Выявлены гены, ассоциированные с нарушением выработки грудного молока

Всемирная организация здравоохранения рекомендует только грудное вскармливание для младенцев до шести месяцев и продолжение грудного вскармливания до двух лет или дольше с введением прикорма. Но только 48% детей в мире вскармливают исключительно грудью в первые шесть месяцев жизни. В 35% случаев причина раннего отлучения от груди — ощущение нехватки грудного молока (perceived insufficient milk supply, PIMS). Информации о молекулярных механизмах PIMS и об изменениях, происходящих в молочной железе при недостатке молока, недостаточно. Ранние исследования выявили связь между ожирением у матери и недостатком молока, но PIMS часто встречается и у женщин с нормальным весом. С другой стороны, некоторые женщины страдают от гиперлактации, которая тоже может привести к раннему отлучению от груди из-за боли, закупорки протоков и мастита. Характеристика клеточных сигналов, генов, регуляторных элементов и путей, связанных с низкой или высокой выработкой молока, может помочь улучшить диагностику, лечение и поддержку этих женщин.

Такие состояния, как гипо- и гипрелактация, плохо охарактеризованы, нет «золотого стандарта» их диагностики. Почти все GWAS по выработке молока проводились на коровах и других молочных животных. В этих исследованиях был выявлен ген DGAT1, кодирующий фермент, который катализирует конечный этап синтеза триглицеридов в клетках молочной железы он связан с показателями производства молока, а также жира и лактозы. Было опубликовано только одно исследование на людях, показывающее связь генетического варианта с выработкой молока и продолжительностью грудного вскармливания. В новой работе исследователи из США и Израиля анализировали жировые глобулы молока (milk fat globules, MFG), которые содержат большое количество РНК по сравнению с находящимися в молоке клетками.

Авторы собрали образцы молока у 30 женщин, включая девять женщин с недостатком молока и семь — с избытком. У участниц не было значимых различий в индексе массы тела и других факторах риска PIMS (например, возрасте).

Сначала авторы сравнили РНК в MFG и в клетках, находящихся в молоке (небольшое число эпителиальных клеток из молочной железы и лейкоцитов из крови попадают в молоко при лактации). Они обнаружили 1696 генов, экспрессия которых различается в клетках грудного молока и MFG. Из них 1454 гена показали более высокую экспрессию в клетках грудного молока, и только 242 гена показали более высокую экспрессию в MFG. Анализ Gene Ontology продемонстрировал, что гены, экспрессируемые в основном в клетках, были связаны с дифференцировкой лейкоцитов и лимфоцитов и цитокинами, так что это различие объяснялось присутствием иммунных клеток среди всех клеток молока. Гены, экспрессируемые в основном в MFG, были связаны с регуляцией локализации липидов и транспорта жирных кислот. Таким образом, большая часть транскриптома MFG также присутствует в клетках молока, то есть MFG можно использовать для анализа.

MFG, секретируемые из зрелых и активных клеток, продуцирующих молоко, в основном содержали транскрипты, связанные с молочными белками. Предыдущие исследования выявили два основных подтипа эпителия в грудном молоке человека — LC1 и LC2. Транскриптом MFG больше напоминал транскриптом клеток LC2, а не LC1.

Транскиптомы MFG женщин, производящих мало и много молока, сравнили с MFG женщин, производящих нормальное количество молока. У женщин, вырабатывающих много молока, на высоком уровне экспрессировался ген KLF10. Он связан с регуляцией сигналинга трансформирующего фактора роста-β; нарушения в этом пути могут повлиять на развитие молочной железы и лактацию. Уровни экспрессии GLP1R и PPP1R1A были снижены у женщин с повышенным количеством молока. Эти гены ранее связывали с гомеостазом глюкозы и секрецией инсулина, а их дерегуляция может влиять на лактацию, поскольку инсулиновый сигналинг играет важную роль в выработке молока. PLIN4, ген, связанный с накоплением липидов в других тканях и с раком молочной железы, активнее экспрессировался у женщин с низким уровнем выработки молока.

Новое исследование предоставляет уникальную базу данных об экспрессии генов во время лактации, которую можно использовать для поиска конкретных генов, которые способствуют или препятствуют выработке молока в случаях аномальной лактации. Однако конкретная роль этих генов в выработке грудного молока требует дальнейшего изучения.

Технологию 3D-печати применили для создания моделей молочной железы