乳腺組織の構造に関する新しい知見
最近の研究で、人間の乳房組織の詳細な構造とその重要性が明らかになった。
― 1 分で読む
目次
人間の乳房は、独特な構造を持っていて、管のネットワークから成り立ってるんだ。この管はローブって呼ばれる塊を形成してて、各乳房には大体15から20のローブがあるよ。各ローブには小さな管があって、終端導管小葉単位(TDLU)に繋がってる。これらのTDLUは授乳中の乳生産にとってめっちゃ重要なんだ。
乳房の発達
ほとんどの乳房組織は思春期の時に発達するんだけど、この時に成長ホルモンやエストロゲンがこれらの管の成長や分岐を刺激するんだ。このプロセスで乳房の主要な構造が形成されて、将来の機能に備えるわけ。
妊娠や授乳のようなイベントの時に、乳房組織は大きく変化するよ。これらの変化は乳房がその機能を効果的に果たすのを助けるんだ。
画像診断技術
最近の画像診断技術のおかげで、乳房の構造についての理解が深まったよ。特別な方法を使って組織を透明にすることで、研究者たちはTDLUの三次元(3D)形状を見ることができるようになったんだ。高く分岐したTDLUは、ドナーの年齢や子どもの数に関係なく珍しいことがわかった。
最近の研究では、異なる年齢と妊娠状態の女性からのTDLUを調べるために、これらの先進的な画像診断技術が使われたんだ。サンプルは画像診断のために慎重に準備されて、特定の細胞や構造を強調する染色プロセスが行われた。
データの分析
画像から得られたデータは、TDLUが乳生産にとって重要で、乳房の機能において中心的な役割を果たすことを示しているよ。安静中のTDLUには主な管があって、小さなセクションに分かれて、アシニ(乳を作る部分)に繋がっているんだ。
面白いことに、TDLUは多くの乳がんケースが始まる場所でもあるから、TDLUの構造や組成を理解することは、特に乳がんの予防や治療にとって重要なんだ。
動物モデルの課題
齧歯類のような動物に関する研究は乳房の発達を理解するのに役立ってるけど、必ずしも人間に適用できるわけじゃないんだよ。齧歯類の乳房は構造が全然違ってて、これらのモデルからの発見を人間の乳房に直接適用するのは難しいんだ。
人間の乳房組織に関する以前の研究のほとんどは、組織のスライスから撮られた低解像度の画像に依存してた。いくつかの研究は異なるカテゴリのTDLUについて貴重な情報を提供してきたけど、詳細な3D形状や組成は不明のままだった。
最近の画像診断の進歩により、研究者たちはより大きな乳房組織の断片を分析し、細胞タイプをより深く観察できるようになったんだ。この研究は健康な女性のTDLUに焦点を当てて、年齢、子供の数、ホルモン避妊薬使用に関する形、複雑さ、細胞分布を調べたよ。
TDLUの観察
画像診断では、TDLUのサイズや分岐の複雑さがさまざまだったことがわかったんだ。いくつかは8本の枝しかなかったけど、他のは200本以上あった。こうした分岐の変動はまだ完全には理解されていない。
研究者たちは高解像度の顕微鏡を使ってTDLUの画像を捕らえたよ。ほとんどのTDLUは中くらいのサイズで、高度に分岐したTDLUは珍しいことがわかった。分析から、TDLUは若い女性と成熟した女性の間で枝の数に大きな違いがなかったことが示された。
この研究ではホルモン避妊薬の使用も調べたけど、TDLUの分岐に明らかな影響は見られなかった。でも、月経周期の中間にいる女性のTDLUは枝が多い傾向があったことが示唆されたよ。
TDLU内の細胞タイプ
TDLU内の細胞タイプを詳しく見ると、細胞の成長パターンが異なることがわかったよ。乳を生産するルミナル細胞と、管に構造を与える基底細胞が分析されて、基底細胞はローブよりも主な管に集中していることが分かったんだ。
この研究では、分岐して小さな管に発展しやすいTDLU内の主要なサブツリーを特定するのにも役立ったよ。分析では、主なサブツリーには特定の細胞が多く存在することが強調されたんだ。
より高い分岐と細胞増殖
この研究はまた、TDLUの分岐と細胞増殖の関係にも焦点を当てたよ。分岐の多いTDLUは細胞分裂の速度が高い傾向があることが観察されて、これらの組織の構造と活動の間に関連があることを示唆してるんだ。
上皮細胞に加えて、いくつかの種類の細胞を含む周囲のストローマも調べられたよ。特定のストローマ細胞の存在は、TDLUの枝の数と相関しているようで、ストローマがTDLUの分岐に関与している可能性が示されたんだ。
異なるドナーからのTDLUの比較
TDLUの構造の一貫性を評価するために、研究者たちは異なる女性からのTDLUを比較したんだ。いくつかの変動が観察されたけど、枝の長さや直径などの特定の特性はサンプル間で似ていたよ。
特に、TDLUは個々の違いに関わらず一貫した形を持っていて、これは乳生産におけるこれらの構造の共通の機能に起因しているかもしれないね。
数学モデルの役割
TDLUの分岐パターンをよりよく理解するために、研究者たちはTDLUがどのように成長し分岐するかをシミュレートする数学モデルを作成したんだ。このモデルはマウスの乳腺に対して使われた以前のモデルが元になってるよ。
これらのシミュレーションは、ヒトのTDLUの分岐を支配する基本的な原則がマウスと似ていることを示すのに役立ったけど、ヒトのTDLUは形やサイズがもっとバラバラだってことも指摘されたんだ。
成長メカニズムの理解
この研究では、TDLUの成長を制限する可能性のある2つのメカニズムが提案されたんだ。一つは、特定の体積に成長を制限すること、もう一つは、枝が成熟するにつれて成長の可能性が徐々に減少すること。後者はTDLU内の特定の細胞の観察に基づいて提唱されたよ。
シミュレーションされた分岐パターンと実際の観察を比較することによって、研究者たちはヒトのTDLUの成長がマウスで観察されたのと似た規則に従っている可能性が高いと判断したんだ。
結論と今後の方向性
この研究は、人間の乳房におけるTDLUの3D構造と機能に関する貴重な洞察を提供しているよ。発見は、TDLUの構造に変動がある一方で、それらを定義する一貫した特性もあることを示しているんだ。
さらに、この研究は健康な乳房の機能や乳がんの発展におけるTDLUの重要性を強調しているよ。今後の研究は、TDLU内の特定の細胞タイプの役割や周囲の組織との相互作用を理解することに焦点が当たる可能性が高いんだ。それが乳がんの予防や治療に向けた改善されたアプローチにつながるかもしれないね。
全体として、画像診断技術の向上や数学的モデルは、乳房の構造と機能の理解における重要な進展を示していて、解剖学、細胞タイプ、病気との関係についてのさらなる調査の道を開いているんだ。
タイトル: Volumetric analysis of the terminal ductal lobular unit architecture and cell phenotypes in the human breast
概要: AbstractThe major lactiferous ducts of the human breast branch out and ultimately end at terminal ductal lobular units (TDLUs). These glandular structures are the source of milk upon lactation, and also the most common origin of breast cancer. Despite their functional and clinical importance, the three dimensional (3D) architecture of TDLUs has remained undetermined, largely due to their absence in rodent animal models. By utilizing recent technological advances in optical tissue clearing, 3D reconstruction histology and microscopy, we imaged the 3D structure of healthy human breast tissue to determine whether general branching patterns or cell type specific niches exist in the TDLU. Our data demonstrate that highly branched TDLUs, also exhibiting elevated proliferation, are uncommon in the breast tissue regardless of donor age, parity or hormonal contraception. Overall, TDLUs have a consistent shape and their branch parameters are largely comparable between different TDLUs and individuals irrespective of donor age or parity. Simulation of TDLU branching morphogenesis in 3D by mathematical modelling suggests that evolutionarily conserved mechanisms regulate mammary gland branching in humans and mice, despite their anatomical differences. The data also demonstrate a new level of organization within the TDLU structure identifying a main subtree that dominates in bifurcation events and exhibits a more duct-like keratin expression pattern. In all, our data provide the first structural insights into 3D human breast anatomy and branching, and exemplify the power of volumetric imaging in deeper understanding of human breast biology. Graphical Abstract O_FIG O_LINKSMALLFIG WIDTH=200 HEIGHT=85 SRC="FIGDIR/small/532249v2_ufig1.gif" ALT="Figure 1"> View larger version (28K): [email protected]@73d65dorg.highwire.dtl.DTLVardef@fea93eorg.highwire.dtl.DTLVardef@1192c1c_HPS_FORMAT_FIGEXP M_FIG C_FIG
著者: Emilia Peuhu, O. Paavolainen, M. Peurla, L. M. Koskinen, J. Pohjankukka, K. Saberi, E. Tammelin, S.-R. Sulander, M. Valkonen, L. Mourao, P. Boström, N. Brück, P. Ruusuvuori, C. L. Scheele, P. Hartiala
最終更新: 2024-05-22 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.03.12.532249
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.03.12.532249.full.pdf
ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。
オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた biorxiv に感謝します。