La restrizione calorica inverte le alterazioni dei microRNA legate all'età associate al rischio di cancro al seno
La restrizione calorica cronica e intermittente rimodella le reti di microRNA circolanti nei topi predisposti al cancro al seno, con gli effetti più marcati nella mezza età.
Riepilogo
Il rischio di cancro al seno aumenta con l'età e la riduzione delle calorie ritarda l'insorgenza del cancro negli animali, ma non è chiaro come questa protezione si diffonda nell'organismo. I ricercatori hanno monitorato nel sangue di femmine di topo predisposte al cancro al seno alcune piccole molecole regolatrici chiamate microRNA. I topi mangiavano a volontà, assumevano il 15% di calorie in meno ogni giorno, oppure alternavano una settimana di forte restrizione a tre settimane di alimentazione normale. Il sangue è stato prelevato in età giovane, adulta e avanzata. L'invecchiamento ha modificato in modo sostanziale il profilo dei microRNA nel sangue. La restrizione calorica non ha annullato questi cambiamenti in modo generalizzato. Ha invece invertito un piccolo gruppo di microRNA modulati dall'età, tra cui miR-30e-5p, miR-142-5p e miR-494-3p, e l'effetto è stato più marcato in età adulta che in età avanzata. I risultati suggeriscono che il momento dell'intervento è importante, ma lo studio è di piccole dimensioni e condotto solo sui topi.
Riepilogo Dettagliato
Il rischio di cancro al seno aumenta rapidamente con l'età, e la restrizione calorica (CR) è uno dei modi più riproducibili per ritardare l'invecchiamento e la formazione di tumori negli animali. Tuttavia, non è ancora chiaro come la CR trasmetta segnali protettivi nell'organismo. I microRNA circolanti, piccoli RNA regolatori presenti nel sangue, sono stabili, facili da prelevare e collegati all'invecchiamento, al metabolismo e al cancro, il che li rende candidati interessanti. Questo studio si è chiesto se la CR per tutta la vita rimodelli il panorama dei microRNA nel sangue di femmine di topo geneticamente predisposte al cancro al seno, prima della comparsa di qualsiasi tumore.
I ricercatori hanno utilizzato 34 femmine di topo MMTV-TGF-α senza tumori, alimentate ad libitum (AL) fino alla decima settimana e poi assegnate ai gruppi AL, CR cronica (CCR; 15% di calorie in meno al giorno) o CR intermittente (ICR; restrizione del 60% per una settimana seguita da tre settimane di alimentazione libera). Il sangue è stato prelevato dopo digiuno notturno alle settimane 10 (giovani), 49–50 (adulti) e 81–82 (anziani); i topi ICR sono stati campionati al termine della fase di restrizione o di rialimentazione. I microRNA sono stati analizzati con microarray e limma ha identificato le differenze (p aggiustato <0,1, |log2FC|>0,5). I gruppi erano piccoli: tre o quattro topi per gruppo di dieta e otto topi AL giovani.
L'invecchiamento ha rimodellato il profilo dei microRNA circolanti nei topi AL (PERMANOVA p=0,009). Dodici microRNA, tutti sovraregolati, differivano tra topi adulti e giovani, e 47 erano sovraregolati nei topi anziani rispetto ai giovani. I bersagli validati indicavano una soppressione della via di segnalazione di IL-7, della beta ossidazione mitocondriale degli acidi grassi a catena lunga e del ciclo TCA, insieme a un arricchimento della segnalazione dei GPCR e della neurogenesi dopaminergica. È stato eseguito un controllo dell'emolisi confrontando miR-451a e miR-23a-3p, poiché il prelievo retro-orbitale può causare la lisi dei globuli rossi. Tra topi adulti e anziani, 10 microRNA sono cambiati (2 in aumento, 8 in diminuzione), con direzioni delle vie invertite.
La CR non ha modificato il profilo globale né in età adulta (p=0,333) né in età avanzata (p=0,123). Ha invece agito su pochi microRNA. In età adulta, la CCR ha modificato tre microRNA (miR-494-3p, miR-140-5p, miR-30e-5p) e la ICR nella fase di restrizione ne ha modificati 15 (11 in aumento, 4 in diminuzione). In età avanzata, la CCR ha modificato solo tre microRNA sovraregolati e la ICR nessuno. Il confronto tra restrizione e rialimentazione nei topi ICR adulti ha mostrato quattro microRNA sovraregolati, e nessuno nei topi anziani. Gli effetti della dieta sono stati quindi maggiori in età adulta, suggerendo una finestra dipendente dal tempo.
Tre microRNA hanno mostrato un'inversione dei profili associati all'invecchiamento. MiR-30e-5p è aumentato con l'età (+1,59 di variazione log fold) ed è stato ridotto dalla CCR (−1,77). MiR-142-5p è aumentato (+0,58) ed è stato ridotto dalla restrizione ICR (−0,63). MiR-494-3p era elevato nei topi anziani (+3,10 rispetto ai giovani, +3,13 rispetto agli adulti) ed è risultato ridotto nel gruppo ICR in rialimentazione (−2,89). Dei 181 microRNA responsivi a età e dieta, 66 erano già stati associati al cancro al seno, ma solo miR-30e-5p era regolato anche dalla CR.
Questi risultati suggeriscono che gli effetti sistemici della CR potrebbero passare attraverso un piccolo gruppo di microRNA regolatori piuttosto che attraverso un ampio riprogrammazione, e che un intervento più precoce potrebbe funzionare meglio. Il lavoro è correlazionale: non sono stati studiati tumori, i microRNA non sono stati testati funzionalmente, i dati provengono solo da topi e i gruppi erano molto piccoli, con una soglia di p aggiustato permissiva (<0,1). Le vie bersaglio derivano da inferenze basate su database. La traslazione alle donne resta non dimostrata.
Risultati Principali
- Aging separated young, adult, and old AL mice by global circulating microRNA profile (PERMANOVA p=0.009); 12 microRNAs were upregulated at adult age and 47 at old age versus young
- CR did not shift the global profile at adult (p=0.333) or old age (p=0.123); effects came from a handful of individual microRNAs
- At adult age, CCR altered 3 microRNAs and ICR restriction altered 15 (11 up, 4 down); at old age CCR altered 3 and ICR none
- miR-30e-5p rose with age (+1.59 logFC) and CCR reversed it (−1.77 logFC); it was also the only CR-regulated miRNA among 66 previously linked to breast cancer
- miR-142-5p rose with age (+0.58 logFC) and ICR restriction lowered it (−0.63 logFC)
- miR-494-3p was elevated in old mice (+3.10 vs young, +3.13 vs adult) and was lowered in the ICR refeeding phase (−2.89 logFC)
- Target pathways of age-responsive microRNAs included suppressed IL-7 signaling, TCA cycle, and fatty acid beta oxidation, with enriched GPCR signaling
Metodologia
Trentaquattro topi femmina MMTV-TGF-α C57BL/6 privi di tumore (8 giovani AL; 3–4 per gruppo dietetico) sono stati alimentati con dieta AL, CCR al 15% o ICR (una settimana al 40% dell'assunzione AL, tre settimane AL) a partire dalla settimana 10 e sono stati campionati alle settimane 10, 49–50 e 81–82. L'RNA da sangue intero è stato profilato con l'array Affymetrix GeneChip miRNA 4.1 dopo digiuno notturno, con un controllo in silico dell'emolisi (miR-451a vs miR-23a-3p). L'espressione differenziale è stata analizzata con limma (p aggiustato <0,1, |log2FC| >0,5), il raggruppamento è stato verificato mediante PERMANOVA (999 permutazioni) e i target validati provenienti da miRTarBase, TarBase e miRecords sono stati testati per l'arricchimento nei pathway di WikiPathways (q<0,05).
Limitazioni dello Studio
I gruppi erano molto piccoli (3–4 topi per gruppo dietetico), non sono stati analizzati tumori e lo studio ha utilizzato un solo ceppo di topi transgenici, il che limita la generalizzabilità dei risultati. È stata impiegata una soglia permissiva per il valore p aggiustato (<0,1), i bersagli dei microRNA e le vie metaboliche sono stati dedotti da database anziché testati funzionalmente, e il prelievo di sangue intero tramite salasso retro-orbitale può causare emolisi. Nel testo fornito non erano incluse le sezioni relative ai conflitti di interesse e ai limiti dichiarati dagli autori.
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