Ключевой фактор нехватки цинка в неонатальный период может влиять на лактацию и рак груди
Оригинал взят у vol4onok в Ключевой фактор нехватки цинка в неонатальный период может влиять на лактацию и рак груди
Исследователи из Университета Штата Пеннсильвания, возможно, нашли способ выявления женщин, у которых есть риск нехватки цинка в грудном молоке.
Все началось, когда ее сыну было всего 2 месяца, с опрелостей, которые никак не проходили. Пузырьки сыпи в конечном счете распространились по всему телу, в том числе по лицу. Вскоре он начал страдать от хронического воспаления среднего уха, что не характерно для младенцев, находящихся на исключительно грудном вскармливании, не посещающих ясли. К полугоду его мать заметила, что он не такой активный, как другие дети его возраста, у него также были проблемы с набором веса.
«Педиатр сказал, что у моего сына аллергия на грудное молоко и что я должна перевести его на молочную смесь. Я не захотела прекращать грудное вскармливание, так как знала, что «грудь - лучший выбор». Вместо этого я убрала все возможные аллергены из своего питания. В мою тарелку попадали только органические продукты. Я распрощалась с коровьим молоком, любыми соевыми продуктами, яйцами, глютеном и «ужасным» арахисовым маслом, но толку не было».
Именно тогда эта женщина связалась с Шеннон Келлегер, старшим доцентом нутрициологии.
«Эта мать прочитала о нашей работе по изучению состава грудного молока и хотела узнать, можем ли мы выяснить, что не так с ее молоком», - говорит Келлегер. «Выяснилось, что в молоке содержалось лишь 25% необходимого количества цинка, в результате чего у ребенка развился серьезный дефицит этого элемента. Он сразу стал получать цинк в виде добавки, и в течение недели его состояние начало кардинально улучшаться».
Келлегер сделала карьеру на изучении роли цинка в развитии молочных желез, лактации и инволюции - процессе, при котором большая часть эпителиальных клеток груди стремительно претерпевает программируемую клеточную смерть с момента отлучения младенца от груди. Она также исследует последствия отклонения от нормального развития событий при раке груди и ожирении.
Хватает цинка?
По мнению Келлегер, цинк является одним из важнейших питательных микроэлементов в грудном молоке: младенцы нуждаются в больших количествах цинка в течение первых месяцев жизни для роста, функционирования иммунной системы и когнитивного развития. Однако, несмотря на важность роли цинка, педиатры не обучены определять симптомы его нехватки.
Возможно, сейчас Келлегер и ее коллеги нашли способ выявления женщин, у которых есть риск слишком низкого уровня цинка в грудном молоке. Ученые определили мутацию в белке-переносчике цинка, названном ZnT2, которая приводит к дефектам в эпителиальных клетках грудной железы, секретирующих молоко. Эта мутация вызывает тяжелую нехватку цинка в женском грудном молоке - снижение уровня до 75%. «Женщина, которая пришла ко мне с сыном, страдающим от недостатка цинка, имела именно такую мутацию», - говорит Келлегер.
Для изучения ZnT2 Келлегер и ее коллеги используют человеческие эпителиальные клетки и эпителиальные клетки мышей, различные опыты на мышах и клинические исследования кормящих матерей.
«Полагают, что около 60-80% женщин по всему миру находятся на пограничном уровне достаточности цинка в связи с недостатком цинка в питании», - говорит Келлегер. «Одна из наших важных находок заключается в том, что у мышей совсем незначительный недостаток цинка приводит к значительным последствиям в развитии грудных желез, способности к лактации и эффективности инволюции. В данный момент мы пытаемся понять причины этого».
По словам Келлегер, количество цинка в вашем питании не влияет на количество цинка, попадающего в грудное молоко. «Нет никаких свидетельств того, что ваша диета может повлияет на концентрацию цинка в молоке, поэтому прием цинка в виде добавок не поможет», - говорит она. «Наше исследование дает основания предполагать, что уровень цинка в грудном молоке в большей степени может быть связан с тем, есть ли у вас генетическое изменение в ZnT2 или факторы, которые влияют на правильное функционирование ZnT2.
Связь с раком груди
Тот же самый белок-переносчик цинка, который влияет на уровень цинка в молоке, может влиять на предрасположенность женщины к раку груди.
«Более высокая плотность груди создает предрасположенность к раку груди», - объясняет Келлегер. «У всех наших мышей с нехваткой цинка и у мышей без ZnT2 плотные грудные железы. Они постоянно накапливают коллаген, фиброзные ткани в своих грудных железах».
Келлегер и ее коллеги изучают, на самом ли деле женщины, у которых наблюдается недостаток цинка, особенно девочки с нехваткой цинка в подростковом возрасте и ранней юности, также накапливают больше коллагена в груди. Исследователи хотят выяснить, связан ли недостаток цинка с воспалительным ответом в грудных железах девочек, что приводит к росту фиброзных тканей, возросшей плотности груди, и таким образом, к повышению риска развития рака груди. Они также намерены узнать, возрастает ли риск увеличения плотности тканей и развития рака груди при генетических изменениях ZnT2 или других белков-переносчиков цинка.
В дополнение к увеличению риска рака груди вследствие увеличения плотности железы, ZnT2 может также способствовать развитию рака из-за сокращения продолжительности времени, в течение которого женщина способна кормить грудью.
«Ученым давно известно, что кормящие женщины меньше рискуют заболеть раком, чем не кормящие», - говорит Келлегер. «Кажется, что грудное вскармливание обеспечивает определенную защиту, и эта защита тем больше, чем дольше женщина кормит грудью».
Ее команда исследует то, каким образом ZnT2 влияет на инволюцию, следующую за отлучением от груди. Они установили, что роль ZnT2 является определяющей в этом процессе.
«Порядка 80% клеток вашей груди погибает в течение 72 часов с момента отлучения ребенка от груди», - говорит Келлегер. «Это один из наиболее поразительных примеров программируемой гибели клеток в биологии. Этот процесс полностью скоординирован, четко регулируется, и есть гипотеза, что он может вычищать все потенциально злокачественные клетки. Поэтому, чем дольше вы кормите грудью и чем полнее вы приводите в действие инволюцию, тем лучше вы сможете избавиться от этих потенциально злокачественных клеток и не дать им развиться в злокачественные в будущем.
«У наших мышей с дефектами в ZnT2 была отложенная инволюция», - продолжает Келлегер. «Мы предполагаем, что у женщин с дефектами ZnT2 инволюция также может проходить не очень гладко, и это может приводить к возрастанию риска рака груди».
Лактация и ожирение
Но каким образом ZnT2 влияет на инволюцию? Стив Хеннигар, аспирант Келлегер, ставит своей целью выяснить это.
Предыдущие исследования, проведенные командой под руководством Келлегер, показали, что во время лактации ZnT2 обычно находится на маленьких органоидах в клетке, называемых везикулы. ZnT2 доставляет цинк в эти везикулы, а везикулы, в свою очередь, выделяют цинк в молоко. Хеннигар обнаружил, что во время начальной стадии инволюции цитокин, называемый TNF-альфа, белок, задействованный при воспалительном процессе, стимулирует перераспределение ZnT2 от везикул к лизосомам, органоидам, которые вовлечены в программируемую гибель клетки.
«Мы выяснили, что когда цинк начинает аккумулироваться в лизосомах, это приводит к гибели клетки», - говорит Хеннигар. «Это механизм, который запускает естественный процесс гибель эпителиальных клеток грудных желез и инволюцию после лактации».
Однако, согласно Хеннигару, этот процесс может пойти с отклонениями, если мать имеет лишний вес или страдает от ожирения.
«Две трети женщин репродуктивного возраста в Соединенных Штатах имеют лишний вес или ожирение», - сообщает Хеннигар. «Эти женщины склонны к возникновению трудностей при начале и поддержании лактации. Мы изучаем, связано ли это каким-то образом с цинком и ZnT2».
В эксперименте Хеннигар и Келлегер держали мышей на диете с высоким либо низким содержанием жиров. Они обнаружили, что около 75% мышей с ожирением были не способны поддерживать свое потомство, начиная с пятого дня лактации, что говорит о дефекте лактации. Те мыши с ожирением, которые сохраняли способность лактировать, имели возросший уровень TNF-альфа в молочных железах, повышенный уровень ZnT2 и цинка в лизосомах, и возросшее количество маркеров смерти клеток, связанных с лизосомами. Как результат, эти мыши претерпевали преждевременную инволюцию.
Ожирение в общем ассоциируется с увеличением воспалительных цитокинов, отмечает Хеннигар.
«Жировые клетки высвобождают цитокины, которые привлекают иммунные клетки, которые затем секретируют больше цитокинов», - говорит он. «Это порочный цикл воспаления, который никогда не разрешается. В настоящий момент мы пытаемся выяснить, каким образом TNF-альфа перераспределяет ZnT2 в лизосомы. Если нам это удастся, мы начнем искать пути предотвращения преждевременной инволюции у женщин с лишним весом и ожирением, возможно путем вмешательств в диету, направленных, прежде всего на снижение воспаления».
Один из стимулов к проведению данной работы для Келлегер является желание помочь увеличить количество кормящих женщин в Соединенных Штатах.
«Всемирная Организация Здравоохранения и Американская Академия Педиатрии рекомендуют исключительно грудное вскармливание в течение первых шести месяцев жизни ребенка, но только около 14% женщин соответствует этой установке», - говорит она. «Есть свидетельства того, что кормление грудью улучшает функционирование иммунной системы и когнитивное развитие младенцев, а также снижает риск диабета, ожирения и сердечно-сосудистых заболеваний во взрослом возрасте».
«Если мы сумеем лучше понять генетические и диетические факторы, которые влияют на способность грудной железы работать, тогда мы сможем продумать пути воздействия для увеличения количества кормящих женщин в США и, таким образом, улучшить как здоровье матерей, так и их детей».
Источник
Исследователи из Университета Штата Пеннсильвания, возможно, нашли способ выявления женщин, у которых есть риск нехватки цинка в грудном молоке.
Все началось, когда ее сыну было всего 2 месяца, с опрелостей, которые никак не проходили. Пузырьки сыпи в конечном счете распространились по всему телу, в том числе по лицу. Вскоре он начал страдать от хронического воспаления среднего уха, что не характерно для младенцев, находящихся на исключительно грудном вскармливании, не посещающих ясли. К полугоду его мать заметила, что он не такой активный, как другие дети его возраста, у него также были проблемы с набором веса.
«Педиатр сказал, что у моего сына аллергия на грудное молоко и что я должна перевести его на молочную смесь. Я не захотела прекращать грудное вскармливание, так как знала, что «грудь - лучший выбор». Вместо этого я убрала все возможные аллергены из своего питания. В мою тарелку попадали только органические продукты. Я распрощалась с коровьим молоком, любыми соевыми продуктами, яйцами, глютеном и «ужасным» арахисовым маслом, но толку не было».
Именно тогда эта женщина связалась с Шеннон Келлегер, старшим доцентом нутрициологии.
«Эта мать прочитала о нашей работе по изучению состава грудного молока и хотела узнать, можем ли мы выяснить, что не так с ее молоком», - говорит Келлегер. «Выяснилось, что в молоке содержалось лишь 25% необходимого количества цинка, в результате чего у ребенка развился серьезный дефицит этого элемента. Он сразу стал получать цинк в виде добавки, и в течение недели его состояние начало кардинально улучшаться».
Келлегер сделала карьеру на изучении роли цинка в развитии молочных желез, лактации и инволюции - процессе, при котором большая часть эпителиальных клеток груди стремительно претерпевает программируемую клеточную смерть с момента отлучения младенца от груди. Она также исследует последствия отклонения от нормального развития событий при раке груди и ожирении.
Хватает цинка?
По мнению Келлегер, цинк является одним из важнейших питательных микроэлементов в грудном молоке: младенцы нуждаются в больших количествах цинка в течение первых месяцев жизни для роста, функционирования иммунной системы и когнитивного развития. Однако, несмотря на важность роли цинка, педиатры не обучены определять симптомы его нехватки.
Возможно, сейчас Келлегер и ее коллеги нашли способ выявления женщин, у которых есть риск слишком низкого уровня цинка в грудном молоке. Ученые определили мутацию в белке-переносчике цинка, названном ZnT2, которая приводит к дефектам в эпителиальных клетках грудной железы, секретирующих молоко. Эта мутация вызывает тяжелую нехватку цинка в женском грудном молоке - снижение уровня до 75%. «Женщина, которая пришла ко мне с сыном, страдающим от недостатка цинка, имела именно такую мутацию», - говорит Келлегер.
Для изучения ZnT2 Келлегер и ее коллеги используют человеческие эпителиальные клетки и эпителиальные клетки мышей, различные опыты на мышах и клинические исследования кормящих матерей.
«Полагают, что около 60-80% женщин по всему миру находятся на пограничном уровне достаточности цинка в связи с недостатком цинка в питании», - говорит Келлегер. «Одна из наших важных находок заключается в том, что у мышей совсем незначительный недостаток цинка приводит к значительным последствиям в развитии грудных желез, способности к лактации и эффективности инволюции. В данный момент мы пытаемся понять причины этого».
По словам Келлегер, количество цинка в вашем питании не влияет на количество цинка, попадающего в грудное молоко. «Нет никаких свидетельств того, что ваша диета может повлияет на концентрацию цинка в молоке, поэтому прием цинка в виде добавок не поможет», - говорит она. «Наше исследование дает основания предполагать, что уровень цинка в грудном молоке в большей степени может быть связан с тем, есть ли у вас генетическое изменение в ZnT2 или факторы, которые влияют на правильное функционирование ZnT2.
Связь с раком груди
Тот же самый белок-переносчик цинка, который влияет на уровень цинка в молоке, может влиять на предрасположенность женщины к раку груди.
«Более высокая плотность груди создает предрасположенность к раку груди», - объясняет Келлегер. «У всех наших мышей с нехваткой цинка и у мышей без ZnT2 плотные грудные железы. Они постоянно накапливают коллаген, фиброзные ткани в своих грудных железах».
Келлегер и ее коллеги изучают, на самом ли деле женщины, у которых наблюдается недостаток цинка, особенно девочки с нехваткой цинка в подростковом возрасте и ранней юности, также накапливают больше коллагена в груди. Исследователи хотят выяснить, связан ли недостаток цинка с воспалительным ответом в грудных железах девочек, что приводит к росту фиброзных тканей, возросшей плотности груди, и таким образом, к повышению риска развития рака груди. Они также намерены узнать, возрастает ли риск увеличения плотности тканей и развития рака груди при генетических изменениях ZnT2 или других белков-переносчиков цинка.
В дополнение к увеличению риска рака груди вследствие увеличения плотности железы, ZnT2 может также способствовать развитию рака из-за сокращения продолжительности времени, в течение которого женщина способна кормить грудью.
«Ученым давно известно, что кормящие женщины меньше рискуют заболеть раком, чем не кормящие», - говорит Келлегер. «Кажется, что грудное вскармливание обеспечивает определенную защиту, и эта защита тем больше, чем дольше женщина кормит грудью».
Ее команда исследует то, каким образом ZnT2 влияет на инволюцию, следующую за отлучением от груди. Они установили, что роль ZnT2 является определяющей в этом процессе.
«Порядка 80% клеток вашей груди погибает в течение 72 часов с момента отлучения ребенка от груди», - говорит Келлегер. «Это один из наиболее поразительных примеров программируемой гибели клеток в биологии. Этот процесс полностью скоординирован, четко регулируется, и есть гипотеза, что он может вычищать все потенциально злокачественные клетки. Поэтому, чем дольше вы кормите грудью и чем полнее вы приводите в действие инволюцию, тем лучше вы сможете избавиться от этих потенциально злокачественных клеток и не дать им развиться в злокачественные в будущем.
«У наших мышей с дефектами в ZnT2 была отложенная инволюция», - продолжает Келлегер. «Мы предполагаем, что у женщин с дефектами ZnT2 инволюция также может проходить не очень гладко, и это может приводить к возрастанию риска рака груди».
Лактация и ожирение
Но каким образом ZnT2 влияет на инволюцию? Стив Хеннигар, аспирант Келлегер, ставит своей целью выяснить это.
Предыдущие исследования, проведенные командой под руководством Келлегер, показали, что во время лактации ZnT2 обычно находится на маленьких органоидах в клетке, называемых везикулы. ZnT2 доставляет цинк в эти везикулы, а везикулы, в свою очередь, выделяют цинк в молоко. Хеннигар обнаружил, что во время начальной стадии инволюции цитокин, называемый TNF-альфа, белок, задействованный при воспалительном процессе, стимулирует перераспределение ZnT2 от везикул к лизосомам, органоидам, которые вовлечены в программируемую гибель клетки.
«Мы выяснили, что когда цинк начинает аккумулироваться в лизосомах, это приводит к гибели клетки», - говорит Хеннигар. «Это механизм, который запускает естественный процесс гибель эпителиальных клеток грудных желез и инволюцию после лактации».
Однако, согласно Хеннигару, этот процесс может пойти с отклонениями, если мать имеет лишний вес или страдает от ожирения.
«Две трети женщин репродуктивного возраста в Соединенных Штатах имеют лишний вес или ожирение», - сообщает Хеннигар. «Эти женщины склонны к возникновению трудностей при начале и поддержании лактации. Мы изучаем, связано ли это каким-то образом с цинком и ZnT2».
В эксперименте Хеннигар и Келлегер держали мышей на диете с высоким либо низким содержанием жиров. Они обнаружили, что около 75% мышей с ожирением были не способны поддерживать свое потомство, начиная с пятого дня лактации, что говорит о дефекте лактации. Те мыши с ожирением, которые сохраняли способность лактировать, имели возросший уровень TNF-альфа в молочных железах, повышенный уровень ZnT2 и цинка в лизосомах, и возросшее количество маркеров смерти клеток, связанных с лизосомами. Как результат, эти мыши претерпевали преждевременную инволюцию.
Ожирение в общем ассоциируется с увеличением воспалительных цитокинов, отмечает Хеннигар.
«Жировые клетки высвобождают цитокины, которые привлекают иммунные клетки, которые затем секретируют больше цитокинов», - говорит он. «Это порочный цикл воспаления, который никогда не разрешается. В настоящий момент мы пытаемся выяснить, каким образом TNF-альфа перераспределяет ZnT2 в лизосомы. Если нам это удастся, мы начнем искать пути предотвращения преждевременной инволюции у женщин с лишним весом и ожирением, возможно путем вмешательств в диету, направленных, прежде всего на снижение воспаления».
Один из стимулов к проведению данной работы для Келлегер является желание помочь увеличить количество кормящих женщин в Соединенных Штатах.
«Всемирная Организация Здравоохранения и Американская Академия Педиатрии рекомендуют исключительно грудное вскармливание в течение первых шести месяцев жизни ребенка, но только около 14% женщин соответствует этой установке», - говорит она. «Есть свидетельства того, что кормление грудью улучшает функционирование иммунной системы и когнитивное развитие младенцев, а также снижает риск диабета, ожирения и сердечно-сосудистых заболеваний во взрослом возрасте».
«Если мы сумеем лучше понять генетические и диетические факторы, которые влияют на способность грудной железы работать, тогда мы сможем продумать пути воздействия для увеличения количества кормящих женщин в США и, таким образом, улучшить как здоровье матерей, так и их детей».
Источник