膳食中不同n-6-n-3多不飽和脂肪酸構成對乳腺癌發(fā)生發(fā)展的影響及分子機制研究.pdf

1、“膳食、營養(yǎng)與腫瘤”是多學科交叉的熱門研究領域，人們發(fā)現(xiàn)多種膳食營養(yǎng)因素與人類腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和預后密切相關。在過去的幾十年中，有關膳食脂肪與腫瘤的關系一直倍受關注，研究人員發(fā)現(xiàn)了諸多有力證據(jù)支持膳食脂肪攝入能影響到上皮源性或激素相關的乳腺癌、前列腺癌、大腸癌、卵巢癌等多種腫瘤的發(fā)生、發(fā)展。進一步研究證實，飽和脂肪酸(SFA)、單不飽和脂肪酸(MUFA)和多不飽和脂肪酸(PUFAs)對乳腺癌發(fā)生存在差異性，而PUFAs的含量與構成有著更

2、為復雜而重要的作用，如n-6PUFA可促進腫瘤細胞的生長和腫瘤的發(fā)生，n-3PUFA卻有抗腫瘤及誘導腫瘤細胞凋亡的作用。 目前，有關n-6PUFA和n-3PUFA影響乳腺癌發(fā)生差異性的分子機制尚不完全清楚。而有研究提示，脂肪組織中的n-6/n-3PUFA比例而非這些脂肪酸單一濃度與乳腺癌發(fā)生更為密切相關。如Simopoulos指出，膳食中n-6/n-3PUFA最佳比例可因疾病的不同而有所改變，低比例的n-6/n-3PUFA能降低

3、慢性疾病如惡病質的發(fā)生。但至今尚不清楚膳食中攝入的n-6PUFA和n-3PUFA達何種比例才能有效預防乳腺癌的發(fā)生?當前，我國國人的膳食脂肪攝入主要以n-6PUFA(葵花籽油、豆油、玉米油等)為主，只有微量的n-3PUFA攝入，導致n-6PUFA與n-3PUFA的比值較高，且近年來我國乳腺癌發(fā)病率呈逐年升高的趨勢，尤其在經濟發(fā)達地區(qū)和部分大城市。因此，深入研究膳食脂肪，以及n-6/n-3PUFA不同膳食構成比與乳腺癌發(fā)生發(fā)展的關系及其分

4、子機制，對從膳食途徑預防乳腺癌具有重要意義。 眾所周知，細胞膜是細胞內外環(huán)境的屏障，細胞增殖活化有關或相伴的“早期事件”及“后續(xù)事件”的發(fā)生都與膜的正常結構與功能有關。作為兩種重要的膳食脂肪酸，n-6PUFA和n-3PUFA與細胞膜脂有極高的親合性，并直接參與膜脂構成，而膜脂結構對維持膜功能(如膜電位、膜通透性、細胞間通訊功能)，及細胞的增殖分化起十分重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)，n-6PUFA和n-3PUFA可調節(jié)膜磷脂酶活性，影響花

5、生四烯酸(AA)衍生物的形成，發(fā)揮促進或抑制細胞生長的作用。且細胞膜脂肪酸結構或性質的改變能影響膜流動性、膜連接酶、受體或離子通道等功能。此外，細胞膜上由脂筏和膜穴樣內陷形成的膜脂微區(qū)，連接著許多關鍵性的信號蛋白(IGF-lR、Ha-Ras、G蛋白、Src激酶等)。研究提示，n-6PUFA和n-3PUFA對膜脂微區(qū)的影響不同。由此，我們推測n-6PUFA和n-3PUFA可通過調節(jié)細胞膜脂結構和功能(如影響膜脂流動性、膜電位、膜通訊功能、

6、膜蛋白的活化等)，作用于后續(xù)的細胞信號轉導，發(fā)揮促癌或抗癌效應。 基于以上分析，本研究結合人們日常膳食特點，利用體內化學致癌劑誘導的動物乳腺癌模型和體外細胞實驗，采用了諸如共聚焦顯微鏡技術、單細胞離子跨膜流動動態(tài)監(jiān)測技術、熒光探針標記、劃痕染料示蹤技術，以及RT-PCR、Westernblotting等先進實驗技術方法，深入研究了不同膳食脂肪酸，尤其是n-6/n-3PUFA不同構成比與乳腺癌發(fā)生、發(fā)展的關系及可能分子機制。首先，

7、實驗通過構建MNU誘導的大鼠乳腺癌模型，從體內系統(tǒng)觀察攝入SFA、MUFA、n-6PUFA、n-3PUFA，以及不同膳食脂肪酸構成比(1∶1n-6/n-3PUFA、5∶1n-6/n-3PUFA、10∶1n-6/n-3PUFA、1∶2∶1S/M/P)對大鼠乳腺癌發(fā)生發(fā)展的影響，并從乳腺組織脂肪酸組成、脂質代謝調控關鍵基因表達及相關信號轉導的改變等深入研究可能分子機制。進而結合雌激素受體陽性(positiveestrogenreceptor

8、，ER+)MCF-7人乳腺癌細胞系和雌激素受體陰性(ER-)的MDA-MB-231人乳腺癌細胞系，從體外重點探討n-6/n-3PUFA不同構成對兩種乳腺癌細胞膜脂組成變化、膜生物物理特性和膜功能的影響，深入揭示膜脂構成及功能改變在影響乳腺癌發(fā)生、發(fā)展中的作用。 本研究主要實驗結果如下： 1.采用甲基亞硝基脲(MNU)一次性腹腔注射給藥，在清潔級SD雌性大鼠體內成功復制大鼠乳腺癌模型，經病理組織學檢查確認誘發(fā)的乳腺腫瘤為乳

9、腺導管癌。研究發(fā)現(xiàn)，不同膳食脂肪酸及其構成對MNU誘導的大鼠乳腺癌發(fā)生的影響不同，SFA、MUFA、n-6PUFA、5∶1n-6/n-3PUFA、10∶1n-6/n-3PUFA和1∶2∶1S/M/P有較高的乳腺癌誘發(fā)率(10～12/13，83.33％～92.31％)、多發(fā)率和癌細胞增殖活性，1∶1n-6/n-3PUFA組大鼠乳腺癌發(fā)生(6/14，42.86％)和癌細胞增殖能力明顯降低，而單純n-3PUFA喂養(yǎng)動物在本研究設定實驗期內未誘

10、發(fā)出乳腺癌，但實驗發(fā)現(xiàn)單純喂養(yǎng)n-3PUFA一定時間后，大鼠食欲減退，生長發(fā)育明顯滯后。鑒于n-6PUFA和n-3PUFA在體內同樣具有重要的生理功能，本研究提示，n-6PUFA和n-3PUFA之間的1∶1平衡攝入較高比例攝入n-6PUFA或單一其它種類脂肪酸對預防乳腺癌更為有益。 2.發(fā)現(xiàn)不同膳食脂肪酸可導致大鼠乳腺組織脂肪酸含量及構成發(fā)生明顯變化，其變化趨勢與膳食脂肪組成基本一致。高乳腺癌誘發(fā)組大鼠的乳腺組織含有較多的C18

11、∶1、C18∶2和C20∶4，而EPA和DHA含量極少；但在無或低乳腺癌誘發(fā)的n-3PUFA和1∶1n-6/n-3PUFA喂養(yǎng)組，乳腺組織EPA和DHA明顯多于高乳腺癌誘發(fā)組，C20∶4含量顯著減少，推測其抑癌效應可能與乳腺組織內EPA和DHA蓄積增多，在部分替代C20∶4的同時，減少C20∶4及衍生物合成并拮抗其生物學效應，進而阻止細胞惡性增生相關。乳腺組織n-6PUFA和n-3PUFA相對構成比可能是影響乳腺癌發(fā)生的關鍵因素之一。

12、 3.發(fā)現(xiàn)在MNU誘癌模型組，喂養(yǎng)n-3PUFA和1∶1n-6/n-3PUFA的大鼠乳腺組織脂代謝調控基因FAS、COX-2、5-LOX和PPARsmRNA表達明顯低于高乳腺癌誘發(fā)組，并伴有胞內MAPK蛋白活性降低，提示，乳腺組織脂肪酸構成的改變可從多角度將脂代謝關鍵基因FAS、COX-2、5-LOX和PPARs串聯(lián)起來，形成一調控網(wǎng)絡，通過與胞內信號轉導途徑的相互作用，影響大鼠乳腺癌的發(fā)生、發(fā)展。 4.體外研究顯示，以終

13、濃度為150μmol/L的n-6PUFA、n-3PUFA及不同n-6/n-3PUFA構成(1∶1，5∶1和10∶1，脂肪酸終濃度也為150μmol/L)處理MCF-7(ER+)和MDA-MB-231(ER-)兩種人乳腺癌細胞，細胞增殖功能改變，n-3PUFA和1∶1n-6/n-3PUFA能有效抑制兩種乳腺癌細胞生長，且ER-的MDA-MB-231乳腺癌細胞較ER+的MCF-7乳腺癌細胞對脂肪酸處理更為敏感。實驗發(fā)現(xiàn)，細胞培養(yǎng)介質中n-6

14、/n-3PUFA不同構成明顯改變細胞膜脂組成：促乳腺癌細胞增殖的n-6PUFA和10∶1n-6/n-3PUFA處理組細胞膜較對照組含有更多的C18∶2和C20∶4，且無n-3PUFA蓄積；但抑制乳腺癌細胞生長的n-3PUFA和1∶1n-6/n-3PUFA處理組細胞膜EPA含量顯著增加，同時未檢測到C20∶4，表明其抗癌作用可能與EPA含量增高，減少C20∶4合成并抑制其生物學效應有關。該發(fā)現(xiàn)與體內實驗結果具有很好的一致性。提示，細胞膜適

15、當?shù)膎-6/n-3PUFA含量是抑制人乳腺癌細胞增殖的重要分子機制之一。 5.發(fā)現(xiàn)不同脂肪酸誘導體外培養(yǎng)的細胞膜脂構成改變能導致細胞膜生物物理特性和膜功能的變化：n-6PUFA和10∶1n-6/n-3PUFA促癌組可誘導兩種乳腺癌細胞膜去極化、細胞外Ca2+內流、連接蛋白(Cxs)表達下調；而n-3PUFA和1∶1n-6/n-3PUFA抑癌組則導致細胞膜超極化改變，減緩細胞外Ca2+內流并上調Cxs表達，提示，n-3PUFA和1

16、∶1n-6/n-3PUFA可能通過增加細胞膜EPA含量，調節(jié)細胞膜脂結構和功能而發(fā)揮抗癌效應。實驗同時發(fā)現(xiàn)，細胞培養(yǎng)介質中n-6/n-3PUFA不同構成雖影響細胞膜脂結構和膜功能，但對癌細胞的GJIC功能無明顯作用，推測n-3PUFA和1∶1n-6/n-3PUFA的抗癌作用可能獨立于GJIC的調節(jié)機制。 6.發(fā)現(xiàn)n-3PUFA和1∶1n-6/n-3PUFA能降低ER+的MCF-7和ER-的MDA-MB-231人乳腺癌細胞脂代謝基

17、因(COX-2、5-LOX和PPARs)mRNA表達，阻止胞內MAPK信號通路轉導。表明細胞膜脂構成改變導致的細胞膜功能、脂代謝基因和胞內信號轉導的不同變化及其相互影響，是n-6/n-3PUFA不同構成差異性調控人乳腺癌細胞生長的重要分子機制。 綜上所述，本課題從體內實驗表明不同膳食脂肪酸和n-6/n-3PUFA不同構成比對大鼠乳腺癌發(fā)生、發(fā)展影響是不同的，n-6PUFA和n-3PUFA之間的1∶1平衡攝入較高比例攝入n-6PU

18、FA或單一其它種類脂肪酸對預防乳腺癌更為有益。同時體外研究也發(fā)現(xiàn)，單一n-6PUFA和高比例的n-6/n-3PUFA對體外乳腺癌細胞增殖有促進作用，而n-3PUFA和1∶1n-6/n-3PUFA則能有效抑制乳腺癌細胞生長。上述效應可能與不同脂肪酸使乳腺組織或乳腺癌細胞膜n-6PUFA和n-3PUFA相對構成比發(fā)生差異性改變，進而影響到膜生物物理特性和膜功能，以及細胞跨膜信號轉導密切相關。同時，該項研究從膳食營養(yǎng)途徑預防乳腺癌提供了重要理