RESUMO
Objective To investigate the effects of paternal pre-conceptional n-3 polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFAs) on telomere length (TL) in the offspring. Methods Three to four-week old male C57 BL/6J mice (Father) were randomly divided into three groups and fed either an n-3 PUFA-deficient (n-3 D) (n-6:n-3 PUFA ratio = 47.2:1) diet, a diet with normal n-3 PUFA content (n-3 N) (n-6:n-3 PUFA ratio = 4.3:1), or a diet with high n-3 PUFA content (n-3 H) (n-6:n-3 ratio = 1.5:1), for 12 weeks. Then, the offspring were generated by mating the father mice with 12-week-old virgin female C57 BL/6J mice. The TL, mRNA expression of telomere transcriptase and binding proteins, as well as DNA methylation in the TERT promoter region were determined in adult offspring mice. Results Compared to n-3 N diet, paternal feeding with n-3 D diet during preconception decreased offspring TL in the peripheral blood cells, liver, adipose tissue and brain, accompanied by upregulated hepatic mRNA expression of TIN2 in the female, and downregulated hepatic expression of TERC, and binding proteins TRF2 and POT1a in the male. Meanwhile, paternal n-3 D diet shortened testis TL in offspring instead of themselves, with altered mRNA expression of TERT and binding proteins TRF1, TRF2 and POT1a. Paternal n-3 H diet showed no differences in effects on offspring TL and expressions of TERC and binding proteins with n-3 N diet, but normalized the alterations in associated parameters resulted from paternal n-3 D diet. In addition, although paternal n-3 D or n-3 H diet did not affect testis TL in themselves compared to n-3 N diet, fathers fed n-3 H diet had longer testis TL and higher expression of TRF1, TRF2, POT1a and RAP1 than those fed n-3 D diet. Finally, the DNA methylation fraction in the TERT promoter in offspring testes and male offspring liver was no difference between paternal n-3 D and n-3 N diet groups. CpG sites with altered methylation were less (1 site) between paternal n-3 H and n-3 N diet groups than those (5 sites) between paternal n-3 H and n-3 D diet groups in male offspring liver and testes. Conclusion Maintaining paternal optimal n-3 PUFA status in pre-conception increases offspring TL, probably mediated by inheritance from increased TL in father and regulation on expressions of telomere transcriptase and binding proteins in the offspring, which may be helpful for promoting offspring development and disease prevention in adulthood.
RESUMO
Breast cancer is an important public health problem. As mammary gland development is a dynamic process that initiates in embryonic life, recent evidence show that in-utero life exposure to maternal nutritional factors can alter mammary gland development and program breast cancer risk in adult life. Even tough studies focus on maternal nutrition, recent evidence show that paternal nutritional factors in-utero and during preconception also affects their female offspring mammary gland development and breast cancer susceptibility in adult life. Studies highlight epigenetic modulation of gene expression in the mammary gland as possible breast cancer programming underlying mechanisms. Selenium is a micronutrient with essential role in central aspects of embryogenesis, male fertility and that has been extensively studied as a chemopreventive agent in several breast cancer models. Among selenium possible mechanisms of action, modulation of cell proliferation, apoptosis, DNA damage, gene expression and epigenetic marks are highlighted. Thus, a rat experiment was conducted to evaluate whether paternal selenium deficiency or supplementation during preconception could affect mammary gland development and breast cancer risk, as well as possible molecular mechanisms involved. Four-week old male Sprague-Dawley rats were exposed to experimental diets (AIN93G) containing 0.15 (control), 0.05 (deficient) and 1ppm (supplemented) of selenium as sodium selenate for 9 weeks and mated with control females. At 7-week old, mammary carcinogenesis was induced in their female offspring by oral administration of 7,12 dymethylbenz[a] anthracene and mammary neoplasia development was evaluated. Paternal selenium deficiency during preconception altered mammary gland development as increased terminal end buds (TEBs) number, epithelial elongation and cell proliferation and decreased apoptosis that were associated with increased breast cancer risk (higher incidence and grade tumors). In addition, paternal selenium deficiency during preconception induced molecular alterations in the mammary gland of the female offspring such as global DNA hypomethylation, increased global levels of H3K27me3 and altered expression of genes related to early life and mammary gland development, apoptosis, cell cycle control, and DNA damage repair. Paternal selenium supplementation during preconception on the other hand did not influence breast cancer programing. Our data show that breast cancer risk can be determined in early-life stages trough the male germline molecular modulation and preconception as an important window of opportunity to start breast cancer prevention strategies. Assuring and adequate selenium intake by men could be a possible starting point
O câncer de mama é um importante problema de saúde pública. O desenvolvimento da glândula mamária é um processo dinâmico que se inicia na vida intrauterina e evidências recentes mostram que a exposição do feto a fatores nutricionais maternos altera o desenvolvimento da glândula mamária e a susceptibilidade ao câncer de mama na vida adulta. Mesmo com um maior foco na nutrição materna, evidências recentes apontam que a nutrição paterna no período intrauterino e de preconcepção também afetam o desenvolvimento da glândula mamária e o risco de câncer de mama da sua prole feminina na vida adulta. Estudos apontam a modulação epigenética da expressão de genes na glândula mamária como possíveis mecanismos envolvidos na programação do câncer de mama. O selênio é um micronutriente com papel essencial em aspectos centrais da embriogênese, fertilidade masculina e que tem sido extensivamente estudado como um agente quimiopreventivo em diferentes modelos de câncer de mama. Dentre os possíveis mecanismos de ação do selênio, destacam-se a capacidade de modulação da proliferação celular, apoptose, danos do DNA e da expressão de genes e mecanismos epigenéticos. Dessa forma, foi conduzido um experimento em ratos para avaliar se a deficiência ou suplementação paterna com selênio durante o período de preconcepção poderia afetar na prole feminina o desenvolvimento da glândula mamária e o risco ao câncer de mama na vida adulta, assim como possíveis mecanismos moleculares envolvidos. Ratos machos da linhagem Sprague-Dawley com 4 semanas de vida foram submetidos à dieta experimental AIN93G contendo 0,15 (controle); 0,05 (deficiente) e 1ppm (suplementada) com selênio na forma de selenato de sódio por 9 semanas e acasalados com fêmeas controle. Com 7 semanas de vida, a carcinogênese mamária foi iniciada na prole feminina através da administração oral do carcinógeno químico 7,12 dimetilbenz[a] antraceno e o desenvolvimento das neoplasias mamárias foi avaliado. A deficiência paterna de selênio causou alterações no desenvolvimento da glândula mamária da prole feminina como aumento no número de terminal end buds (TEBs), aumento da elongação do epitélio mamário, aumento da proliferação celular e diminuição da apoptose que foram associados ao aumento do risco do câncer de mama (maior incidência e agressividade das lesões). Além disso, a deficiência paterna de selênio causou alterações de nível molecular na glândula mamária da prole feminina como hipometilação global, aumento dos níveis globais de H3K27me3 e alteração na expressão de genes relacionados ao desenvolvimento no início da vida e da glândula mamária, apoptose, controle de ciclo celular e reparo de danos no DNA. A suplementação paterna com selênio não foi influenciou o desenvolvimento da glândula mamária e o risco ao câncer de mama na vida adulta. Nossos resultados mostram que o risco do câncer de mama pode ser determinado no início da vida através de influências paternas por meio da modulação de mecanismos moleculares e que o período de preconcepção se caracteriza como uma importante janela de susceptibilidade para iniciar estratégias de diminuição do risco do câncer de mama. Assegurar uma ingestão adequada de selênio por homens pode ser um possível ponto de partida