Étrendi védőhatások a hepatocelluláris karcinóma kialakulása ellen Mdr2 -/- Knockout egerekben

Absztrakt

Háttér/Cél: Az Mdr2 -/- egér felnőtt korában krónikus kolesztatikus hepatitist és hepatocellularis carcinomát (HCC) fejleszt ki. Teszteltük a korlátozott kalóriatartalmú étrend hatását a HCC fejlődésére Mdr2 -/- egerekben. Anyagok és módszerek: Az Mdr2 -/- egereket (n = 40, két, egyenként 20 egérből álló csoportra osztva) véletlenszerűen ad libitum diétát vagy korlátozott kalóriatartalmú étrendet kaptunk. Minden csoportból két egeret feláldoztunk a 3. és a 6. hónapban, és a májszövet mintákat elemzés céljából eltávolítottuk. A megmaradt egereket a megfelelő étrendjükkel 30 hónapos korukig etették, ekkor eutanizálták őket, és a májokat elemzés céljából összegyűjtötték. Eredmények: A korlátozott kalóriatartalmú étrendnek részleges kemopreventív hatása volt a HCC kialakulására Mdr2 -/- egerekben. Ezenkívül az ad libitum diétával rendelkező egerek átlagos medián túlélése 361 nap volt, míg a korlátozott kalóriatartalmú csoport átlagos túlélése 500 nap volt (p = 0,0001). Következtetés: A korlátozott étrend csökkentheti a HCC kialakulásának esélyét a veszélyeztetett betegeknél, és növelheti a gyulladáscsökkentők védőhatását.

A hepatocelluláris carcinoma (HCC) jelentős egészségügyi probléma, a krónikus gyulladás pedig a HCC kialakulásának fő kockázati tényezője. A hepatitis C vírus (HCV) az egyik fő etiológiai HCC kórokozó: krónikus májgyulladást vált ki és felelős a HCC megnövekedett előfordulásáért a nyugati országokban (1-3). A gyulladásos folyamat a neoplazmák sokféleségének közreműködője, ha nem is oka, és számítások szerint az összes halálozás akár 15-20% -a is ehhez a jelenséghez kapcsolódik (4-6). Bár a krónikus immunaktiváció és a rák kialakulása közötti összefüggés már régóta ismert, a jelenség hátterében álló mechanizmusok csak nemrégiben kerültek kibontakozásra (3-8). A HCC-hez vezető májgyulladás leggyakoribb okai a vírusfertőzések mellett az anyagcserezavarok, beleértve az elhízást is (9, 10).

A HCC egérmodelljeit széles körben alkalmazták az elsődleges májrák (11-18) molekuláris mechanizmusainak tanulmányozásához, és nemrégiben bebizonyosodott, hogy a legtöbb egér HCC sok hasonlóságot mutat emberi megfelelőjével (11). Ebben a tanulmányban megvizsgáltuk az alacsony kalóriatartalmú étrend lehetséges védő szerepét a HCC ellen Mdr2 -/- egerekben, a gyulladással összefüggő HCC modelljében (11-18). Az Mdr2 -/- egerekből hiányzik az ATP-kötő kazetta B1 alcsalád mindkét allélja. Ez a májspecifikus P-glikoprotein hiányához vezet, amely a foszfatidil-kolin transzportjáért felelős az epekanalikuláris membránon, és korai életkorban (3 hónap) portálgyulladást vált ki. Ezt követi a lassan fejlődő HCC (12 hónapos kor felett) (12). Pontosabban, ha az epében nincsenek foszfolipidek, epe regurgitáció és portális gyulladás következik be, amelyet hepatocita dysplasia és HCC alakul ki (19, 20).

Ebben a tanulmányban feltételeztük, hogy a hipo-kalórikus étrend enyhén csillapítja az epe szivárgása vagy a gyulladásos sejtek másodlagos beszivárgása által okozott oxidatív stresszt. Ennek a hipotézisnek a teszteléséhez az Mdr2 -/- egereket a két csoport egyikéhez rendeltük: rendszeres étrend vagy korlátozott étrend. Ultrahanggal figyeltük a krónikus hepatitis kezdetét és annak esetleges átmenetét a nyilvánvaló HCC kialakulására Mdr2 -/- egerekben, és feláldozás után a májszövetek hisztopatológiai vizsgálatát.

Az Mdr2 -/- egerek májának ultrahangvizsgálata különböző időpontokban. V: Normál máj 3 hónaposan a (hipokalorikus étrend) csoportban. A máj normál echogenitással és felépítéssel rendelkezik. B: Enyhén vagy közepesen fibrotikus máj a csoportban normál egér-chow étrendet fogyasztott. A térfogat minimális csökkenése látható szabálytalan margókkal. A kis hipoechoikus területek a kezdeti fibrózisra utalnak. 3 hónapos C-nál készített képek: Közepesen súlyos vagy súlyos fibrotikus máj az ad libitum diétával táplált csoportban. A máj térfogatának csökkenése és a fibrózis nyilvánvalóbb jelei nyilvánvalóak. D: Neoplasztikus májcsomók a májban a csoport egereitől, akiket ad libitum standard egér-chow diétával tápláltak. Hasonló megjelenés az erősen fibrotikus májhoz, többszörösen rosszul echogén noduláris elváltozások hozzáadásával.

Anyagok és metódusok

Ultrahangvizsgálat. Ultrahangos vizsgálatokat végeztünk az egerekkel a hátsó fekvésben nehéz szedáció alatt, intramuszkulárisan injektált tyletamin-zolazepam és xilazin kombinációjával. Egy General Electric Vividi ultrahangkutatót (Scill Veterinary Products, Bergamo, Olaszország) 8 literes szondával ultrahangos géllel használtunk az ultrahang-átvitel maximalizálása érdekében az egyik szerző (FM) részéről. Az ultrahangos vizsgálatokat kéthavonta megismételték a kísérletek befejezéséig, értékelve a máj méretét, a májelváltozások számát és méretét, valamint a hasi effúzió jelenlétét.

A korlátozott kalóriatartalmú étrendet tápláló egerek (A és B panelek) és az ad libitum diétával táplált (C és D panelek) májában megfigyelhető tipikus kóros jellemzők. V: A nyirok jelzi a limfoid infiltrációt, amely a portális traktusra korlátozódik, a májsejtek nekrózisa nélkül (eredeti nagyítás × 20). B: Az epefa ductalis szaporodását nyíl mutatja (eredeti nagyítás × 10). C: Kiterjedt zsírváltozások láthatók, a hepatocytákban nagy zsírvakuolok vannak jelen (eredeti nagyítás × 20). D: Májsejtekből álló hepatocelluláris karcinóma, atipikus magcitológiával és rendellenes építészeti elrendezéssel (eredeti nagyítás × 10).

Szövettan. A kivágott biopsziás mintákat 10% -os pufferolt formalinban rögzítettük és paraffinba ágyazottuk. Az 5 μm-es metszeteket hematoxilin-eozinnal és hematoxilin-vanGiesonnal festették, értékelve a májkárosodás súlyosságát, valamint a neoplasztikus transzformáció jelenlétét és mértékét.

Statisztikai analízis. A teljes túlélési (OS) időt a HCC diagnózisának dátumától a bármilyen okból bekövetkező halálig számítottuk, ekkor az adatokat cenzúrázták. Az OS-t a Kaplan – Meier termékkorlát módszerrel határoztuk meg (21). A különböző változók szerinti OS-k közötti különbséget a log-rank teszt értékelte (22).

A túlélési adatok határértéke 2009. március volt. A statisztikai elemzéshez az SPSS szoftvert (13.05 verzió; SPSS, Chicago, IL, USA) használták. A 0,05-nél kisebb p-értéket statisztikai szignifikancia jelzésére tekintettük.

Kaplan – Meier túlélési görbe a két egér kohorszhoz. Az ad libitum chow-val táplált kohorsz átlagos túlélési ideje 361 nap volt (szürke vonal), míg a korlátozott kalóriatartalmú étrendben részesülő kohorszé 500 nap (fekete vonal). Ez a különbség statisztikailag szignifikáns volt (p = 0,0001).

Eredmények

A két csoport eltérő tendenciát mutatott a súlygyarapodás tekintetében, a kontroll csoport tendenciáját mutatta a nagyobb súlyok felé, ami nyilvánvalóbb volt a megfigyelési időszak végén. Abban az időben a korlátozott étrendű csoport átlagos súlya 27 g, míg a kontrolloké átlagosan 35 g volt. A szekvenciális monitorozás és a szervgyűjtés mindkét csoportban progresszív hepatitist mutatott ki, amely szignifikánsan hangsúlyosabb volt a standard chow-val etetett csoportban.

Az ultrahangvizsgálat sokkal nagyobb megnagyobbodott szerveket mutatott, diffúz echogenicitással a májfibrózisra utalva. Jelentősen kevesebb echogenitást figyeltek meg az ad libitum diétával táplált csoport májában, ami alacsonyabb fibrózisra utal. Ezek az elváltozások nodularis regeneratív csomók és többszörös neoplasztikus nodularis elváltozások felé fejlődtek, amelyeket változó átmérőjű, alacsony felbontású és gyenge echogenicitással jellemeztek. A máj hajlamos volt a csökkent térfogatra, határozott margókkal; a szerv felépítését egyértelműen megzavarta a betegség előrehaladása. Az Mdr2 -/- egerek echogén megjelenésének mintázatát különböző időpontokban az 1. ábra foglalja össze.

Az Mdr2 -/- egerek májában 3 hónapos korban megfigyelt jellegzetes kóros tulajdonságok a következők voltak: portális gyulladás gyulladásos sejtek beszivárgásával és fibrózis kialakulása, ductalis proliferáció és zsírváltozás. Később az egerekben egyetlen vagy multifokális HCC alakult ki. Ezek a kóros jellemzők az ad libitum étrend kohorszában hangsúlyosabbak voltak, és mind az elváltozások számában, mind méretében tükröződtek (2. ábra). Az egerek különböző időpontokban kezdték kialakítani a HCC-t a két csoportban: a korlátozás nélküli étrenddel rendelkező csoport 16 hónapos életkor előtt májdaganatot mutatott a jelenlegi szakirodalom szerint, másrészt a korlátozott étrenddel etetett állatok életük később kialakult HCC-vel ( 16 hónap után). Ezenkívül az ultrahangvizsgálat a betegség gyorsabb előrehaladását mutatta a korlátlan étrendű kohorszban. Ennél is fontosabb, hogy a HCC megjelenésének és progressziójának késése mellett a korlátozott kalóriatartalmú étrend jobb egerek általános állapotát eredményezte. Ez hosszabb túlélési idővé vált. A Kaplan – Meier statisztikai vizsgálat során az ad libitum diéta csoportjának túlélési ideje mediánként 361 nap volt, míg a korlátozott kalóriatartalmú étrendben szenvedő csoport átlagos túlélési ideje 500 nap (p = 0,0001). A 3. ábra a két kísérleti csoport Kaplan – Meier túlélési görbéjét mutatja.

Vita

Úgy tűnik, hogy a gyulladás kulcsfontosságú szerepet játszik a HCC számos alcsoportjában (1-7, 20). Az Mdr2 -/- egerek ragyogó modellt nyújtanak e betegség klinikai és kóros jellemzőinek összefoglalására. Valójában ez a modell összefoglalja az emberi betegség főbb jellemzőit, beleértve a krónikus gyulladást, genomiális rendellenességeket és fibrózist, késői fejleményeivel: cirrhosis és microhepatica (11-19, 23). Ezt a modellt azért használtuk, hogy megvizsgáljuk az alacsony kalóriatartalmú étrend lehetséges védő szerepét a májgyulladással kezdődő kóros kaszkádon, amely végül HCC-t eredményez.

Megfigyeltük, hogy a krónikus hepatitis korai megjelenésétől 3 hónapos korban a speciális étrend ennek a jelenségnek a lassabb megjelenését és előrehaladását eredményezte, amint azt a fizikai vizsgálat, az ultrahangvizsgálat és a hisztopatológia is megmutatta. Érdekes módon ez a védőhatás nemcsak azonnali, hanem tartós is volt, amint azt a fent említett vizsgálatok és a hipokalorikus étrendet tápláló egerek OS-ideje mutatja. Emellett kisebb mértékű májfibrózist, cirrhosist és microhepatica-t találtunk. A HCC esetében a megelőzés problémája kihívást jelent, mivel számos tényező játszik szerepet ebben a betegségben az emberekben, többek között: hepatitis C fertőzés, májgyulladás (többféle etiológiájú), alkoholfogyasztás, zsírban gazdag étrend és karcinogéneknek való kitettség ( 24-29). Számos publikáció rámutatott a zsírok okozati és örökítő szerepére az egér májgyulladásának több modelljében, ráadásul köztudott, hogy az elhízás az emberek több betegségének kockázati tényezője, némelyikük neoplasztikus jellegű (30, 31).

A gyulladásos promoterek reaktív oxigénfajok termelését indukálják, ami a DNS oxidációját és károsodását, valamint a DNS helyreállításának károsodását eredményezi (4-8). Ezenkívül egyes eredmények egy lehetséges oxidatív állapotra utalnak az Mdr2 -/- egerekben, amikor gyulladásuk krónikussá válik (11, 12, 16, 32). Összefoglalva, nem meglepő, hogy a krónikus gyulladást és a másodlagos májfibrózist megfelelő étrend modulálhatja (33-35).

Összegzésként megállapítottuk, hogy az Mdr2 -/- egerek egész életében az étrend korlátozása csökkentette a hepatitis súlyosságát és késleltette a HCC megjelenését 16 hónapos korban. Noha létfontosságú új, megbízható gyógyszeres terápiák kifejlesztése a HCC kezelésére és a krónikus hepatitis rákká válásának megállítására, mindazonáltal az életmódbeli beavatkozás kötelező a HCC kialakulásának kockázatában szenvedő betegeknél. Annak ellenére, hogy azonosították a megfelelő gyulladáscsökkentő terápiákat a HCC kialakulásának kockázatával küzdő krónikus hepatitiszben szenvedő betegeknél, más, az ilyen típusú rák megelőzésére és az általános halálozás javítására irányuló egyéb stratégiák egyaránt fontosak az alattomos betegség elleni küzdelemben (36 ).

Lábjegyzetek

Érdekkonfliktusok

A tanulmány egyik szerzője sem verseng egymással.