Breast cancer is a persistent public health problem. Interesting hypothesis suggests that its risk can be modulated in early life periods, a phenomenon known as fetal programming. In this context, most fetal programming studies focus on maternal influence, due to the greater interaction between mother and fetus in both fetal and lactation periods. However, recent studies show that paternal preconception diet has also a major role in the offspring\'s susceptibility to metabolic chronic non-communicable diseases. Therefore, this direct doctoral project aimed to assess whether the paternal consumption of different high fat diets during the development period of the reproductive system of male rats increased the susceptibility of female offspring to mammary carcinogenesis. In addition we sought to evaluate which mechanisms could be involved in this process. We used male rats of the Sprague-Dawley strain (n = 20/group) that consumed high fat diet with 60% of calories from lipids from lard (LB group) or corn oil (CB group), or AIN-93G control diet (CO group) for nine weeks, during development and sexual maturation periods. These rats were mated with females who consumed only commercial diet in 1:1 ratio. Their 50 days old offspring were subjected to mammary carcinogenesis model using 7,12-dimethylbenz[a]anthracene (50mg/kg). Paternal consumption of high fat diet of animal or plant source had opposite effects, with the paternal consumption of diet with high content of saturated fatty acids (LB) increasing and consumption of diet with high content of n-6 polyunsaturated fatty acids (CB) reducing the risk of breast cancer development in female offspring. These effects were due to changes in the expression of 89 miRNAs in the father\'s sperm and 23 miRNAs in the offspring\'s mammary gland, with overlapping of three miRNAs (miR-1897-5p, miR- 219-1-3p and miR-376a #) that were altered in both tissues. Additionally, female offspring of males fed diets with high content of saturated fatty acids showed less differentiation of the mammary gland, higher levels of cell proliferation, lower levels of apoptosis and altered expression of keys proteins that regulate important cellular functions, such as epithelial to mesenchymal transition. Finally, these females had also altered lipid profile of the fat pad similar to their male parent as well as epigenetic changes that may be related to the etiology of breast cancer. Thus, we conclude that the high-fat preconception paternal diet programmed the susceptibility of female offspring to mammary carcinogenesis, but this effect was dependent on the type of fatty acid consumed and the observed effects possibly results from changes in miRNA expression profile. / O câncer de mama é um persistente problema de saúde pública. Hipótese intrigante sugere que a suscetibilidade à doença pode ser modulada em períodos precoces da vida, fenômeno conhecido como programação fetal. Nesse sentido, a maior parte dos estudos de programação fetal refere-se à influência materna, dada a intensa interação existente entre mãe e feto tanto no período fetal, quanto na lactação. Entretanto, estudos recentes mostram que a dieta paterna pré-concepcional também tem um papel de grande importância na suscetibilidade da prole à uma série de doenças crônicas não-transmissíveis de origem metabólica. Portanto, o presente projeto de doutorado direto teve como objetivo avaliar se o consumo paterno de diferentes dietas hiperlipídicas, durante o período de desenvolvimento do sistema reprodutivo de ratos machos, aumentaria a suscetibilidade da prole feminina à carcinogênese mamária. Adicionalmente buscou-se avaliar quais mecanismos poderiam estar envolvidos nesse processo. Utilizaram-se ratos machos da linhagem Sprague-Dawley (n=20/grupo) que consumiram dieta hiperlipídica com 60% de calorias provenientes de lipídeos de banha (grupo LB) ou óleo de milho (grupo CB), ou dieta controle AIN-93G (grupo CO), por nove semanas, durante os períodos de desenvolvimento e maturação sexual. Esses ratos foram acasalados com fêmeas, que consumiram apenas dieta comercial, na proporção 1:1. Sua prole de 50 dias foi submetida ao modelo de carcinogênese mamária com o uso de 7,12-dimetil-benza[a]antraceno (50mg/kg). O consumo paterno de dietas hiperlipídicas de origem animal ou vegetal conferiram efeitos opostos, com o consumo de dieta com alto teor de ácidos graxos saturados (LB) aumentando e o consumo de dieta com alto teor de ácidos graxos poli-insaturados n-6 (CB) diminuindo o risco de desenvolvimento de câncer de mama na prole feminina. Esses efeitos foram associados à alteração da expressão de 89 miRNAS no espermatozoide dos pais e 23 miRNAs na glândula mamária da prole, com sobreposição de 3 miRNAs (miR-1897-5p, miR-219-1-3p e miR-376a#) que estavam alterados em ambos tecidos. Adicionalmente, a prole feminina de machos que consumiram dieta com alto teor de ácidos graxos saturados apresentou menor diferenciação da glândula mamária, maior nível de proliferação celular, menor nível de apoptose e alteração da expressão de proteínas chaves da regulação celular, como na transição epitélio-mesenquimal. Finalmente, essas fêmeas também apresentaram perfil lipídico alterado semelhante à do seu progenitor masculino, bem como modificações epigenéticas que podem estar relacionadas à etiologia do câncer de mama. Assim, concluímos que a dieta paterna hiperlipídica pré-concepcional programou a suscetibilidade da prole feminina à carcinogênese mamária, porém esse efeito é dependente do tipo de ácido graxo consumido e os efeitos observados possivelmente decorrem de alterações no perfil de expressão de miRNAs.

Breast cancer is a persistent public health problem. Interesting hypothesis suggests that its risk can be modulated in early life periods, a phenomenon known as fetal programming. In this context, most fetal programming studies focus on maternal influence, due to the greater interaction between mother and fetus in both fetal and lactation periods. However, recent studies show that paternal preconception diet has also a major role in the offspring\'s susceptibility to metabolic chronic non-communicable diseases. Therefore, this direct doctoral project aimed to assess whether the paternal consumption of different high fat diets during the development period of the reproductive system of male rats increased the susceptibility of female offspring to mammary carcinogenesis. In addition we sought to evaluate which mechanisms could be involved in this process. We used male rats of the Sprague-Dawley strain (n = 20/group) that consumed high fat diet with 60% of calories from lipids from lard (LB group) or corn oil (CB group), or AIN-93G control diet (CO group) for nine weeks, during development and sexual maturation periods. These rats were mated with females who consumed only commercial diet in 1:1 ratio. Their 50 days old offspring were subjected to mammary carcinogenesis model using 7,12-dimethylbenz[a]anthracene (50mg/kg). Paternal consumption of high fat diet of animal or plant source had opposite effects, with the paternal consumption of diet with high content of saturated fatty acids (LB) increasing and consumption of diet with high content of n-6 polyunsaturated fatty acids (CB) reducing the risk of breast cancer development in female offspring. These effects were due to changes in the expression of 89 miRNAs in the father\'s sperm and 23 miRNAs in the offspring\'s mammary gland, with overlapping of three miRNAs (miR-1897-5p, miR- 219-1-3p and miR-376a #) that were altered in both tissues. Additionally, female offspring of males fed diets with high content of saturated fatty acids showed less differentiation of the mammary gland, higher levels of cell proliferation, lower levels of apoptosis and altered expression of keys proteins that regulate important cellular functions, such as epithelial to mesenchymal transition. Finally, these females had also altered lipid profile of the fat pad similar to their male parent as well as epigenetic changes that may be related to the etiology of breast cancer. Thus, we conclude that the high-fat preconception paternal diet programmed the susceptibility of female offspring to mammary carcinogenesis, but this effect was dependent on the type of fatty acid consumed and the observed effects possibly results from changes in miRNA expression profile. / O câncer de mama é um persistente problema de saúde pública. Hipótese intrigante sugere que a suscetibilidade à doença pode ser modulada em períodos precoces da vida, fenômeno conhecido como programação fetal. Nesse sentido, a maior parte dos estudos de programação fetal refere-se à influência materna, dada a intensa interação existente entre mãe e feto tanto no período fetal, quanto na lactação. Entretanto, estudos recentes mostram que a dieta paterna pré-concepcional também tem um papel de grande importância na suscetibilidade da prole à uma série de doenças crônicas não-transmissíveis de origem metabólica. Portanto, o presente projeto de doutorado direto teve como objetivo avaliar se o consumo paterno de diferentes dietas hiperlipídicas, durante o período de desenvolvimento do sistema reprodutivo de ratos machos, aumentaria a suscetibilidade da prole feminina à carcinogênese mamária. Adicionalmente buscou-se avaliar quais mecanismos poderiam estar envolvidos nesse processo. Utilizaram-se ratos machos da linhagem Sprague-Dawley (n=20/grupo) que consumiram dieta hiperlipídica com 60% de calorias provenientes de lipídeos de banha (grupo LB) ou óleo de milho (grupo CB), ou dieta controle AIN-93G (grupo CO), por nove semanas, durante os períodos de desenvolvimento e maturação sexual. Esses ratos foram acasalados com fêmeas, que consumiram apenas dieta comercial, na proporção 1:1. Sua prole de 50 dias foi submetida ao modelo de carcinogênese mamária com o uso de 7,12-dimetil-benza[a]antraceno (50mg/kg). O consumo paterno de dietas hiperlipídicas de origem animal ou vegetal conferiram efeitos opostos, com o consumo de dieta com alto teor de ácidos graxos saturados (LB) aumentando e o consumo de dieta com alto teor de ácidos graxos poli-insaturados n-6 (CB) diminuindo o risco de desenvolvimento de câncer de mama na prole feminina. Esses efeitos foram associados à alteração da expressão de 89 miRNAS no espermatozoide dos pais e 23 miRNAs na glândula mamária da prole, com sobreposição de 3 miRNAs (miR-1897-5p, miR-219-1-3p e miR-376a#) que estavam alterados em ambos tecidos. Adicionalmente, a prole feminina de machos que consumiram dieta com alto teor de ácidos graxos saturados apresentou menor diferenciação da glândula mamária, maior nível de proliferação celular, menor nível de apoptose e alteração da expressão de proteínas chaves da regulação celular, como na transição epitélio-mesenquimal. Finalmente, essas fêmeas também apresentaram perfil lipídico alterado semelhante à do seu progenitor masculino, bem como modificações epigenéticas que podem estar relacionadas à etiologia do câncer de mama. Assim, concluímos que a dieta paterna hiperlipídica pré-concepcional programou a suscetibilidade da prole feminina à carcinogênese mamária, porém esse efeito é dependente do tipo de ácido graxo consumido e os efeitos observados possivelmente decorrem de alterações no perfil de expressão de miRNAs.