Investigation of Genetic Variation in Scavenger Receptor Class B, Member 1 (SCARB1) and Association with Serum Carotenoids

Objective: To investigate association of scavenger receptor class B, member 1 (SCARB1) genetic variants with serum carotenoid levels of lutein (L) and zeaxanthin (Z) and macular pigment optical density (MPOD).
Design: A cross-sectional study of healthy adults aged 20 to 70.
Participants: We recruited 302 participants after local advertisement.
Methods: We measured MPOD by customized heterochromatic flicker photometry. Fasting blood samples were taken for serum L and Z measurement by high-performance liquid chromatography and lipoprotein analysis by spectrophotometric assay. Forty-seven single nucleotide polymorphisms (SNPs) across SCARB1 were genotyped using Sequenom technology. Association analyses were performed using PLINK to compare allele and haplotype means, with adjustment for potential confounding and correction for multiple comparisons by permutation testing. Replication analysis was performed in the TwinsUK and Carotenoids in Age-Related Eye Disease Study (CAREDS) cohorts.
Main Outcome Measures: Odds ratios for MPOD area, serum L and Z concentrations associated with genetic variations in SCARB1 and interactions between SCARB1 and gender.
Results: After multiple regression analysis with adjustment for age, body mass index, gender, high-density lipoprotein cholesterol, low-density lipoprotein cholesterol, triglycerides, smoking, and dietary L and Z levels, 5 SNPs were significantly associated with serum L concentration and 1 SNP with MPOD (P<0.01). Only the association between rs11057841 and serum L withstood correction for multiple comparisons by permutation testing (P<0.01) and replicated in the TwinsUK cohort (P = 0.014). Independent replication was also observed in the CAREDS cohort with rs10846744 (P = 2×10-4), an SNP in high linkage disequilibrium with rs11057841 (r2 = 0.93). No interactions by gender were found. Haplotype analysis revealed no stronger association than obtained with single SNP analyses.
Conclusions: Our study has identified association between rs11057841 and serum L concentration (24% increase per T allele) in healthy subjects, independent of potential confounding factors. Our data supports further evaluation of the role for SCARB1 in the transport of macular pigment and the possible modulation of age-related macular degeneration risk through combating the effects of oxidative stress within the retina.
Financial Disclosure(s): Proprietary or commercial disclosures may be found after the references. Ophthalmology 2013;120:1632–1640 © 2013 by the American Academy of Ophthalmology.

Influence of SCARB1 polymorphisms on serum lipids of hypercholesterolemic individuals treated with atorvastatin

Background: The SR-BI is a key component on the cholesterol metabolism. Polymorphisms in the SR-BI gene (SCARB1) were related with variations on plasma lipoprotein profile and other risk factors for cardiovascular disease. We tested the relationship of 3 SCARB1 single nucleotide polymorphisms (SNPs) with hypercholesterolemia in a Brazilian population and whether these variants can influence lipid-lowering response to atorvastatin. Methods: c.4G>A, c.726+54C>T and c.1050C>T SNPs and serum concentrations of lipid and apolipoproteins were evaluated in 147 hypercholesterolemic (HC) and 185 normolipidemic (NL) unrelated Brazilian subjects. HC patients were treated with atorvastatin (10 mg/day/4 weeks). Results: Frequencies of SCARB1 polymorphisms were similar between the HC and NL groups (p>0.05). The T allele for c.726+54C>T was associated with higher LDL-c in NL and with higher apoB and apoB/apoAI in HC (p<0.05). HC individuals carrying c.1050C allele carriers (CC and CT genotypes) had lower change of total cholesterol, LDL-c, apoB and apoB/apoAI ratio (p<0.05) than the TT genotype carriers in response to atorvastatin. Conclusion: The SCARB1 polymorphisms are related with variations in serum lipids in the Brazilian population and c.1050C>T SNP is associated with lipid-lowering atorvastatin response. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

A Rare Loss-of-Function Variant in Scavenger Receptor Class B Type I (SCARB1) Raises HDL Cholesterol and Increases Risk of Coronary Disease

Scavenger receptor BI (SR-BI) is the major receptor for high-density lipoprotein (HDL)
cholesterol (HDL-C). In humans, high amounts of HDL-C in plasma are associated with a
lower risk of coronary heart disease (CHD). Mice that have depleted Scarb1 (SR-BI
knockout mice) have markedly elevated HDL-C levels but, paradoxically, increased
atherosclerosis. The impact of SR-BI on HDL metabolism and CHD risk in humans remains
unclear. Through targeted sequencing of coding regions of lipid-modifying genes in 328
individuals with extremely high plasma HDL-C levels, we identified a homozygote for a lossof-function
variant, in which leucine replaces proline 376 (P376L), in SCARB1, the gene
encoding SR-BI. The P376L variant impairs posttranslational processing of SR-BI and
abrogates selective HDL cholesterol uptake in transfected cells, in hepatocyte-like cells
derived from induced pluripotent stem cells from the homozygous subject, and in mice.
Large population-based studies revealed that subjects who are heterozygous carriers of
the P376L variant have significantly increased levels of plasma HDL-C. P376L carriers have
a profound HDL-related phenotype and an increased risk of CHD (odds ratio = 1.79, which is
statistically significant).

Impact of gene variants on sex-specific regulation of human Scavenger receptor class B type 1 (SR-BI) expression in liver and association with lipid levels in a population-based study.

BACKGROUND: Several studies have noted that genetic variants of SCARB1, a lipoprotein receptor involved in reverse cholesterol transport, are associated with serum lipid levels in a sex-dependent fashion. However, the mechanism underlying this gene by sex interaction has not been explored. METHODS: We utilized both epidemiological and molecular methods to study how estrogen and gene variants interact to influence SCARB1 expression and lipid levels. Interaction between 35 SCARB1 haplotype-tagged polymorphisms and endogenous estradiol levels was assessed in 498 postmenopausal Caucasian women from the population-based Rancho Bernardo Study. We further examined associated variants with overall and SCARB1 splice variant (SR-BI and SR-BII) expression in 91 human liver tissues using quantitative real-time PCR. RESULTS: Several variants on a haplotype block spanning intron 11 to intron 12 of SCARB1 showed significant gene by estradiol interaction affecting serum lipid levels, the strongest for rs838895 with HDL-cholesterol (p=9.2x10(-4)) and triglycerides (p=1.3x10(-3)) and the triglyceride:HDL cholesterol ratio (p=2.7x10(-4)). These same variants were associated with expression of the SR-BI isoform in a sex-specific fashion, with the strongest association found among liver tissue from 52 young women<45 years old (p=0.002). CONCLUSIONS: Estrogen and SCARB1 genotype may act synergistically to regulate expression of SCARB1 isoforms and impact serum levels of HDL cholesterol and triglycerides. This work highlights the importance of considering sex-dependent effects of gene variants on serum lipid levels.

Genome-wide association study of Lp-PLA(2) activity and mass in the Framingham Heart Study.

Lipoprotein-associated phospholipase A(2) (Lp-PLA(2)) is an emerging risk factor and therapeutic target for cardiovascular disease. The activity and mass of this enzyme are heritable traits, but major genetic determinants have not been explored in a systematic, genome-wide fashion. We carried out a genome-wide association study of Lp-PLA(2) activity and mass in 6,668 Caucasian subjects from the population-based Framingham Heart Study. Clinical data and genotypes from the Affymetrix 550K SNP array were obtained from the open-access Framingham SHARe project. Each polymorphism that passed quality control was tested for associations with Lp-PLA(2) activity and mass using linear mixed models implemented in the R statistical package, accounting for familial correlations, and controlling for age, sex, smoking, lipid-lowering-medication use, and cohort. For Lp-PLA(2) activity, polymorphisms at four independent loci reached genome-wide significance, including the APOE/APOC1 region on chromosome 19 (p = 6 x 10(-24)); CELSR2/PSRC1 on chromosome 1 (p = 3 x 10(-15)); SCARB1 on chromosome 12 (p = 1x10(-8)) and ZNF259/BUD13 in the APOA5/APOA1 gene region on chromosome 11 (p = 4 x 10(-8)). All of these remained significant after accounting for associations with LDL cholesterol, HDL cholesterol, or triglycerides. For Lp-PLA(2) mass, 12 SNPs achieved genome-wide significance, all clustering in a region on chromosome 6p12.3 near the PLA2G7 gene. Our analyses demonstrate that genetic polymorphisms may contribute to inter-individual variation in Lp-PLA(2) activity and mass.

Regulation of cholesterol intake by the corpus luteum

Studies were funded by Colegio de Postgraduados, México. CONACyT, México. SRE, México. Ministère de l’Éducation du Québec, University of Montreal and an Operating Grant to B.D. Murphy from the Canadian Institutes of Health Research.

Expression of steroidogenic proteins and genes in bovine placenta from conventional and somatic cell nuclear transfer (SCNT) gestations

Pendant la grossesse, les hormones stéroïdes jouent un rôle indispensable dans la régulation des principales manifestations physiologiques telles que la reconnaissance maternelle de la gestation, la réceptivité de l'endomètre, le début du développement embryonnaire ainsi que le maintien de la gestation. Cependant, on sait très peu sur la production de ces hormones et les principaux facteurs des voies intracellulaires impliqués dans le processus de stéroïdogenèse dans le placenta bovin pendant les stades initiaux et plus avancés de la gestation. Par ailleurs, certaines anomalies du placenta chez les bovins suite à une mauvaise production de stéroïdes n'ont pas encore été démontrées. Les objectifs de cette thèse étaient donc de : 1) déterminer la présence et la localisation des principales protéines stéroïdiennes dans le placenta de bovins provenant de gestations de 50 à 120 jours, 2) comparer l'expression placentaire d'une série de gènes et de protéines stéroïdiennes entre une gestation impliquant un transfert de noyaux de cellules somatiques (SCNT) et une gestation non-clonale; 3) étudier l'impact des hormones trophiques et des seconds messagers sur la stéroïdogenèse dans le placenta bovin à 140 +10 jours de gestation. L’utilisation de techniques d’immunohistochimie, d’immunobuvardage et de PCR quantitatif nous a permis d’évaluer la présence d'un large éventail de gènes stéroïdiens (STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1 et SCARB1) qui participent au transport du cholestérol et dans la production de différents types de stéroïdes. Dans cette thèse, nous avons démontré la capacité du placenta bovin d’initier la stéroïdogenèse au début de la gestation et nous avons également déterminé les principales cellules impliquées dans ce processus. Nous avons constaté que les tissus maternels expriment les principaux marqueurs de stéroïdogenèse suggérant une plus grande capacité stéroïdogénique que les tissus fœtaux. En outre, un modèle d'expression des protéines complémentaires stéroïdogéniques entre la caroncule et le cotylédon a été observé, indiquant que la stéroïdogenèse placentaire exige une communication cellule à cellule entre les cellules de la mère et du fœtus. Après avoir démontré les principales cellules impliquées dans la synthèse des hormones stéroïdiennes dans le placenta bovin en début de gestation, nous avons ensuite étudié les modifications possibles de la stéroïdogenèse dans les tissus SCNT cotylédonaires à 40 jours de gestation. Nous avons identifié d'importantes modifications dans l'expression des gènes STAR, CYP11A1, HSD3B1, CYP17A1, et SULT1E1. Conséquemment, nous postulons que l'expression réduite des gènes stéroïdiens peut provoquer une insuffisance de la biosynthèse des hormones stéroïdiennes, ce qui pourrait contribuer à un développement anormal du placenta et du fœtus dans les gestations SCNT à court ou long terme. Finalement, nous avons développé un modèle efficace de culture d’explants de placentome qui nous a permis d'explorer les mécanismes sous-jacents spécifiques à la stéroïdogenèse placentaire. Nous avons exploré l'effet stimulant des hormones trophiques et différents messagers secondaires sur l'expression de différentes protéines stéroïdogéniques ainsi que le taux de progestérone (P4) dans les explants de placentome. En utilisant les techniques de RIA et de PCR quantitatif, nous avons constaté que même si les analogues de l'hormone lutéinisante (hCG) ont un effet stimulant sur plusieurs gènes stéroïdiens, le calcium ionophore est le principal modulateur dans la synthèse de la P4. Ces résultats suggèrent que dans le placenta bovin, la synthèse de la P4 est modulée principalement par l'afflux de calcium intracellulaire, et apparemment les nucléotides cycliques ne semblent pas contrôler ce processus. En conclusion, cette étude contribue de manière significative à une meilleure compréhension des mécanismes d'entraînement de la synthèse des stéroïdes placentaires au début de la gestation et permet aussi d’apporter de nouveaux éclairages sur l'importance des stéroïdes placentaires dans la régulation du développement du placenta et du fœtus.

The orphan nuclear receptor NR5A2 regulates peri-ovulatory events and their consequent luteinization in mice

Le récepteur nucléaire Nr5a2, également connu sous le nom de liver receptor homolog-1 (Lrh-1), est exprimé au niveau de l’ovaire chez la souris, exclusivement dans les cellules lutéales et de la granulosa. La perturbation de Nr5a2, spécifique aux cellules de la granulosa chez la souris à partir des follicules primaires dans la trajectoire du développement folliculaire a démontré que Nr5a2 est un régulateur clé de l’ovulation et de la fertilité chez la femelle. Notre hypothèse veut que Nr5a2 régule les évènements péri- et post-ovulatoires dans une séquence temporelle lors de la folliculogénèse. Afin d'étudier l’implication de Nr5a2 lors de l’ovulation et de la lutéinisation à différents stades du développement folliculaire, nous avons généré deux modèles de souris knockout spécifiques aux cellules de la granulosa pour Nr5a2: 1) Nr5a2Amhr2-/-, avec une réduction de Nr5a2 à partir des follicules primaires et subséquents; 2) Nr5a2Cyp19-/-, avec une réduction de Nr5a2 débutant au stade antral de développement en progressant. L’absence de Nr5a2 à partir des follicules antraux a résulté en une infertilité chez les femelles Nr5a2Cyp19-/-, de même qu’en des structures non-fonctionnelles similaires aux structures lutéales au niveau des ovaires, en une réduction des niveaux de progestérone synthétisée ainsi qu’en un échec dans le support d’une pseudo-gestation. La synthèse de progestérone a été entravée suite à l’absence de Nr5a2 par l’entremise d’une régulation à la baisse des gènes reliés au transport du cholestérol, Scarb1, StAR et Ldlr, démontré par qPCR. Les complexes cumulus-oocytes des femelles Nr5a2Cyp19-/- immatures super-stimulées ont subi une expansion in vivo, mais l’ovulation a été perturbée, possiblement par une régulation à la baisse du gène du récepteur de la progestérone (Pgr). Un essai d’expansion du cumulus in vitro a démontré une expansion défectueuse du cumulus chez les Nr5a2Amhr2-/-, associée à un dérèglement de la protéine des jonctions communicantes (Gja1; Cx43). Cependant, l’expansion du cumulus chez les Nr5a2Cyp19-/- n’a pas été autant affectée. Des résultats obtenus par qPCR ont démontré une régulation à la baisse dans l’expression des gènes Areg, Ereg, Btc et Tnfaip6 chez les deux modèles de cellules ovariennes knockout à 2h et 4h post hCG. Nous avons observé que 85% des oocytes, chez les deux génotypes mutants, peuvent subir une rupture de la vésicule germinative, confirmant leur capacité de maturation in vivo. La technique d’injection intra-cytoplasmique de spermatozoïdes a prouvé que les oocytes des deux génotypes mutants sont fertilisables et que 70% des embryons résultants ont poursuivi leur développement vers le stade de blastocyste, et ce, indépendamment du génotype. En conclusion, Nr5a2 régule la fertilité chez les femelles tout au long du processus du développement folliculaire. Il a été démontré que Nr5a2 est essentiel à la lutéinisation et que sa perturbation dans les cellules somatiques ovariennes ne compromet pas la capacité des oocytes à être fertilisés. En vue d’ensemble, nous avons fourni une investigation inédite et complète, utilisant de multiples modèles et techniques afin de déterminer les mécanismes par lesquels Nr5a2 régule les importants processus que sont l’expansion du cumulus, l’ovulation ainsi que la formation du corps jaune.

Contribution of 20 single nucleotide polymorphisms of 13 genes to dyslipidemia associated with antiretroviral therapy

BACKGROUND: HIV-1 infected individuals have an increased cardiovascular risk which is partially mediated by dyslipidemia. Single nucleotide polymorphisms in multiple genes involved in lipid transport and metabolism are presumed to modulate the risk of dyslipidemia in response to antiretroviral therapy. METHODS: The contribution to dyslipidemia of 20 selected single nucleotide polymorphisms of 13 genes reported in the literature to be associated with plasma lipid levels (ABCA1, ADRB2, APOA5, APOC3, APOE, CETP, LIPC, LIPG, LPL, MDR1, MTP, SCARB1, and TNF) was assessed by longitudinally modeling more than 4400 plasma lipid determinations in 438 antiretroviral therapy-treated participants during a median period of 4.8 years. An exploratory genetic score was tested that takes into account the cumulative contribution of multiple gene variants to plasma lipids. RESULTS: Variants of ABCA1, APOA5, APOC3, APOE, and CETP contributed to plasma triglyceride levels, particularly in the setting of ritonavir-containing antiretroviral therapy. Variants of APOA5 and CETP contributed to high-density lipoprotein-cholesterol levels. Variants of CETP and LIPG contributed to non-high-density lipoprotein-cholesterol levels, a finding not reported previously. Sustained hypertriglyceridemia and low high-density lipoprotein-cholesterol during the study period was significantly associated with the genetic score. CONCLUSIONS: Single nucleotide polymorphisms of ABCA1, APOA5, APOC3, APOE, and CETP contribute to plasma triglyceride and high-density lipoprotein-cholesterol levels during antiretroviral therapy exposure. Genetic profiling may contribute to the identification of patients at risk for antiretroviral therapy-related dyslipidemia.