Breast cancer prevention by diet : The effect of dietary polyphenols on TNF-α mediated aromatase gene (CYP19A1) expression in breast stromal cells

Abstract

The different ways to prevent postmenopausal breast cancer have been under investigation for years. The effects of menopause and obesity-related adipose tissue inflammation on estrogen biosynthesis are believed to promote breast carcinogenesis. Especially TNF-α, secreted by inflamed adipose cells has been reported to upregulate aromatase gene (CYP19A1) expression. As dietary polyphenols have been reported to have anti-inflammatory and aromatase inhibitory effects, our hypothesis was that some polyphenols could prevent breast cancer by inhibiting TNF-α upregulated CYP19A1 expression. This thesis aimed to investigate the effect of polyphenols: genistein, resveratrol, secoisolariciresinol and lariciresinol on TNF-α upregulated CYP19A1 expression in stromal cells. The effects of polyphenols on CYP19A1 reporter expression were studied in mesenchymal stromal cells (MSCs) and adipose stromal cells (ASCs) isolated from transgenic female human aromatase reporter, hARO-Luc mice. Additionally, we aimed to establish a mouse allograft mammary cancer model in which CYP19A1 expression could be investigated in vivo. The mammary tumors were induced by inoculating either 4T1 or EO771 mouse mammary cancer cells into female BALB/c or hARO-Luc mice. Our results suggest that secoisolariciresinol and lariciresinol may attenuate TNF-α upregulated CYP19A1 expression in MSCs. On the contrary, both in MSCs and in ASCs genistein and resveratrol seemed to increase CYP19A1 expression and the effect of TNF-α. Additionally, only hARO-Luc mice with EO771-cell derived allograft tumors expressed aromatase reporter, and thus showed potential a model for future CYP19A1 expression studies. However, to confirm these results more research needs to be done.

Rintasyövän ehkäisy on ollut tutkimuksien kohteena vuosikausia sen suuren esiintyvyyden vuoksi. Koska korkeiden estrogeeni -tasojen on todettu lisäävän rintasyöpäriskiä, vaihdevuosien sekä rasvakudoksen tulehduksen aiheuttamat muutokset estrogeenin biosynteesiin uskotaan liittyvän rintasyövän kehittymiseen. Erityisesti tulehtuneesta rasvakudoksesta erittyvän tulehduksellisen tekijän, TNF- α:n on todettu vaikuttavan aromataasi entsyymin määrään lisäämällä sitä koodaavaan geenin, CYP19A1 ilmentymistä. Koska kasviperäisissä ruoka-aineissa esiintyvien polyfenolien on raportoitu alentavan rintäsyöpäriskiä sekä omaavan tulehdusta ja aromataasi entsyymin ilmentymistä ehkäiseviä vaikutuksia, hypoteesimme oli, että tietyt polyfenolit voisivat toimia rintasyöpää ehkäisevinä ainesosina estämällä TNF-α:n CYP19A1 ilmentymistä lisäävää vaikutusta. Työmme tavoitteena oli tutkia valittujen polyfenolien: genisteiinin, resveratrolin, sekoisolarisiresinolin ja larisiresinolin vaikutusta TNF-α: n CYP19A1 -geenin ilmentymistä lisäävään vaikutukseen stroomasoluissa. Lisäksi työn toinen tavoite oli perustaa maitorauhassyövän allografti- malli hiiressä, jossa CYP19A1-geenin ilmentymistä voitaisiin tutkia in vivo. Polyfenolien vaikutusta CYP19A1 reporterin ilmentymiseen tutkittiin mesenkymaalisissa stroomasoluissa (MSC) ja rasvakudoksen stroomasoluissa (ASC), jotka eristettiin naaraspuolisista transgeenisistä ihmisen aromataasin raportoijaa ilmentävistä hARO-Luc hiiristä. Lisäksi tutkimme 4T1- ja EO771- maitorauhassyöpäsolujen kasvaimen muodostuskykyjä naaraspuolisiin BALB/c- ja hARO-Luc hiiriin. Tuloksemme viittaavat siihen, että sekoisolarisiresinoli ja larisiresinoli saattavat vaimentaa TNF-α:n CYP19A1 -geenin ilmentymistä lisäävää vaikutusta MSC soluissa. Päinvastoin sekä MSC-soluissa että ASC-soluissa genisteiini ja resveratroli näyttivät vahvistavan CYP19A1 -geenin ilmentymistä sekä TNF-α:n vaikutusta siihen. Lisäksi ainoastaan hARO-Luc -hiirissä kasvatetut EO771 allograftit muodostivat kasvaimia, joissa oli mitattavaa aromataasi reporteri aktiivisuutta, sekä osoittivat potentiaalia käytettäväksi työkaluna tulevaisuuden in vivo CYP19A1 -geenin ilmentymisen -tutkimuksissa. Näiden tuloksien vahvistamiseksi on kuitenkin tehtävä lisätutkimuksia.