芝加哥大学(University of Chicago)的研究人员在2013年7月的《科学》杂志上发表报告称,乳腺脂肪细胞释放的局部化学信号似乎在早期暴露于无情的社会压力和随后的乳腺癌发展之间提供了关键联系。
某些形式的压力暴露可能与某些类型的侵袭性乳腺癌的风险增加有关。但是,将社会压力生物学与癌症联系起来的机制一直很难确定。为了解开这一机制,研究人员寻找了在小群体中长大的老鼠和在孤立环境中长大的老鼠之间的差异——一种没有社会支持的慢性压力的既定模型。
“我们发现,暴露在社会隔离的压力下会导致乳腺脂肪细胞基因的重新编程,”研究作者、芝加哥大学医学教授苏珊娜·康森博士说。然后,这些脂肪细胞会分泌物质,导致附近的癌前上皮细胞更快地增殖,加速乳腺癌的发展。乳房脂肪细胞的这种局部效应是完全没有预料到的。”
研究人员使用了一种经过基因改造的“三阴性”乳腺癌小鼠模型,这种疾病缺乏雌激素、孕激素和HER2受体,这是人类的三个重要治疗靶点。三阴性癌症约占所有乳腺癌的15%,似乎不成比例地发生在年轻女性身上。在这个小鼠模型中,动物的乳腺上皮细胞发生癌前病变,随后导致癌症。
接受测试的小鼠——被称为SV40-T抗原小鼠——都在大约16周龄时出现肿瘤。研究人员先前表明,隔离饲养的雌性小鼠会产生更大、更具攻击性的三阴性肿瘤,并希望了解这一观察结果背后的详细生物学原理。
Conzen和他的同事,芝加哥大学心理学教授Martha McClintock博士密切合作,在雌性老鼠身上仔细地建立了长期社会压力暴露的模型。在之前的合作项目中,他们表明,在断奶后将小鼠隔离饲养,而不是将它们放在小群体中,可以可靠地诱导可测量的慢性应激反应。
在这项研究中,Conzen还与同事,医学副教授兼脂肪细胞生物学专家Matthew Brady博士合作,破译了压力对乳腺脂肪的影响。
布雷迪说:“通过将乳房中的脂肪细胞与其他细胞类型分离,我们能够测量与这些脂肪细胞代谢有关的基因表达,而不是其他脂肪细胞或乳房组织中的其他细胞类型。”
研究人员在群居小鼠和隔离小鼠之间寻找多种组织中基因表达和循环激素的差异。令他们惊讶的是,在循环激素方面没有明显的差异。
然而,他们发现乳腺内的脂肪细胞发生了巨大的变化。在15周龄时对这些细胞进行的测量显示,社会隔离刺激了三个基因的表达显著增加——hk2(己糖激酶)、Acly (ATP柠檬酸裂解酶)和Acaca(乙酰辅酶a羧化酶)。
这三种都对细胞能量的主要来源葡萄糖的摄取和代谢至关重要。应激小鼠的乳腺脂肪细胞吸收的葡萄糖大约是未应激小鼠的两倍,这表明代谢活动显著增加。
这些细胞利用葡萄糖合成脂质——通常用于传递生物信号的脂肪物质。脂肪细胞代谢的增加与脂肪细胞产生的重要化学信使瘦素等物质的局部分泌增加有关。瘦素可以刺激乳腺上皮细胞的增殖。尽管血液中的瘦素水平没有改变,但来自分离小鼠的脂肪细胞产生的瘦素是来自集体饲养小鼠的相同细胞的三倍。
当肿瘤的癌前上皮细胞暴露在离体小鼠乳腺脂肪分泌的物质中时,它们开始更快地增殖,这表明离体动物的脂肪可以分泌促进肿瘤生长的物质。
越来越多的人认识到,“脂肪细胞分泌的物质作用于邻近的细胞类型,脂肪在体内的特定位置很重要,”Conzen说,“这些不同的脂肪‘仓库’发挥着高度组织特异性的作用。”不同类型的脂肪组织对压力、饮食和运动的反应不同。”
脂肪细胞基因表达的变化在15周龄时最为明显,正好在小鼠体内容易检测到肿瘤之前。在这一点上,肿瘤被归类为“原位癌”,浸润性恶性肿瘤的前兆。当活检发现原位癌时,通常鼓励女性进行乳房肿瘤切除术。
Conzen说:“因为脂肪细胞行为的改变先于恶性肿瘤,所以可能有方法进行干预,从而减缓或防止随后更严重的乳腺癌的发展。”“我们可以用药物来阻止脂肪信号的产生或分泌,使其增殖。甚至可能有一些方法,包括饮食和运动,来控制乳房脂肪代谢。”
为什么乳房脂肪对社会孤立的影响特别敏感?科学家们还不明白这种反应是如何与压力对生物体的有害影响的更大图景相适应的,但“这将是一个重要的途径,特别是当如此多的人类疾病似乎受到社会压力源、饮食和其他导致代谢紊乱的因素的负面影响时,”Conzen说。
小鼠和人类的乳腺都包括许多类型的细胞,但作者指出,脂肪细胞“可以说是乳房中最被忽视和最不为人所知的组成部分”。