PLoS ONE: Gene Expression og biologiske veje i Tissue af mænd med prostatakræft i et randomiseret klinisk studie af lycopen og fiskeolie Supplementation

Abstrakt

Baggrund

Undersøgelser tyder på, at mikronæringsstoffer kan ændre risiko eller forsinkelse progression af prostatacancer; imidlertid er molekylære mekanismer involveret dårligt forstået. Vi undersøgte virkningerne af lycopen og fiskeolie på prostata genekspression i et dobbeltblindt placebokontrolleret randomiseret klinisk forsøg.

Metoder

Eighty-Four mænd med prostatakræft lav risiko blev stratificeret baseret på selv-rapporteret kosten forbrug af fisk og tomater og derefter randomiseret til en 3-måneders indgriben af ​​lycopen (n = 29) eller fiskeolie (n = 27) supplering eller placebo (n = 28). Genekspression i morfologisk normale prostata væv blev undersøgt ved baseline og ved 3 måneder via cDNA microarray analyse. Differential genekspression og pathway analyser blev udført for at identificere gener og stier moduleret af disse mikronæringsstoffer.

Resultater

Global genekspression analyse viste ingen signifikante individuelle gener, der var forbundet med højt indtag af fisk eller tomat ved baseline eller efter 3 måneders tilskud af lycopen eller fiskeolie. Men sonderende vej analyser af rang-beordret gener (baseret på p-værdier ikke er korrigeret for multiple sammenligninger) viste graduering af androgen og østrogen metabolisme hos mænd, der rutinemæssigt forbruges flere fisk (p = 0,029) og tomat (p = 0,008) sammenlignet til mænd, der spiste mindre. Desuden modulering af arachidonsyremetabolisme (p = 0,01) blev observeret efter 3 måneders fiskeolie kosttilskud sammenlignet med placebogruppen; og modulering af nuklear faktor (erythroide afledt-2) faktor 2 eller

Nrf2

medieret oxidativ stress respons for enten supplere versus placebo. (fiskeolie: p = 0,01, lycopen: p = 0,001)

konklusioner

Vi har ikke konstatere væsentlige individuelle gener forbundet med kostindtag og tilskud af lycopen og fiskeolie. Men sonderende analyser viste, kandidat

in vivo

veje, der kan moduleres af disse mikronæringsstoffer

Prøve registrering

ClinicalTrials.gov NCT00402285

Henvisning:. Magbanua MJM, Roy R, Sosa EV, Weinberg V, Federman S, Mattie MD, et al. (2011) Gene Expression og biologiske veje i Tissue af mænd med prostatakræft i et randomiseret klinisk studie af lycopen og fiskeolie kosttilskud. PLoS ONE 6 (9): e24004. doi: 10,1371 /journal.pone.0024004

Redaktør: Moray Campbell, Roswell Park Cancer Institute, USA

Modtaget: Marts 30, 2011; Accepteret: 28 juli 2011; Udgivet 1. september, 2011

Copyright: © 2011 Magbanua et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Finansiering:. NIH /NCI RO1 R01CA101042; Prostata Cancer Foundation. De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet

Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion

Mange mænd med indolent prostatacancer påvist ved prostata-specifikt antigen (PSA) screening vil ikke udvise sygdomsprogression i deres levetid. Som sådan kan deres behandling og associerede bivirkninger være unødvendigt [1]. Aktiv overvågning er en ledelsesstrategi, der tilbyder nøje overvågning af lokaliserede kræft for at undgå eller forsinke komorbiditet af invasive behandlinger såsom kirurgi eller strålebehandling [2]. Terapeutisk intervention tilbydes på tidlige tegn på sygdomsprogression. For nylig har undersøgelsen af ​​kosten og livsstil interventioner og andre chemoprevention strategier i fastsættelsen af ​​aktiv overvågning vundet stor accept [3]. For eksempel, vores gruppe for nylig rapporteret resultaterne af et pilotprojekt med 30 mænd, der gennemgik en tre måneders intervention en fedtfattig vegansk kost og omfattende ændringer i livsstil [4]. Expression profilering og sti analyse identificerede væsentlige nedregulering af gener involveret i biologiske processer, der har kritiske roller i tumorigenese.

Laboratorium og dyreforsøg dokumenterer, at fiskeolie [5] og lycopen [6] kan spille en beskyttende rolle i prostata cancerudvikling. Desuden har epidemiologiske undersøgelser vist, at kost rig på fisk og tomater, som er vigtige kilder til kosten omega-3 fedtsyrer og lycopen henholdsvis er forbundet med en lavere forekomst af prostatacancer [7], [8], [9 ], [10], [11]. Vi (Chan JM) [12] tidligere rapporteret, at større indtag af fisk og tomat sauce efter diagnosen prostatakræft var forbundet med en reduktion i risikoen for prostatakræft recidiv eller progression i en kohorte af 1202 prostata kræft overlevende. Mens disse undersøgelser link lycopen og fiskeolie med reduceret prostatakræft progression risiko, de molekylære virkningsmekanismer af disse kostfaktorer er endnu ikke klarlagt.

For at forstå virkningerne af lycopen og fiskeolie på prostata genekspression, vi gennemført et randomiseret, dobbelt-blindet, placebo-kontrolleret klinisk forsøg blandt mænd med nyligt diagnosticeret, gunstig risiko prostatakræft (Herre eller Molecular effekter af Ernæring Kosttilskud). Støtteberettigede mænd blev randomiseret til at tage placebo lycopen eller fiskeolie kosttilskud i tre måneder. Forsøget oprindelige hypoteser fokuseret på kvantitativ RT-PCR-analyse af

a priori

gener af interesse (

IGF-1, IGF-1R, COX-2

). Resultaterne af denne analyse var primært null og er blevet rapporteret særskilt [13]. Vi har nu rapportere om

a priori

sekundære resultater af global genekspression og sti analyser af morfologisk normale prostata væv før og efter interventionen.

Metoder

Study Design

undersøgelsen design og rationale for MENS er blevet rapporteret tidligere [13]. Protokollen for dette forsøg og støtte CONSORT tjekliste er tilgængelige som underbyggende oplysninger; se Tjekliste S1 og protokol S1. Kort fortalt MENS var en tre arm randomiseret, dobbelt blindet placebokontrolleret 90 dage klinisk forsøg med fiskeolie og lycopen kosttilskud med hver i forhold til placebo. Interventionerne bestod af to 15 mg lycopen softgelkapsler dagligt (Lyc-O-Mato® doneret af, LycoRed, Israel) eller tre 1 gm fiskeoliekapsler dagligt (der omfattede 1098 mg eicosapentaensyre (EPA) og 549 mg docosahexaensyre (DHA) fedtsyrer syrer; fremstillet af perfekte kilde, Fullerton, CA med aktive ingrediens doneret af Roche Vitamins, Parsippany, NJ). Den placebo blev leveret af de respektive fabrikanter af de aktive piller til lycopen og fiskeolie. Alle mænd fik også en standard multivitamin (1 tablet /dag, Dixon /Akyma) og instrueret om at afstå fra andre typer af vitamin eller mineraltilskud i løbet af de tre måneder intervention. De fiskeolie og lycopen doser blev udvalgt på baggrund af den minimale og maksimale rækkevidde, hvor de tidligere kliniske forsøg havde observeret fysiologiske effekter og ingen toksicitet for lycopen [14], [15], [16], [17], [18] [19 ] [7], [20] og fiskeolie tilskud [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27]. Interventionen varighed på tre måneder blev valgt baseret på tidligere undersøgelser, der rapporteres på genekspression ændringer inden for tre måneder [15], [21], [28]; og bygger på samråd med de lokale prostatakræft fortalere og støttegrupper, som rådede, at de fleste mænd ville foretrække ikke at stoppe andre kosttilskud i mere end tre måneder.

Baseline kosten data om fisk og tomat forbrug blev brugt til lagdeling ( dvs mere end 4 portioner /produkter dag tomat = høj, mere end 2 portioner /uge fisk = høj; cut point baseret på den offentliggjorte litteratur [12]) med patienter randomiseret fra inden for hvert stratum til kontrol for mulig confounding, når man sammenligner interventionen våben. Den randomisering sekvens for 4 ernæring lag blev genereret ved hjælp nQuery Advisor med en blokstørrelse på 9. For hvert stratum en sekvens af randomiserede opgaver blev genereret og givet til forskning apoteket. Når en patient var berettiget til undersøgelse: koordinator kontaktede forskning apoteket til at bestemme undersøgelsen arm opgave; forskningen apoteket derefter leverede kosttilskud (eller placebo) til patienten. V.W (undersøgelse biostatistiker) genererede den tilfældige fordeling sekvens, P.R.C. og andre deltagende urolog efterforskere ved University of California i San Francisco (UCSF) indskrevet deltagerne. Alle deltagere, studie koordinatorer og efterforskere undtagen V.W. blev blindet med hensyn til interventionen opgaven.

Undersøgelse Befolkning og Kriterier for berettigelse

kriterier Detaljerede inklusions- og eksklusionskriterier blev tidligere rapporteret [13]. Kort fortalt blev denne undersøgelse foretaget blandt mænd med lav belastning prostatakræft, som opfyldte følgende kriterier: histologisk dokumenteret prostata adenocarcinom; udvidet mønster biopsi inden for to års studier tilmelding med en Gleason sum 6 eller lavere, og intet mønster 4 eller 5; ikke mere end 33% af biopsi kerner positive for kræft; og ikke mere end 50% af længden af ​​en tumor kerne involveret ved carcinoma; tre serum PSA niveauer udføres mindst 2 ugers mellemrum i det forløbne år forud for randomisering og alle PSA niveauer = 10 ng /ml. Target periodisering for denne undersøgelse var 97 mænd. Prøven størrelse var baseret på den primære undersøgelse sigte bruge Fishers eksakte test med en effekt på 81% for at undersøge forskellen i andele af ændringen i 3 måneder i specifikke gener mellem hver supplement og placebo-armen. Alle mænd forudsat verbale og skriftligt samtykke til deltagelse, og denne undersøgelse blev godkendt i april 2003 af UCSF menneskelige forskningspotentiale Protection Program, som er UCSF Institutional Review Board.

Undersøgelse resultater

Det primære resultat af forsøget var begrænset til at ændre i 2 specifikke gener (

IGF-1 og COX-2

), og forud er [13] rapporteret. Den aktuelle rapport indeholder resultater for den sekundære, sonderende mål, der var at undersøge ændringerne i den globale genekspression og modulering af kanoniske veje i normal prostata væv mellem baseline og 3 måneders biopsier, og mellem kost grupper ved baseline (se nedenfor).

Biopsi Processing

for at skaffe frisk væv til genekspression analyse blev fire 18-gauge kerne nål core biopsi prøver indsamlet fra hver deltager ved baseline og ved tre måneders opfølgning (slutningen af ​​indgreb ).

RNA Amplification og microarray analyser

Nærmere oplysninger om RNA-amplifikation og microarray analyse er tidligere blevet beskrevet [4], [29]. Alle data er MIAME kompatibel, og de rå data er blevet deponeret på GEO under super-serie tiltrædelse # GSE27140.

Array kvalitet, fjernelse af oplag bias og differential ekspressionsanalyse

For at identificere differentielt udtrykt gener mellem behandlingsgrupper ved baseline, en lineær model var egnet til hvert gen udtrykt som log2 forhold som responsvariabel og behandling arm den uafhængige variabel, for arm par. Kost betingelser var dikotomiseret (høj versus lav til fisk eller tomat forbrug) til at teste sammenhængen mellem kost med genekspression ved baseline. For at sammenligne effekten efter 3 måneder mellem hver supplement og placebo, blev forskellen i log2 forhold for hvert gen mellem de to tidspunkter (baseline og måned 3) anvendt som respons variabel. Sandsynlighedsværdierne blev justeret ved styring af falsk opdagelse sats [30]. En ændring i genekspression blev identificeret som væsentlig, hvis den falske opdagelse sats var mindre end 0,05, hvilket betyder, at færre end 5% af falske resultater ville forventes blandt de erklærede at være differentielt udtrykte gener. Antallet af prøver (multiple sammenligninger) udført var 39.347, svarende til antallet af cDNA-prober i mikroarrayet. Alle lineære modeller blev passe bruge limma pakke [31], [32] i BioConductor.

Canonical Pathway Analyse

En tabel med 39,347 cDNA prober og deres tilsvarende tiltrædelsen Genbank ID og udtryk værdier ( fold forandring og ujusterede p-værdi) blev uploadet i Opfindsomhed Pathways Analysis (IPA) software (Ingenuity Systems, Redwood City, CA). IPA var i stand til at kortlægge 20,490 Genbank accession id’er til gener (eller molekyler) er til stede i sin database. IPA derefter tildelt gen ontologi beskrivelser af biologisk funktion og genereret netværk af gen interaktioner på grundlag af oplysninger hentet fra softwarens litteratur database. Gener, der opfyldte cut-off (diskuteret i resultatafsnittet) blev inkluderet i pathway analyse. Canonical veje analyse identificeret betydelige veje fra den opfindsomhed Pathways Analyse bibliotek af kanoniske veje, der afspejlede den genekspression i dette datasæt. Fishers eksakte test blev anvendt til at beregne en sandsynlighed værdi, der angives sammenhængen mellem hvert gen i datasættet og den kanoniske pathway. En sandsynlighed værdi ≤0.05 blev valgt til at indikere en statistisk signifikant overrepræsentation af molekyler i vores eksperiment sammenlignet med en kurateret vej.

Resultater

Patient karakteristika

Vi indskrevet 97 mænd (mål periodiseret) mellem oktober 2003, og december 2007. Baseline kliniske og demografiske data for patienten kohorte blev beskrevet tidligere i detaljer [13]. Tretten (13) deltagere blev ekskluderet på grund af inhabilitet (n = 5), frivillig tilbagetrækning (n = 3), sygdomsprogression (n = 4), eller protokol overtrædelse (n = 1). De resterende 84 deltagere omfattede undersøgelsen prøve til analyse.

Tumor væv udbytte

Fire centrale biopsier blev indsamlet fra hver af de 84 patienter ved baseline og ved 3 måneder. To af de fire kerner til hver patient blev opnået fra område (r) indeholdende tumor som tidligere diagnosticeret og de to resterende blev opnået fra område (r) uden involvering. Af alle de 168 biopsier taget fra regioner med tumor involvering, kun 20% indeholdt tumor, dvs. 35 (20,8%) baseline biopsi kerner fra 26 patienter og 30 (17,9%) 3-måneders biopsi kerner fra 23 patienter. Som forventet blev tumoren udbyttet lavt givet indledende patient støttekriterier. Per vores tidligere hypoteser, analyser af genekspression fokuseret på microarray data fra morfologisk normale prostata vævsprøver for alle 84 patienter.

Microarray data og vurdering

kvalitet

En standardiseret kvalitativ vurdering af matrix kvalitet blev udført ved hjælp af BioConductor arrayQuality pakke [33]. Fordi en patient kan have prøver på 2 til 4 arrays på både baseline og 3 måneder, blev et array med den bedste kvalitet foranstaltninger for hvert tidspunkt valgt. I alt 84 par, der repræsenterer en baseline og tre måneders genekspression data fra hver patient blev udsat for global normalisering og differential ekspressionsanalyse.

Da cDNA mikroarrays blev trykt i 7 partier over 3 år, effekten af ​​print batch blev udforsket. Uovervåget hierarkisk klyngedannelse afslørede, at prøver hybridiserede til microarrays fra samme print batch grupperet sammen. Et forsøg på at fjerne de trykte batch resterende (se Metoder S1) var ikke helt vellykket, selv om der blev observeret en betydelig forbedring (figur S1). Notatet var prøverne ikke klynge baseret på behandling arme eller tidspunkt (data ikke vist).

For at kontrollere kvaliteten af ​​microarray data, vi sammenlignede baseline genekspression fra morfologisk normale væv med tilgængelige matchede tumorvæv fra 10 patienter. Differentiel ekspression analyse afslørede gener, der tidligere er blevet rapporteret at være opreguleret i prostatacancer, fx HPN [34] og AMACR [35] (data ikke vist).

For at bestemme sammenlignelige arme, baseline genekspressionsprofiler for kosttilskud grupper, lycopen (n = 29) og fiskeolie (n = 27) , blev hver sammenlignet med placebogruppen (n = 28). Differentielt udtrykte gener blev ikke detekteret, hvilket antyder, at baseline-genekspression i alle interventions- og placebogrupperne var ikke signifikant forskellige. Som tidligere rapporteret, baseline demografiske og kliniske karakteristika var også ens på tværs behandlingsarme [13]

Fisk og forbrug tomat:. Baseline genekspression og sti analyse

Før randomisering blev patienterne stratificeret baseret på selv-rapporteret fisk og tomat forbrug (dvs. høj fisk (n = 26), lav fisk (n = 58), og høj tomat (n = 49) og lav tomat (n = 35)). Sammenligning af baseline genekspressionsprofiler mellem forskellige grupper næringsstoffer viste ingen differentielt udtrykte gener efter justering for flere sammenligninger

Da ingen enkelt gen mødte tærsklen for statistisk signifikans (justeret p-værdi 0,05)., Vi udforskede potentiale biologiske oplysninger i lister af gener, der viste den største forskel mellem grupperne, der sammenlignes [36]. I denne undersøgelse valgte vi den ujusterede p-værdi (ikke korrigeret for multiple sammenligninger) som et middel til at rangere generne fra top til bund dvs. dem i toppen er de mest differentielt udtrykte gener mellem to grupper. Vi anvendte derefter tærskelværdien (ukorrigeret p-værdi ≤0.05) til at vælge de bedste gener, der skal indgå i pathway analyse. For eksempel anvender tærsklen til rang-bestilt gener associeret med selvrapporteret høj kosten forbrug af tomat eller fisk gav 482 og 192 top gener, henholdsvis (tabel S1 og S2). Hver af disse lister af gener blev derefter separat anvendt som input til pathway analyse via IPA. Resultater af den kanoniske sti analyse viste flere interessante veje, der kan være forbundet med høj kosten forbrug af tomat eller fisk (tabel 1 og 2). For eksempel blev docosahexaensyre (DHA) og insulin receptor signalering moduleret blandt mænd med forbruget høj fisk versus mænd, der forbruges mindre fisk. forbrug høj tomat afslørede modulering af gener involveret i selenoamino syre metabolisme. Desuden androgen og østrogen metabolisme blev begge moduleret blandt mænd, der rutinemæssigt spiste mere fisk og tomater versus mænd, der forbruges mindre

lycopen eller fiskeolie tilskud:. Genekspression og sti analyse

for at undersøge effekten af ​​lycopen eller fiskeolie tilskud på prostata, blev ændringen i udtryk fra mænd, der tog lycopen eller fiskeolie kosttilskud i forhold til mænd i placebogruppen. Efter korrektion for multiple test, ingen enkelt gen mødte tærsklen for statistisk signifikans (justeret p-værdi ≤0.05).

I lighed med den fremgangsmåde, der er beskrevet ovenfor, anvendt vi cut-off (ikke-justerede p-værdi ≤0.05 ) til rang-ordered gener associeret med lycopen eller fiskeolie kosttilskud. For at øge stringens i analysen, vi kun medtaget gener, der havde ≥1.5 fold ændring i forhold til placebo. Ved hjælp af disse tærskler, 57 og 80 gener (Tabel S3 og S4) til lycopen og fiskeolie henholdsvis blev inkluderet for pathway analyse. Resultaterne af den kanoniske pathway analyse afslørede modulationen af ​​arachidonsyremetabolismen i fiskeolien armen (p = 0,01) sammenlignet med placebo; mens

Nrf2

medieret oxidativ respons blev observeret i begge supplere arme, når hver blev sammenlignet med placebo (p = 0,01, fiskeolie; p = 0,001, lycopen, tabel 3 og 4)

.

diskussion

MENS (Molecular Virkninger af kosttilskud) undersøgelse var et dobbelt-blindet placebokontrolleret randomiseret klinisk forsøg, der blev udviklet på baggrund af den epidemiologiske og kliniske beviser for, at forbundet lycopen og fiskeolie med reduceret forekomst af prostatacancer og progression [10], [11], [12]. Dette forsøg har vist, gennemførligheden og sikkerhed for at studere virkningerne af kosttilskud på prostata genekspression hos mænd med prostatakræft lav risiko vælger aktiv overvågning. Desuden denne undersøgelse gav yderligere beviser for, at aktiv overvågning kan tilbyde en enestående chance for at undersøge potentielle kemoforebyggende midler [37], [38]. Andre forsøg, herunder Mænds Eating og Living Study (måltid) giver også vigtige data om muligheden for at gennemføre kliniske forsøg med kostintervention hos mænd med lav risiko prostatakræft [4], [15], [39], [40], [ ,,,0],41].

Vi undersøgte sammenhængen mellem baseline genekspression mønstre og selvrapporterede kosten indtagelse af fisk og tomat, og studeret virkningerne af kortsigtede lycopen eller fiskeolie tilskud på ændringen i prostata genekspression . Under hensyn til justering for flere sammenligninger kræves i microarray analyse begge analyser gav ingen individuelle gen, som differentielt blev udtrykt. Disse resultater tyder på, at der ikke var nogen forskel mellem grupperne i forhold, eller at ændringer i udtryk var for subtil til at blive opdaget givet en tærskel. Beskedne ændringer i genekspression er vanskelige at skelne fra støj, især når der er et stort antal gener testet, begrænsede prøver og høj variabilitet mellem individer [42]. Desuden kan potentielle ændringer i genekspression er blevet dæmpet af en kombination af biologiske og tekniske faktorer, herunder: 1) doseringen og formuleringen af ​​lycopen og fiskeolie administreret i vores undersøgelse havde ikke styrken til at forårsage ændringer i genekspression; 2) intervention periode på tre måneder kan have været for kort; 3) variabilitet skyldes forskellige deltagernes kostvaner; kan være opstået 4) påviselige ændringer i genekspression i tumorer, men var ikke tilgængelig for analyse; 5) prøvens størrelse var relativt lille og 6) støj iboende cDNA microarray teknologi (f.eks print batch effekt) kan have maskeret de relativt subtile effekter på genekspression.

Selv om der ikke individuel gen var signifikant identificeret med enten baseline indtagelse eller forandring med lycopen eller fiskeolie supplement, vi nærmere vores prostata genekspression data for potentielle biologiske spor ved at udføre sti analyser af gener (ikke justeret for flere sammenligninger), der viste de største forskelle mellem grupperne sammenlignet [36]. Den justerede p-værdi beregnes for hvert gen blev brugt til at bestille og vælge topplacering gener for sti analyser. Canonical vej analyser (i IPA) viste kandidat veje, der var forbundet med høj indtagelse af tomat eller fisk ved baseline samt subtile genekspression ændringer efter lycopen og fiskeolie kosttilskud. Disse analyser blev udført for at identificere potentielle gener for fremtidig undersøgelse f.eks RT-PCR af udvalgte gener i ansøgerlandene veje moduleres af kosten eller tilskud af disse mikronæringsstoffer.

Vi observerede, at høj indtagelse af fisk modulerede gener involveret i metaboliske veje, herunder C21-steroid hormon metabolisme og insulin receptor signalering i normale prostatavæv. Så vidt vi ved, ikke er rapporteret associationer mellem fisk indtag og steroidhormon metabolisme eller insulinreceptor signalering i prostata. Imidlertid modulering af docosahexaensyre (DHA) signalering giver mening som DHA er en vigtig bestanddel af fiskeolie. Undersøgelser har vist, at DHA inhiberer vækst af prostatacancerceller [43], og kan forøge effektiviteten af ​​taxaner, og muligvis andre lægemidler, såsom COX-2-inhibitorer [44], [45]. Desuden har vi observeret, at fiskeolie kosttilskud modulerede gener involveret i arachidonsyremetabolisme.

In vivo

in vitro

eksperimentelle undersøgelser har antydet, at arachidonsyre, en omega-6-fedtsyre, spiller en rolle i stimuleringen af ​​proliferation gener, der kan føre til prostatacancer [46] . Sænkning omega-6:omega-3-fedtsyre-forhold ved øget indtag af fødevarer rige på omega-3 fedtsyrer (såsom fisk) og måske efter fiskeolie kosttilskud kan have inhibitoriske virkninger på prostatacancer som påvist i cellelinjer og xenografter [5 ], [12], [21], [46], [47], [48].

Selenoamino syre stofskifte pathway blev moduleret i mænd, der havde høje forbrug tomat. Selenoaminosyrer er en hypotese at være ansvarlig for de anti-cancer egenskaber af selenforbindelser [49]. For eksempel selen-methionin selektivt induceret vækstinhibering og apoptose i prostatacancerceller men ikke i normale celler [50], i overensstemmelse med nogle af de observationelle epidemiologiske data antyder, at selen kan forhindre prostatakræft. Af note, blev selen tilskud ikke forbundet med reduktion i forekomsten af ​​prostatacancer hos E Cancer Prevention Trial Selenium og vitamin (SELECT) [51]. Vi observerede også, at lycopen kosttilskud moduleret signalveje, herunder apoptose og ceramid signalering. Ceramide er en familie af lipid molekyler, der fremmer apoptose og cellecyklusstop [52]. Direkte sammenhænge mellem lycopen og ceramid signalering er ikke blevet rapporteret, men lycopen er apoptotiske virkninger er blevet dokumenteret i både xenotransplantater og kræft cellelinjer [53], [54], [55]. Interessant modulering af androgen og østrogen metabolisme blev observeret hos mænd med høj indtagelse af fisk og tomater. Mange kostfaktorer, herunder en høj omega-3 fedtsyrer kost, er blevet dokumenteret at påvirke androgen eller østrogen niveauer [56].

Nrf2

medierede oxidativ stress respons pathway blev observeret til moduleres ved både lycopen og fiskeolie supplement versus placebo. Undersøgelser i mus har vist, at tabet af

Nrf2

funktion korreleret med forøgede reaktive oxygenarter og DNA-beskadigelse fører til omdannelsen af ​​normale prostatavæv [57]. Desuden et studie i knock out mus afslørede en sammenhæng mellem de kemoforebyggende virkninger af soja isoflavoner og den rolle,

Nrf2

at modulere signalveje involveret i forebyggelse af prostatakræft [58]. Nylige undersøgelser har vist, at andre fødevarebårne baserede eller farmakologiske forbindelser også udøver deres kemoforebyggende virkninger via

Nfr2

signalvejen ved at mediere øget aktivitet af cytobeskyttende enzymer, f.eks fase II afgiftende og antioxidant enzymer [59], [60], [61], [62]. Tilsammen modulation af

Nrf2

signalvejen kan være en vigtig molekylære mekanisme er involveret i kemoforebyggelse af flere midler, herunder lycopen og fiskeolie. Interventioner, der er målrettet den

Nrf2

vej kan tilbyde en lovende strategi for chemoprevention.

Udforskning de øverste gener (mest differentielt udtrykte) udvalgt efter gældende specificerede cut-offs afslørede spændende resultater. For eksempel,

KLK3 Hotel (aka prostata specifikt antigen eller PSA) blev op reguleret i lycopen arm (6,2 gange ændring) sammenlignet med placebogruppen (Tabel S3), mens

KLK3

blev nedreguleret (-2,5 fold ændring) hos mænd, der havde høj fisk forbrug ved baseline i forhold til mænd, der forbruges mindre fisk (tabel S2). Notatet

IGF1

blev nedreguleret i fiskeolien arm (-1,5 fold ændring) sammenlignet med placebogruppen (Tabel S4). Nedregulering af

IGF1

blev ikke observeret i lycopen arm. Mens provokerende, skal der udvises forsigtighed ved fortolkningen af ​​disse resultater, da disse gener ikke var signifikant efter justering for flere sammenligninger.

Med undtagelse af

Nrf2

medierede oxidativ stress respons, ingen af ​​de veje er identificeret efter tilskud overlappede med veje er identificeret ved baseline. Interessant, der er igangværende debatter [63], om opnåelse næringsstoffer fra hele fødevarer har samme sundhedsmæssige virkninger som tilskud. Udover lycopen og fiskeolie (DHA /EPA), andre naturligt forekommende næringsstoffer i hele tomater (fx andre carotenoider) [64] og fisk (fx alfa-linolensyre), kan også være vigtigt at de positive sundhedsmæssige virkninger af disse fødevarer. Dog bør fortolkninger fra at sammenligne resultaterne mellem analysen af ​​baseline og kosttilskud grupper i denne undersøgelse skal gøres med forsigtighed, fordi baseline og intervention analyser blev oprindeligt designet til at måle forskellige udfald.

Nyere forskning i personlig ernæring har viste, at næringsstoffer kan interagere med en persons genotypisk og fænotypisk baggrund [65], [66]. For eksempel kan kosttilskud påvirke genekspression i forskellige retninger (dvs. op- eller nedregulering) afhængig af genotypen /fænotypen af ​​individet. Endvidere kan næringsstoffer producere forskellige fænotyper hos patienter med forskellige genotyper. En P450 cytochrom-allel, for eksempel, kan metabolisere et diætetisk substrat til en bioaktiv form, i modsætning til en anden allel, der producerer en inaktiv metabolit [67]. Derfor kan variation blandt patienterne neutralisere virkningerne af kostfaktorer hvis analyseret på globalt plan resulterer i en ikke målbart nettoændring. Som flere eksempler på kost-gen interaktioner bliver opdaget, vil øget magt og raffinement af kliniske forsøg blevet muligt.

En nyere rapport fra Cancer Prevention Trial på selen og E-vitamin (SELECT) demonstrerede celler og væv specifikke effekter af selen og vitamin E på genet og proteinekspression i prostata [68]. De detekteret differentielt udtrykt gener (i forhold til placebogruppen) hos mænd, der tog selen eller E-vitamin eller i kombination, når celletype (normal epitel, stroma eller tumor) blev taget i betragtning. I Herre undersøgelsen, morfologisk normale væv, der anvendes til genekspression indeholdt både stroma og normal epitel; dermed celletype specifik analyse ikke var muligt.

Selvom differential ekspressionsanalyse ikke konstatere væsentlige individuelle gener, vores eksplorativ analyse afslørede kandidat

in vivo

veje, der kan moduleres af kosten fisk og tomat indtagelse eller ved lycopen og fiskeolie kosttilskud. Vores undersøgelse giver en platform til at undersøge bioaktivitet og relevansen af ​​næringsstoffer i prostatakræft. Forståelse molekylære mekanismer, som mikronæringsstoffer påvirker genekspression ville have en stor indflydelse på udviklingen af ​​forebyggelses- og behandlingsmetoder i prostatakræft, især for mænd der vælger aktiv overvågning. Endelig forbedringer i kommercielle RNA forstærkning, oligonukleotid microarray platforme, potens og længere interventionsperioderne er vigtige faktorer at overveje, når du udfører genekspression studier for agenter, der har subtile virkninger på den menneskelige transkriptom.

Støtte oplysninger

figur S1. Salg Prøver blev hybridiseret til 7 forskellige partier af trykte cDNA microarrays (# 11, 12, 14, 17, 18, 19 og 20). Oplag effekt blev kontrolleret ved at montere en lineær model med log2 forhold som respons og batch virkning som forklarende variabel og bruge residualerne fra egnet til yderligere analyser

doi:. 10,1371 /journal.pone.0024004.s001

( DOC)

tabel S1.