Ученые из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики США (Лаборатория Беркли) получили больше информации о том, почему пожилые женщины более восприимчивы к раку груди. Они обнаружили, что по мере старения женщины клетки, отвечающие за поддержание здоровья ткани груди, перестают реагировать на их непосредственное окружение, включая механические сигналы, которые должны побуждать их подавлять близлежащие опухоли.
Их работа проливает свет на то, как старение изменяет клеточные и молекулярные функции и как эти изменения способствуют распространенности рака груди у пожилых женщин. По данным Национального института рака, заболевание чаще всего диагностируется у женщин в возрасте от 55 до 64 лет.
Исследование появится в Интернете 5 июня в журнале Cell Reports. Его возглавил Марк Лабарж из отдела наук о жизни лаборатории Беркли с помощью первого автора Фанни Пелисье и других ученых лаборатории Беркли, а также исследователей из Калифорнийского университета в Беркли и норвежского Бергенского университета.
Ученые изучили мультипотентные предшественники, тип взрослых стволовых клеток, которые, как полагают, являются источником многих видов рака груди. Два года назад группа Лабаржа обнаружила, что с возрастом женщины мультипотентные предшественники накапливаются в эпителиальной ткани груди. Они не знали, почему эти клетки увеличиваются в количестве, но считали, что их клеточное микроокружение – или матрица окружающей их ткани – играет роль.
Чтобы исследовать эту идею, ученые исследовали образцы эпителиальных клеток молочной железы человека у женщин в пре- и постменопаузе. Они хотели узнать, как на мультипотентные предшественники в этих образцах ткани влияют крошечные изменения в их микросреде. Они поместили ткань на мягкие полимерные поверхности, имитирующие здоровую ткань груди, а также на все более жесткие полимерные поверхности, имитирующие жесткость опухоли.
Они обнаружили, что мультипотентные предшественники в тканях женщин младше 30 лет чрезвычайно чувствительны к изменениям в их непосредственном окружении. Когда ткань молодых женщин помещали на мягкий полимер, мультипотентные предшественники дифференцировались в продуцирующие молоко клетки просвета. Когда ткань помещалась на жесткий полимер, клетки снижали выработку клеток просвета и увеличивали выработку миоэпителиальных клеток, борющихся с опухолью.
"Мы думаем, что это защитный механизм. Ткань эпителия распознает, что жесткость не является хорошей, и производит средства, подавляющие опухоль," говорит Лабарж.
Но эта защита не наблюдалась в тканях женщин старше 55 лет. Вместо того, чтобы реагировать на жесткий полимер увеличением производства опухолевых клеток, мультипотентные предшественники от пожилых женщин производили равное количество просветных и опухолевых клеток. Они также сделали больше себя. Это плохо по нескольким причинам. Большинство раковых заболеваний, диагностируемых у пожилых женщин, относятся к просвету, и чем больше мультипотентных клеток-предшественников, тем больше клеток, которые могут стать злокачественными.
"Мы обнаружили, что с возрастом женщины мультипотентные клетки-предшественники, которые являются клетками, ответственными за поддержание здорового гомеостаза в ткани груди, больше не реагируют на их микросреду, как это происходит у молодых женщин," говорит Лабарж.
"Наша работа показывает, что одна из причин этого заключается в том, что мультипотентные предшественники в более старых тканях неправильно воспринимают сигналы дифференцировки, такие как механическая жесткость окружающей среды," он добавляет.
Ученые связали этот сбой с нарушением клеточного процесса. Процесс преобразует внешние механические сигналы, в данном случае жесткость ткани за пределами клеточной мембраны, во внутреннее молекулярное сообщение, которое сообщает ядру клетки, что делать. Ученые обнаружили, что у мультипотентных предшественников у женщин старше 55 лет молекулы, которые помогают доставлять это сообщение, неэффективно активируются.
Они считают, что это нарушение связано с изменениями в том, как женские гены активируются и заглушаются по мере взросления.
Их функциональный анализ мультипотентных предшественников стал возможным благодаря работе соавтора и ученого из лаборатории Беркли Марты Штампфер, которая около 30 лет назад собрала большую коллекцию образцов ткани груди. Образцы позволили ученым создать широкий спектр нормальных штаммов эпителиальных клеток молочной железы человека от женщин в возрасте от 16 до 91 года.