肥胖通过巨噬细胞介导的细胞外基质重塑降低乳腺上皮细胞TGFβ1活性

Obesity reduces mammary epithelial cell TGFβ1 activity through macrophage-mediated extracellular matrix remodeling.

作者信息Tamara Chamberlin, Victoria Thompson, Lauren E Hillers-Ziemer, Brenna N Walton, Lisa M Arendt
PMID32359100
期刊FASEB J
发布时间2020-06
DOI10.1096/fj.202000228RR

实验完整度

包含小鼠高脂饮食模型、人乳腺组织样本、巨噬细胞清除实验、免疫共沉淀及细胞功能实验,涵盖体内外多层级验证。

主要模型

高脂饮食诱导的肥胖小鼠(FVB/N和C57BL/6) 人乳腺组织(来自乳房缩减成形术) 乳腺上皮细胞和巨噬细胞(原代分离) 乳腺脂肪来源基质细胞(ASCs)

重点核对

小鼠品系(FVB/N或C57BL/6)及开始喂食高脂饮食的年龄(3周龄或8周龄) 饮食类型(CD或HFD)及喂养时长(16周) 巨噬细胞清除所用抗体(抗F4/80或IgG对照)及给药方案(400μg负荷剂量,后200μg每48小时,持续2周) TGFβ1活性检测指标(核内pSMAD2和SMAD4表达) decorin表达定位(ECM中,乳腺导管周围)

摘要

肥胖是绝经后妇女和高风险绝经前妇女乳腺癌的危险因素。肥胖乳房微环境的变化可能会增加乳腺癌风险。转化生长因子β-1(TGFβ1)是乳腺上皮干/祖细胞的主要调节因子,其活性在肥胖条件下失调。通过使用小鼠高脂饮食肥胖模型和女性乳腺组织,我们观察到肥胖时乳腺上皮细胞中TGFβ1活性降低。乳腺导管和小叶显示出上皮细胞周围细胞外基质(ECM)中decorin增加,并且我们观察到decorin与潜伏TGFβ1形成复合物。在肥胖条件下,巨噬细胞表达更高水平的decorin,并且乳腺上皮细胞周围的巨噬细胞数量显著增加。为了研究巨噬细胞与decorin表达之间的关系,我们用IgG对照或抗F4/80抗体处理肥胖小鼠以清除巨噬细胞。用抗F4/80抗体处理的小鼠显示出乳腺导管周围decorin减少,乳腺上皮细胞内TGFβ1活性增强。鉴于TGFβ1作为肿瘤抑制因子的作用,肥胖乳腺组织中上皮TGFβ1活性降低和ECM中TGFβ1增强可能会增加乳腺癌风险。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
肥胖如何影响正常乳腺组织中TGFβ1的活性,从而可能导致乳腺癌风险增加?
核心机制
肥胖导致巨噬细胞在乳腺导管周围聚集并高表达decorin,decorin与潜伏TGFβ1结合,将TGFβ1隔离在ECM中,从而降低乳腺上皮细胞中TGFβ1的活性。
主要证据
肥胖小鼠和肥胖女性乳腺上皮细胞中pSMAD2和SMAD4核表达降低;乳腺导管周围decorin增加;免疫共沉淀显示decorin与潜伏TGFβ1形成复合物;巨噬细胞清除导致decorin减少和TGFβ1活性恢复。
研究意义
研究表明,肥胖通过巨噬细胞介导的ECM重塑降低乳腺上皮TGFβ1活性,可能通过促进干/祖细胞扩张和基因组不稳定而增加乳腺癌风险,为乳腺癌预防提供了潜在靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立肥胖小鼠模型

研究肥胖对乳腺TGFβ1活性的影响

使用3周龄FVB/N或8周龄C57BL/6雌性小鼠,喂食对照饮食(CD)或高脂饮食(HFD)16周诱导肥胖。

2

检测乳腺上皮细胞TGFβ1活性

评估肥胖对乳腺上皮细胞中TGFβ1信号通路活性的影响

通过免疫组化检测乳腺导管上皮细胞中pSMAD2和SMAD4的核表达,并通过RT-qPCR检测TGFβ1和TGFβRII的表达。

3

分析人乳腺组织

验证小鼠模型中发现的变化是否存在于人类

从乳房缩减成形术获取的女性乳腺组织,按BMI分组,检测pSMAD2、SMAD4、decorin等表达。

4

检测乳腺ECM中decorin和TGFβ1相互作用

研究decorin是否与TGFβ1结合并调节其活性

分离乳腺ECM,通过免疫共沉淀检测decorin与潜伏TGFβ1的复合物,并在体外用乳腺ECM培养ASCs检测TGFβ1活性。

5

评估巨噬细胞对decorin表达的作用

确定肥胖中decorin升高的细胞来源

从CD和HFD小鼠乳腺中分离ASCs、MECs和巨噬细胞,检测decorin表达;并统计乳腺导管周围巨噬细胞数量。

6

巨噬细胞清除实验

验证巨噬细胞是否通过decorin影响TGFβ1活性

对HFD诱导的肥胖小鼠注射抗F4/80抗体或IgG对照,2周后检测decorin表达和TGFβ1活性。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证免疫效应
验证机制链路

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM/F-12培养基Corning Inc10-090-CV
人表皮生长因子MilliporeSigmaE9644
胰岛素MilliporeSigmaI0516
氢化可的松MilliporeSigmaH0888
胶原酶AMilliporeSigma11088793001
透明质酸酶MilliporeSigmaH3506
胎牛血清Gibco, Thermo Fisher Scientific10437-28
抗生素/抗真菌溶液Corning Inc30-004-CI
ACK裂解缓冲液Lonza10-548E
羊抗大鼠IgG磁珠Thermo Fisher Scientific11035
抗F4/80抗体BioLegendBM8, 12302
抗SMAD4抗体Thermo Fisher ScientificPA5-34806
抗pSMAD2抗体Thermo Fisher Scientific44-244G
抗decorin抗体Santa Cruz Biotechnologiessc-22613
抗CD68抗体Thermo Fisher Scientific50-112-2648
抗α平滑肌肌动蛋白抗体MilliporeSigma5528
抗TGFβ1抗体LSBioLS-B14345
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific15596026
RNeasy小型试剂盒Qiagen74104
RNeasy微量试剂盒Qiagen74004
高容量cDNA逆转录试剂盒Applied Biosciences4368814
Ovation RNA扩增系统V2Tecan3100-12
iTaq SYBR Green预混液Bio-Rad1725121
CFX Connect实时荧光定量PCR检测系统Bio-Rad--
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific23223
大鼠尾I型胶原Corning354263
8孔腔室培养载玻片Thermo Fisher Scientific354108
重组人TGFβ1Sino Biological10804-HNAC
SB431542Adooq BiosciencesA10826A
SureBeads磁珠Bio-Rad161-4011
4×Laemmli样品缓冲液Bio-Rad161-0747
Tris/甘氨酸/SDS缓冲液Bio-Rad161-0772
硝酸纤维素膜Bio-Rad162-0232
丽春红S染色液Thermo Fisher ScientificBP103-10
牛血清白蛋白MilliporeSigmaA4503
Clarity Western ECL底物Bio-Rad170-5060
大鼠IgG2b同型对照BioXCellBE0090
InVivoMAb抗小鼠F4/80抗体BioXCellBE0206

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
小鼠饮食诱导肥胖
小鼠品系(FVB/N或C57BL/6)及开始喂食高脂饮食的年龄(3周龄或8周龄);饮食类型(CD或HFD)及喂养时长(16周);喂食期间是否每周称重
阅读提示:见Materials and Methods 2.2节
免疫组化/免疫荧光检测
一抗及稀释比(pSMAD2 1:250,SMAD4 1:100,decorin 1:25,F4/80 1:250,CD68 1:200,SMA 1:5000,TGFβ1 1:250);组织固定时间(48小时);切片厚度(5 μm);定量标准(计数至少500个细胞,5个400倍视野);decorin面积定量方法
阅读提示:见Materials and Methods 2.5节
巨噬细胞清除
小鼠品系(FVB/N)、饮食(HFD)及处理前喂养时长(16周);抗体类型(抗F4/80或IgG对照)及剂量(负荷剂量400μg,随后200μg每48小时,持续2周);给药方式(腹腔注射);检测终点(F4/80+细胞数、decorin面积、pSMAD2和SMAD4阳性百分比)
阅读提示:见Materials and Methods 2.9节和Results 3.5节
蛋白提取与免疫共沉淀
裂解液类型(RIPA)及是否添加蛋白酶和磷酸酶抑制剂;抗体(decorin抗体)及浓度(0.1 ng/μL);总蛋白量(50-100 μL);洗脱缓冲液(4x Laemmli Sample Buffer);电泳和转膜条件(150 V,100 V 1小时)
阅读提示:见Materials and Methods 2.8节
RT-qPCR
RNA提取方法(TRIzol)及纯化试剂盒(RNeasy);逆转录试剂盒;qPCR试剂(iTaq SYBR Green Supermix);内参基因(ASCs和巨噬细胞用cyclophilin,MECs用HPGRT);数据分析方法(ΔΔCq)
阅读提示:见Materials and Methods 2.6节