Effects of different types of calorie restriction on methylation levels of Adipor1 and Leprot genes in breast cancer mouse model

Abstract

Kalori kısıtlamasının (KK) önleyici etkisi, kanser dahil bir çok patofizyolojik durum için, fare modelleri kullanılarak gösterilmiştir. Buna ek olarak, meme tümörü (MT) gelişiminde kalori kısıtlamasının koruyucu etkisi hayvan ve insan çalışmalarında gösterilmiştir. Çoğunlukla adipositlerde sentezlenen adiponektin ve leptin adipokinlerinin, glikoz regülasyonu, yağ asidi oksidasyonu ve kanser hücresi büyümesinde rol aldığı gösterilmiştir. Adipokin sinyallerinin her ikisi de kendi reseptörleri tarafından sağlanmaktadır. Ayrıca, DNA metilasyonu gibi epigenetik mekanizmalar da MT gelişiminde önemli bir role sahiptir. Bu mekanizma, besinsel faktörlerin kalitesine ve miktarına bağlı olarak değişebilmektedir. KK'nın, MT gelişimi üzerindeki koruyucu etkisinde bir çok faktörün rolü olduğu bilinmesine rağmen, KK'nın MT'nü nasıl önlediğinin veya geciktirdiğinin moleküler mekanizması net olarak belirlenmiş değildir. Farklı KK türlerinin etkisi dahilinde AdipoR1 ve LEPROT genlerinin metilasyonlarının rolünü belirlemek amacıyla, MMTV-TGF-α fareleri, Ad-Libitum (AL), Kronik Kalori Kısıtlaması (KKK, yüzde 15 CR) ve üç hafta boyunca AL beslenen (AKK-NB) ve sonrasında bir hafta yüzde 60 kısıtlanan (AKK-K) Aralıklı Kalori Kısıtlaması (AKK) grubu olmak üzere üç farklı gruba ayrılmıştır. Çalışma periyodu, farelerin 10. haftasından 82. haftasına kadar devam etmiştir. Fareler, 10. (referans değeri), 49, 50. ve 81, 82. haftalarda sakrifiye edilmiştir ve dokular toplanmıştır. Meme dokusunda AdipoR1 ve LEPROT genlerinin metilasyon seviyeleri, pyrosekans yöntemi kullanılarak ölçülmüştür. 49/50. haftalarda AdipoR1 ve LEPROT genlerinin metilasyon seviyeleri tüm gruplar için benzerdir. AdipoR1 geninin 81/82. haftadaki metilasyon seviyeleri, AL, KKK, AKK-NB ve AKK-K için sırasıyla yüzde 3.67, yüzde 13.83, yüzde 6.08 ve yüzde 5.83'tür. KKK ve AL grupları arasında anlamlı bir farklılık vardır (p<0.05). Bununla beraber, AL, KKK, AKK-NB ve AKK-K gruplarının LEPROT geninin 81/82. haftasındaki metilasyon seviyeleri sırasıyla, yüzde 4.07, yüzde 1.71, yüzde 5.10 ve yüzde 3.96'dır. Adiponektin ve Leptin gen ekspresyon seviyeleri, metilasyon sonuçları ile uyum içerisindedir.

Preventive effects of calorie restriction (CR) have been shown in many pathophysiological conditions including cancer using mouse models. In addition, animal and human studies showed the protective roles of CR in mammary tumor (MT) development. Adiponectin and leptin, adipokines, synthesized mainly in adipocytes have been stated to play roles in fatty acid oxidation, glucose regulation, and cancer cell growth. Both adiponectin and leptin signaling are facilitated by their receptors. Furthermore, epigenetic mechanisms like DNA methylation has a pivotal role in MT development. This mechanism can be changed by both the quality and quantity of dietary factors. Although the roles of many factors in the preventive effects of CR on MT development have been suggested, the exact molecular mechanism(s) of how CR prevents or delays MT development is not clear. In order to study the roles of methylation levels of AdipoR1 and LEPROT genes in the effects of different types of CR, MMTV-TGF-α mice were divided into three different groups Ad-Libitum (AL), Chronic Calorie Restriction (CCR, 15 per cent CR) and Intermittent Calorie Restriction (ICR) group which was AL fed for three weeks (ICR-RF) followed by one week of 60 per cent restriction (ICR-R). The study period was from 10 until 82 weeks of age. Mice were sacrificed and tissues were collected at 10 (baseline), 49, 50 and 81, 82 weeks of age. Thereafter, methylation levels of the AdipoR1 and LEPROT genes in mammary fat pad tissue was analyzed by pyrosequencing method. The methylation levels of AdipoR1 and LEPROT genes for week 49/50 were similar for all dietary groups. Methylation levels of AdipoR1 in AL, CCR, ICR-RF and ICR-R groups were 3.67 per cent, 13.83 per cent, 6.08 per cent, and 5.83 per cent at week 81/82, respectively. Significant difference was obtained between CCR and AL groups (p<0.05). On the other hand, methylation levels of LEPROT gene in AL, CCR, ICR-RF and ICR-R groups were 4.07 per cent, 1.71 per cent, 5.10 per cent, and 3.96 per cent at week 81/82, respectively. Adiponectin and Leptin gene expression levels were consistent with the methylation results.