Intestin et défauts métaboliques dans la résistance à l'insuline

En lien avec l’augmentation constante de l’obésité, de plus en plus de personnes sont atteintes de résistance à l’insuline ou de diabète de type 2. Ce projet doctoral s’est surtout intéressé à l’une des conséquences majeures des pathologies cardiométaboliques, soit la dyslipidémie diabétique. À cet égard, les gens présentant une résistance à l’insuline ou un diabète de type 2 sont plus à risque de développer des perturbations lipidiques caractérisées essentiellement par des taux élevés de triglycérides et de LDL-cholestérol ainsi que de concentrations restreintes en HDL-cholestérol dans la circulation. Les risques de maladies cardiovasculaires sont ainsi plus élevés chez ces patients. Classiquement, trois organes sont connus pour développer l’insulino-résistance : le muscle, le tissu adipeux et le foie. Néanmoins, certaines évidences scientifiques commencent également à pointer du doigt l’intestin, un organe critique dans la régulation du métabolisme des lipides postprandiaux, et qui pourrait, conséquemment, avoir un impact important dans l’apparition de la dyslipidémie diabétique. De façon très intéressante, des peptides produits par l’intestin, notamment le GLP-1 (glucagon-like peptide-1), ont déjà démontré leur potentiel thérapeutique quant à l’amélioration du statut diabétique et leur rôle dans le métabolisme intestinal lipoprotéinique. Une autre évidence est apportée par la chirurgie bariatrique qui a un effet positif, durable et radical sur la perte pondérale, le contrôle métabolique et la réduction des comorbidités du diabète de type 2, suite à la dérivation bilio-intestinale. Les objectifs centraux du présent programme scientifique consistent donc à déterminer le rôle de l’intestin dans (i) l’homéostasie lipidique/lipoprotéinique en réponse à des concentrations élevées de glucose (à l’instar du diabète) et à des peptides gastro-intestinaux tels que le PYY (peptide YY); (ii) la coordination du métabolisme en disposant de l’AMPK (AMP-activated protein kinase) comme senseur incontournable permettant l’ajustement précis des besoins et disponibilités énergétiques cellulaires; et (iii) l’ajustement de sa capacité d’absorption des graisses alimentaires en fonction du gain ou de la perte de sa sensibilité à l’insuline démontrée dans les spécimens intestinaux humains prélevés durant la chirurgie bariatrique. Dans le but de confirmer le rôle de l’intestin dans la dyslipidémie diabétique, nous avons tout d’abord utilisé le modèle cellulaire intestinal Caco-2/15. Ces cellules ont permis de démontrer qu’en présence de hautes concentrations de glucose en basolatéral, telle qu’en condition diabétique, l’intestin absorbe davantage de cholestérol provenant de la lumière intestinale par l’intermédiaire du transporteur NPC1L1 (Niemann Pick C1-like 1). L’utilisation de l’ezetimibe, un inhibiteur du NPC1L1, a permis de contrecarrer cette augmentation de l’expression de NPC1L1 tout comme l’élévation de l’absorption du cholestérol, prouvant ainsi que le NPC1L1 est bel et bien responsable de cet effet. D’autre part, des travaux antérieurs avaient identifié certains indices quant à un rôle potentiel du peptide intestinal PYY au niveau du métabolisme des lipides intestinaux. Toutefois, aucune étude n’avait encore traité cet aspect systématiquement. Pour établir définitivement l’aptitude du PYY à moduler le transport et le métabolisme lipidique dans l’intestin, nous avons utilisé les cellules Caco-2/15. Notre étude a permis de constater que le PYY incubé du côté apical est capable de réduire significativement l’absorption du cholestérol et le transporteur NPC1L1. Puisque le rôle de l'AMPK dans l'intestin demeure inexploré, il est important non seulement de définir sa structure moléculaire, sa régulation et sa fonction dans le métabolisme des lipides, mais aussi d'examiner l'impact de l’insulino-résistance et du diabète de type 2 (DT2) sur son statut et son mode d’action gastro-intestinal. En employant les cellules Caco-2/15, nous avons été capables de montrer (i) la présence de toutes les sous-unités AMPK (α1/α2/β1/β2/γ1/γ2/γ3) avec une différence marquée dans leur abondance et une prédominance de l’AMPKα1 et la prévalence de l’hétérotrimère α1/β2/γ1; (ii) l’activation de l’AMPK par la metformine et l’AICAR, résultant ainsi en une phosphorylation accrue de l’enzyme acétylCoA carboxylase (ACC) et sans influence sur l'HMG-CoA réductase; (iii) la modulation négative de l’AMPK par le composé C et des concentrations de glucose élevées avec des répercussions sur la phosphorylation de l’ACC. D’autre part, l’administration de metformine au Psammomys obesus, un modèle animal de diabète et de syndrome métabolique, a conduit à (i) une régulation positive de l’AMPK intestinale (phosphorylation de l’AMPKα-Thr172); (ii) la réduction de l'activité ACC; (iii) l’augmentation de l’expression génique et protéique de CPT1, supportant une stimulation de la β-oxydation; (iv) une tendance à la hausse de la sensibilité à l'insuline représentée par l’induction de la phosphorylation d'Akt et l’inactivation de la phosphorylation de p38; et (v) l’abaissement de la formation des chylomicrons ce qui conduit à la diminution de la dyslipidémie diabétique. Ces données suggèrent que l'AMPK remplit des fonctions clés dans les processus métaboliques de l'intestin grêle. La preuve flagrante de l’implication de l’intestin dans les événements cardiométaboliques a été obtenue par l’examen des spécimens intestinaux obtenus de sujets obèses, suite à une chirurgie bariatrique. L’exploration intestinale nous a permis de constater chez ceux avec un indice HOMA élevé (marqueur d’insulinorésistance) (i) des défauts de signalisation de l'insuline comme en témoigne la phosphorylation réduite d'Akt et la phosphorylation élevée de p38 MAPK; (ii) la présence du stress oxydatif et de marqueurs de l'inflammation; (iii) la stimulation de la lipogenèse et de la production des lipoprotéines riches en triglycérides avec l’implication des protéines clés FABP, MTP et apo B-48. En conclusion, l'intestin grêle peut être classé comme un tissu insulino-sensible et répondant à plusieurs stimuli nutritionnels et hormonaux. Son dérèglement peut être déclenché par le stress oxydatif et l'inflammation, ce qui conduit à l'amplification de la lipogenèse et la synthèse des lipoprotéines, contribuant ainsi à la dyslipidémie athérogène chez les patients atteints du syndrome métabolique et de diabète de type 2.

Carence en œstrogènes et bases moléculaires du métabolisme des triglycérides et du cholestérol dans le foie et l'intestin : effet de l'exercice physique

La stéatose hépatique et la détérioration du profil lipidique plasmatique sont des pathologies métaboliques favorisées par la carence œstrogénique post-ménopausique. Cependant les mécanismes à la base de ces pathologies n’ont été que très peu étudiés. Le but de cette thèse a été d’investiguer les mécanismes moléculaires possibles à l’origine de l’hypercholestérolémie et de l’accumulation des lipides (triglycérides : TG et cholestérol) dans le foie en utilisant un modèle animal de la ménopause, la rate Sprague Dawley ovariectomisée (Ovx). Nous avons également examiné si le changement des habitudes de vie comme la pratique de l’exercice physique pouvait prévenir ou corriger les modifications induites par l’Ovx. Enfin, rosuvastatine (statine) a été utilisée comme thérapie pharmacologique de l’hypercholestérolémie dans le but de comprendre son effet au niveau moléculaire chez la rate Ovx. L’objectif de la première étude était de déterminer comment l’Ovx peut affecter les niveaux de TG et de cholestérol dans le foie des rates nourries avec une diète riche en lipides (HF : 42% gras). Les rates ont été soumises à la diète HF ou normale pendant 6 semaines avant d’être Ovx ou Sham (ovariectomie simulée), puis maintenues aux mêmes conditions diététiques pour 6 autres semaines. L’Ovx a provoqué une accumulation de TG dans le foie, mais pas la diète HF seule. Cependant, lorsque l’Ovx était combinée à la diète HF, l’accumulation des TG était beaucoup plus importante comparé à ce qui était observé chez les rates Ovx soumises à la diète normale. L’expression génique (ARNm) de CPT1 (Carnitine palmitoyltransferase 1), PGC1α (Peroxisome proliferator-activated receptor gamma, coactivator 1) et PPARα (Peroxysome proliferetor activated receptor alpha) intervenant dans l’oxydation des acides gras dans le foie était augmentée par la diète HF (p ˂ 0.001; p ˂ 0.01; p ˂ 0.05 respectivement) ; mais atténuée (p ˂ 0.05; p ˂ 0.05; p ˂ 0.07 respectivement) lorsque les rates ont été Ovx, favorisant ainsi l’accumulation des TG dans le foie. La combinaison de la diète HF à l’Ovx a également provoqué une hypercholestérolémie et une accumulation de cholestérol dans le foie malgré la diminution de l’expression de la HMGCoA-r (3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase), enzyme clé de la synthèse du cholestérol. Ceci était associé à l’inhibition de l’expression génique de CYP7a1 (Cytochrome P450, family 7, subfamily a, polypeptide 1), suggérant une diminution de la synthèse des acides biliaires. Ayant constaté dans la première étude que l’Ovx élevait les niveaux de cholestérol hépatique et plasmatique, nous nous sommes fixés comme objectif dans la deuxième étude d’évaluer les effets de l’Ovx sur l’expression génique des transporteurs et enzymes responsables du métabolisme du cholestérol et des acides biliaires dans le foie et l’intestin, et de vérifier si l’exercice sur tapis roulant pouvait prévenir ou corriger les changements causés par l’Ovx. L’hypercholestérolémie constatée chez les rates Ovx comparativement aux Sham était accompagnée de la diminution de l’expression génique des récepteurs des LDL (R-LDL), des résidus de lipoprotéines (LRP1), de SREBP-2 (Sterol regulatory element binding protein 2) et de PCSK9 (Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9) dans le foie, suggérant une défaillance dans la clairance des lipoprotéines plasmatiques. L’Ovx a aussi inhibé l’expression génique de la MTP (Microsomal triglyceride transfer protein) et stimulé celle de SR-B1 (Scavenger receptor class B, member 1); mais aucun changement n’a été observé avec CYP7a1. Ces changements moléculaires pourraient par conséquent favoriser l’accumulation de cholestérol dans le foie. L’exercice physique n’a pas corrigé les modifications causées par l’Ovx sur l’expression génique de ces molécules au niveau hépatique à l’exception de SREBP-2. Par contre, au niveau intestinal (iléum), l’exercice sur tapis roulant a inhibé l’expression génique des marqueurs moléculaires intervenant dans l’absorption des acides biliaires (OSTα/β, FXR, RXRα, Fgf15) et du cholestérol (LXRα, NCP1L1) au niveau de l’iléum chez les rates Sham entraînées. Ces adaptations pourraient prévenir le développement de l’hypercholestérolémie protégeant en partie contre la survenue de l’athérosclérose. Au vue des effets délétères (hypercholestérolémie et diminution de l’expression du R-LDL, PCSK9, LRP1, SREBP-2 et HMGCOA-r dans le foie) causés par l’Ovx sur le métabolisme du cholestérol constatés dans l’étude 2, la 3ième étude a été conçue pour évaluer l’efficacité de rosuvastatine (Ros) sur l’expression génique de ces marqueurs moléculaires chez les rates Ovx sédentaires ou soumises à l’entraînement volontaire. Ros a été administrée aux rates Ovx pendant 21 jours par voie sous-cutanée à la dose de 5mg/kg/j à partir de la 9ième semaine après l’Ovx. Ros n’a pas diminué la concentration plasmatique de LDL-C et de TC chez les rates Ovx. Par contre, Ros a stimulé (P ˂ 0.05) l’expression génique de PCSK9, SREBP-2, LRP1, HMGCoA-r et ACAT2 (Acyl-CoA cholesterol acyltransferase) mais pas significativement (P = 0.3) celle du R-LDL dans le foie des rates Ovx sédentaires et entraînées. Ros n’a pas réduit la concentration plasmatique de LDL-C probablement à cause de l’induction plus importante de PCSK9 par rapport au R-LDL. Cependant, la stimulation de LRP1 par Ros protège partiellement contre la survenue des maladies cardiovasculaires. En conclusion, les études de cette thèse indiquent que la baisse du niveau des œstrogènes entraîne des changements radicaux du métabolisme hépatique des TG et du cholestérol provoqués par des altérations de l’expression des gènes clés des voies métaboliques associées.

Toxina botulínica en manejo de síntomas del tracto urinario bajo en pacientes con hiperplasia prostática benigna - revisión sistemática de la literatura

Revisión sistemática de la literatura tomando ensayos clínicos aleatorizados sobre el uso de la inyección intraprostática de la toxina botulínica en los pacientes con hiperplasia prostática benigna evaluando una escala validada de síntomas del tracto urinario bajo como desenlace primario

Tissue culture propagation alters plant-microbe interactions in tobacco rhizosphere

We have compared properties of roots from different lines (genotypes) of tobacco raised either in tissue culture or grown from seed. The different lines included unmodified plants and plants modified to express reduced activity of the enzyme cinnamoyl-CoA reductase, which has a pivotal role in lignin biosynthesis. The size and structure of the rhizosphere microbial community, characterized by adenosine triphosphate and phospholipid fatty acid analyses, were related to root chemistry (specifically the soluble carbohydrate concentration) and decomposition rate of the roots. The root material from unmodified plants decomposed faster following tissue culture compared with seed culture, and the faster decomposing material had significantly higher soluble carbohydrate concentrations. These observations are linked to the larger microbial biomass and greater diversity of the rhizosphere communities of tissue culture propagated plants.

Tissue culture propagation alters plant-microbe interactions in tobacco rhizosphere

We have compared properties of roots from different lines (genotypes) of tobacco raised either in tissue culture or grown from seed. The different lines included unmodified plants and plants modified to express reduced activity of the enzyme cinnamoyl-CoA reductase, which has a pivotal role in lignin biosynthesis. The size and structure of the rhizosphere microbial community, characterized by adenosine triphosphate and phospholipid fatty acid analyses, were related to root chemistry (specifically the soluble carbohydrate concentration) and decomposition rate of the roots. The root material from unmodified plants decomposed faster following tissue culture compared with seed culture, and the faster decomposing material had significantly higher soluble carbohydrate concentrations. These observations are linked to the larger microbial biomass and greater diversity of the rhizosphere communities of tissue culture propagated plants.

nor-Mevaldic acid surrogates as selective antifungal agent leads against Botrytis cinerea. Enantioselective preparation of 4-hydroxy-6-(1-phenylethoxy)tetrahydro-2H-pyran-2-one

Solvent-free desymmetrisation of meso-dialdehyde 1 with chiral 1-phenylethan-1-ol, led to preparation of 4-silyloxy-6-alkyloxytetrahydro-2H-pyran-2-one (+)-3a with a 96:4 d.r. Deprotected lactone (+)-19a and the related racemic lactones 16a-18a present a lactone moiety resembling the natural substrate of HMG-CoA reductase and their antifungal properties have been evaluated against the phytopathogenic fungi Botrytis cinerea and Colletotrichum gloeosporioides. These compounds were selectively active against B. cinerea, while inactive against C. gloeosporioides.

Simvastatin therapy in cyclosporine A-induced alveolar bone loss in rats

Background and Objective: Cyclosporine A treatment is important in the therapy of a number of medical conditions; however, alveolar bone loss is an important negative side-effect of this drug. As such, we evaluated whether concomitant administration of simvastatin would minimize cyclosporine A-associated alveolar bone loss in rats subjected, or not, to experimental periodontal disease. Material and Methods: Groups of 10 rats each were treated with cyclosporine A (10 mg/kg/day), simvastatin (20 mg/kg/day), cyclosporine A and simvastatin concurrently (cyclosporine A/simvastatin) or vehicle for 30 days. Four other groups of 10 rats each received a cotton ligature around the lower first molar and were treated similarly with cyclosporine A, simvastatin, cyclosporine A/simvastatin or vehicle. Calcium (Ca(2+)), phosphorus and alkaline phosphatase levels were evaluated in serum. Expression levels of interleukin-1 beta, prostaglandin E(2) and inducible nitric oxide synthase were evaluated in the gingivomucosal tissues. Bone volume and numbers of osteoblasts and osteoclasts were also analyzed. Results: Treatment with cyclosporine A in rats, with or without ligature, was associated with bone loss, represented by a lower bone volume and an increase in the number of osteoclasts. Treatment with cyclosporine A was associated with bone resorption, whereas simvastatin treatment improved cyclosporine A-associated alveolar bone loss in all parameters studied. In addition, simvastatin, in the presence of inflammation, can act as an anti-inflammatory agent. Conclusion: This study shows that simvastatin therapy leads to a reversal of the cyclosporine A-induced bone loss, which may be mediated by downregulation of interleukin-1 beta and prostaglandin E(2) production.

Anti-inflammatory effect of atorvastatin ameliorates insulin resistance in monosodium glutamate-treated obese mice

Considering that inflammation contributes to obesity-induced insulin resistance and that statins have been reported to have other effects beyond cholesterol lowering, the present study aimed to it whether atorvastatin treatment has anti-inflammatory action in white adipose tissue of obese mice, consequently improving insulin sensitivity. Insulin sensitivity in vivo (by insulin tolerance test); metabolic-hormonal profile; plasma tumor necrosis factor (TNF)-alpha, interleukin (IL)-6, and adiponectin; adipose tissue immunohistochemistry; glucose transporter (GLUT) 4; adiponectin; INF-alpha; IL-1 beta; and IL-6 gene expression; and I kappa B kinase (IKK)-alpha/beta activity were assessed in 23-week-old monosodium glutamate induced obese mice untreated or treated with atorvastatin for 4 weeks. Insulin-resistant obese mice had increased plasma triglyceride, insulin, TNF-alpha, and IL-6 plasma levels. Adipose tissue of obese animals showed increased macrophage infiltration, IKK-alpha (42%, P < .05) and IKK-beta (73%, P < .05) phosphorylation, and INF-alpha and IL-6 messenger RNA (mRNA) (similar to 15%, P < .05) levels, and decreased GLUT4 mRNA and protein (30%, P < .05) levels. Atorvastatin treatment lowered cholesterol, triglyceride, insulin, INF-alpha, and IL-6 plasma levels, and restored whole-body insulin sensitivity. In adipose tissue, atorvastatin decreased macrophage in and normalized IKK-alpha/beta phosphorylation; INF-alpha, IL-6, and GLUT4 mRNA; and GLUT4 protein to control levels. The present findings demonstrate that atorvastatin has anti-inflammatory effects on adipose tissue of obese mice, which may be important to its local and whole-body insulin-sensitization effects. (C) 2010 Published by Elsevier Inc.

Comparative effects of tuna oil and salmon oil on liver lipid metabolism and fatty acid concentrations in rats

The comparative effect of tuna oil (TO) and salmon oil (SO) on the plasma and liver lipid and fatty acid compositions in Sprague Dawley rats was investigated. The total triacylglycerol (TG) and total cholesterol (TC) concentrations in liver was significantly decreased in the TO group; TG level in liver was also significantly decreased in the SO group. The mRNA expression of HMG-CoA reductase in liver was significantly down-regulated in the TO and SO groups relative to the control group. The plasma TG and TC were decreased in TO, but not in SO; plasma low-density lipoprotein and very low-density lipoprotein levels in TO and SO were decreased compared with the control group. The total n-3 polyunsaturated fatty acid (PUFA) in plasma and liver phospholipids was significantly elevated in the TO and SO. Docosahexaenoic acid (22:6n-3) and eicosapentaenoic acid (20:5n-3) in tissues were significantly increased in the TO and SO, respectively. In this study, TO had a more beneficial effect on liver TC and plasma TG, TC, high-density lipoprotein in rats than SO. The likely mechanism for lowering liver and plasma cholesterol by n-3 PUFA is to suppress the mRNA expression of gene encoding HMG-CoA reductase responsible for cholesterol biosynthesis.

PRACTICAL APPLICATIONS

The beneficial effects of n-3 polyunsaturated fatty acids (PUFAs) from fish and fish oil on human health is derived from their role in modulating membrane lipid composition and affecting metabolic and signal-transduction pathways. In the present study, we demonstrated that n-3 PUFA, docosahexaenoic acid (DHA) and eicosapentaenoic acid (EPA) from tuna and salmon oils can be effectively incorporated into tissue membranes. Tuna oil rich in DHA has more beneficial effect on liver total cholesterol (TC) and plasma triglyceride, TC and HDL in rats than salmon oil, which is rich in EPA. The present data could provide information for the potential application of fish oils as components of functional food, and selected for fortification with different fish oils.

Statin use, bone mineral density, and fracture risk: Geelong Osteoporosis Study

Background Recent data suggest that 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase inhibitors (statins) decrease fracture risk and increase bone mineral density (BMD).

Methods This cross-sectional study is set in southeastern Australia. We evaluated the association between statin use, fracture risk, and BMD in 1375 women (573 with incident fractures and 802 without incident fracture, all drawn from the same community). Fractures were identified radiologically. Medication use and lifestyle factors were documented by questionnaire.

Results Unadjusted odds ratio for fracture associated with statin use was 0.40 (95% confidence interval [CI], 0.23-0.71). Adjusting for BMD at the femoral neck, spine, and whole body increased the odds ratio to 0.45 (95% CI, 0.25-0.80), 0.42 (95% CI, 0.24-0.75), and 0.43 (95% CI, 0.24-0.78), respectively. Adjusting for age, weight, concurrent medications, and lifestyle factors had no substantial effect on the odds ratio for fracture. Statin use was associated with a 3% greater adjusted BMD at the femoral neck (P = .08), and BMD tended to be greater at the spine and whole body but did not achieve statistical significance.

Conclusion The substantial 60% reduction in fracture risk associated with statin use is greater than would be expected from increases in BMD alone.

Growth inhibition of Candida species and Aspergillus fumigatus by statins

Statins are a class of drugs widely used for lowering high cholesterol levels through their action on 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase, a key enzyme in the synthesis of cholesterol. We studied the effects of two major statins, simvastatin and atorvastatin, on five Candida species and Aspergillus fumigatus. The statins strongly inhibited the growth of all species, except Candida krusei. Supplementation of Candida albicans and A. fumigatus with ergosterol or cholesterol in aerobic culture led to substantial recovery from the inhibition by statins, suggesting specificity of statins for the mevalonate synthesis pathway. Our findings suggest that the statins could have utility as antifungal agents and that fungal colonization could be affected in those on statin therapy.

Vicilinas de leguminosas e seus efeitos no metabolismo lipídico de ratos dislipidêmicos

Pós-graduação em Alimentos e Nutrição - FCFAR

Avaliação da toxicidade reprodutiva da sinvastatina em Ratos machos adultos

Pós-graduação em Biologia Geral e Aplicada - IBB

Finasteride Inhibits Human Prostate Cancer Cell Invasion through MMP2 and MMP9 Downregulation

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Delayed reproductive development in pubertal male rats exposed to the hypolipemiant agent rosuvastatin since prepuberty

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)