Alteración de los patrones epigenéticos en cáncer de mama humano y experimental por efecto de los lípidos de la dieta y/o de la enfermedad

Abstract

El cáncer de mama es una enfermedad con elevada incidencia, prevalencia y mortalidad que puede estar influida por factores nutricionales, entre los que destacan los lípidos de la dieta. A su vez, en cáncer se han descrito alteraciones del epigenoma. Los patrones epigenéticos son susceptibles de ser modificadas por factores ambientales. Así, el objetivo del presente trabajo ha sido definir cambios epigenéticos implicados en el desarrollo del cáncer de mama, así como determinar si el estilo de vida, y especialmente los hábitos dietéticos en relación al consumo de lípidos, influyen en este tipo de neoplasia a través de la alteración de patrones epigenéticos. Dicho objetivo se ha desarrollado en dos líneas de investigación, una en cáncer de mama humano y otra en cáncer de mama experimental. El estudio en humanos se ha realizado en una población de mujeres sanas y de enfermas de cáncer de mama, caracterizadas a nivel clínico y de estilo de vida, a partir de muestras de sangre periférica de las sanas y de sangre periférica, glándula mamaria y tumor de las enfermas. En dichas muestras se determinó la metilación del ADN a nivel global y de un panel de 12 genes implicados en los “hallmarks” del cáncer (BRCA1, p16, RARβ2, ESR1, PGR, RASSF1A, NES1, TWIST1, MASPINA, CDH1, CXCL12 y HLA-A). Por su parte, el estudio experimental se ha desarrollado en el modelo de cáncer de mama inducido con DMBA en la rata Sprague-Dawley, a partir de muestras de glándula mamaria y tumor de animales alimentados con diferentes dietas hiperlipídicas (rica en aceite de maíz o rica en aceite de oliva virgen extra). Por lo que respecta al efecto del cáncer sobre los patrones epigenéticos, los resultados obtenidos mostraron que la influencia que ejerce la propia enfermedad sobre el epigenoma alteraría mecanismos epigenéticos comunes, en términos generales, entre el cáncer de mama humano y el experimental. Estas alteraciones se caracterizarían, entre otras, por el incremento de la metilación gen-específica asociado a un aumento de la actividad ADN metiltransferasa, la disminución de la expresión de genes supresores tumorales (RASSF1A y TIMP3) y la alteración de modificaciones postraduccionales de las histonas (H3K4me2, H3K27me3, H4K20me3 y H4K16ac). Estos cambios, además, podrían estar influidos por factores dietéticos y de estilo de vida, como el consumo de alcohol, la realización de actividad física, la ingesta calórica total así como de proteínas y vitaminas B2, B6 y B12 y, especialmente, de lípidos (tanto en cantidad total como en función del tipo). Asimismo, la influencia de estos y otros factores de riesgo relacionados con la reproducción sobre el desarrollo de cáncer de mama, tales como la edad en la primera gestación y de aparición de la menopausia, podría ser, entre otros mecanismos, a través de la alteración de los patrones epigenéticos. El interés de hallar que determinados factores de riesgo, incluido el estilo de vida, alteran dichos patrones se basa en que los mecanismos epigenéticos, a diferencia de los genéticos, son modificables. Así, los resultados del presente trabajo permiten formular opiniones científicas sobre la importancia que tienen los hábitos dietéticos y el estilo de vida en relación a la salud o al riesgo de enfermedad. En este sentido, se podrían definir factores de riesgo y/o protectores a los que está sometida la población en base a sus hábitos alimenticios en relación al consumo de grasas. Por todo ello, este trabajo en su conjunto se enmarcaría en el campo de la prevención primaria y secundaria del cáncer de mama.

Breast cancer is a disease with high incidence, prevalence and mortality, that may be influenced by nutritional factors, and especially dietary lipids. Furthermore, disruption of epigenome is a major change occurring in all types of cancers. Epigenetic patterns are reversible and may be modified by environmental factors. Thus, the aim of this study was to define epigenetic changes involved in breast cancer and determine if lifestyle, particularly dietary habits in relation to fat intake, influence this type of neoplasia through the alteration of epigenetic patterns. This objective has been developed in two lines of research, one in human breast cancer and the other in an experimental model of breast cancer. The human study was conducted in a population of healthy volunteers and breast cancer patients, who were characterized clinically and in which we evaluated their lifestyle. We obtained blood from healthy volunteers and blood, mammary gland and tumor from breast cancer patients. In such samples we determined global DNA methylation and gene-specific methylation of a panel of 12 genes with an important role on the key hallmarks of cancer (BRCA1, p16, RARβ2, ESR1, PGR, RASSF1A, NES1, TWIST1, MASPINA, CDH1, CXCL12 and HLA-A). On the other hand, the experimental study was developed in the rat dimethylbenz(a)anthracene (DMBA)-induced breast cancer model, using samples from mammary gland and tumor from animals fed different high fat diets (rich in corn oil or in extra virgin olive oil). In relation to the effect of cancer on the epigenetic patterns, the results showed that the influence of the disease on the epigenome alter common epigenetic mechanisms, in general, in human and experimental breast cancer. These alterations would be characterized, among others, by the increase of gene-specific DNA methylation associated with an increase in DNA methyltransferase activity, the decrease of tumor-suppressor genes expression and the alteration of post-translational histone modifications (H3K4me2, H3K27me3, H4K20me3 and H4K16ac). These changes could be influenced by dietary and lifestyle factors, such as alcohol consumption, physical activity, calorie intake, protein and vitamins B2, B6 and B12 consumption, and especially lipid intake (including total amount and type of lipid). In addition, the influence on the development of breast cancer of these and other risk factors related to reproduction, such as age at first pregnancy and onset of menopause, could be done, among other mechanisms, through the alteration of epigenetic patterns. Finding that certain risk factors, including lifestyle, alter these patterns is of interest since epigenetic mechanisms, unlike genetic, are modifiable. Thus, the results of this study allow to formulate scientific opinions about the importance of dietary habits and lifestyle in relation to health or disease risk. In this sense, they could be defined risk and/or protective factors to which the population is exposed based on their dietary habits in relation to fat intake. Therefore, this work as a whole would be framed in the field of primary and secondary prevention of breast cancer.