастази и смъртност, по-големи туморни маси и по-лоша прогноза от неблагополучните гърди пациенти с рак (7–12).

По-рано показахме, че TNFα/индуцира IKKβ mTOR/VEGF пътя за насърчаване на прогресията на рака на гърдата чрез засилване на ангиогенезата (21). Активираният TNFα рецептор активира IKKβ, който от своя страна фосфорилира туберкулозен склерозен протеин 1 (TSC1) и активира сигналния път надолу по веригата, като mTOR. Освен това активирането на IKKβ, фосфорилирането на TSC1 и експресията на VEGF са свързани с лошия клиничен резултат при пациенти с рак на гърдата (21). Тъй като пациентите със затлъстяване имат по-високи нива на адипоцити и по този начин могат да секретират повече TNFα (22), предположихме, че този новоидентифициран механизъм може да свърже TNFα/активиран IKKβ/mTOR/VEGF (23) със затлъстяването и следователно да допринесе за прогресирането на рака на гърдата, медиирано от затлъстяването.

В това проучване ние се опитахме да определим ефектите от затлъстяването върху прогресията на тумора на млечната жлеза, използвайки 2 различни модела на затлъстяване на мишки: мишки с генетично и диетично затлъстяване (DIO), носещи ортотопични ксенографтни млечни тумори. Освен това, ние също така оценихме ефектите на DIO върху инициирането на тумор в миши модел на млечен туморен вирус (MMTV) -neu. Използвайки тези модели, ясно показахме, че затлъстяването насърчава както развитието, така и растежа на тумори на млечната жлеза. По-важното е, че установихме, че сигналният път IKKβ/mTOR/VEGF е силно активиран от TNFα в туморите на затлъстели мишки и инхибирането на този път с клинично използвани лекарства намалява медиираната от затлъстяването туморогенеза. По този начин нашето проучване може да предостави не само молекулярна интерпретация за по-високата честота на рак на гърдата и лошата прогноза при затлъстели жени, но и нов начин за разработване на терапевтични стратегии за медииран от затлъстяване рак на гърдата.

Материали и методи

Клетъчни линии

EO771 миши ракови клетки на мишката са получени от д-р F.M. Sirotnak (Memorial Sloan-Kettering, Ню Йорк, Ню Йорк). Не е извършено допълнително удостоверяване. Клетките се култивират в среда RPMI-1640, допълнена с 10% FBS.

Животински модел

За туморния модел на млечната жлеза 2 × 105 клетки EO771 се инжектират в мастните подложки на млечните жлези на 14-седмични мишки C57BL/6J или OB. След като туморите достигнат 3 до 5 mm в диаметър, на мишките се прилага аспирин при 120 mg/kg/d (Sigma) чрез подкожно инжектиране (30); рапамицин (LC Labs) при 5 mg/kg два пъти седмично чрез интраперитонеална инжекция (31); и бевацизумаб (Avastin, закупен от Фармацевтичния департамент на MD Anderson Cancer Center) по 10 mg/kg веднъж седмично чрез интравенозно инжектиране (32).

Анализ на имунофлуоресценцията

Тъканната тъкан на млечната жлеза е събрана и вградена в Tissue-Tek OCT съединение (Sakura Finetek) за замразено вграждане и разделяне. Пробите от тумора се оцветяват отделно с анти-TNFa и анти-VEGF (IHC World); фосфорилиран IKKβ (S176/180) [pIKKβ (S176/180)], фосфорилиран S6 (S240/244) [pS6 (S240/244), (индикатор за активността на mTOR)]; фосфорилиран VEGF рецептор (S996) [pIKKβ (S996)]; предишните 3 антитела от технологията за клетъчна сигнализация); CD31 и CD45 антитяло (BD Biosciences); Ki67 антитяло като индикатор за пролиферация на ракови клетки (Abcam). Ядрата бяха оцветени с 4 ’, 6-диамидино-2-фенилиндол синьо и интензивността на флуоресценцията беше анализирана с помощта на софтуера AxioVision версия 4.4 (Carl Zeiss).

Статистически анализ

Данните са показани като средно ± SD на 10 отделни мишки или лечения. Статистическата значимост между групите е анализирана с помощта на тест на Student или еднопосочен или двупосочен ANOVA. Оцеляването се анализира, като се използва парцел на Kaplan-Meier, а честотата на тумори при мишки MMTV-neu се измерва чрез log-rank тест (Mantel-Cox test; refs. 33, 34). Стойността на P по-малка от 0,05 се счита за статистически значима и оттук нататък се обозначава със звездичка.

Резултати

Генетичното затлъстяване и DIO насърчават туморогенезата на млечната жлеза и увеличават смъртността

Въпреки че клиничните данни показват, че затлъстяването е един от основните рискови фактори за рак на гърдата (35) и въпреки факта, че изследователите са предложили няколко механизма, чрез които затлъстяването и прогресията на тумора са свързани, налична е ограничена информация за причинно-следствените връзки между молекулните механизми и медииран от затлъстяване рак на гърдата. За по-нататъшно изследване на основните механизми на медииран от затлъстяване рак на гърдата, за първи път използвахме 2 вида модели на затлъстяване на мишки, DIO и генетично затлъстяване, за да установим ксенотрансплантация на тумор на млечната жлеза при тези мишки и допълнително изследвахме ефектите от прогресията на тумора на затлъстяването.

Първо проследихме телесното тегло на мишките в тези 2 модела и потвърдихме, че тези мишки тежат повече от контролните мишки (фиг. 1А и В, горни панели). След това установихме тумори на млечната жлеза при тези мишки и наблюдавахме значително по-висок растеж на тумори при затлъстели мишки (HFD/DIO и OB), отколкото при слаби мишки (нормална чау-диета и WT) и в двата модела (Фиг. 1А и В, средни панели). Нещо повече, степента на преживяемост на затлъстелите мишки и в двата модела е значително по-ниска от тази на контролните мишки (фиг. 1А и В, долни панели). Подобни резултати са наблюдавани в моделите на туморни тумори на млечната жлеза 4T1 (допълнителни фигури S1A и S1B). Заедно тези резултати показват, че затлъстяването насърчава растежа на тумори на млечната жлеза in vivo и намалява средната преживяемост и че тези животински модели са осъществими за изучаване на основните механизми на медикаментозната затлъстяване прогресия на тумора.