Steroid hormones interrelationships in the metabolic syndrome: an introduction to the ponderostat hypothesis

Sexual dimorphism in the metabolic syndrome. The clairvoyant early implication of sex hormones in the characterization of the metabolic syndrome (MS) was detected early, and in accordance with the well-known sex-related main patterns of fat deposition in obesity: gynoid and android. The differences point to a direct implication of androgens and estrogens in the development, properties and maintenance of obesity and, by extension, to the cumulus of diseases grouped in the MS. For a long time, the key issue of the MS, i.e. the metabolic event explaining (and justifying) most of the derangements of the MS, has been considered to be insulin resistance (...)

Effect of sex and prior exposure to a cafeteria diet on the distribution of sex hormones between plasma and blood cells

It is generally assumed that steroid hormones are carried in the blood free and/or bound to plasma proteins. We investigated whether blood cells were also able to bind/carry sex-related hormones: estrone, estradiol, DHEA and testosterone. Wistar male and female rats were fed a cafeteria diet for 30 days, which induced overweight. The rats were fed the standard rat diet for 15 additional days to minimize the immediate effects of excess ingested energy. Controls were always kept on standard diet. After the rats were killed, their blood was used for 1) measuring plasma hormone levels, 2) determining the binding of labeled hormones to washed red blood cells (RBC), 3) incubating whole blood with labeled hormones and determining the distribution of label between plasma and packed cells, discounting the trapped plasma volume, 4) determining free plasma hormone using labeled hormones, both through membrane ultrafiltration and dextrancharcoal removal. The results were computed individually for each rat. Cells retained up to 32% estrone, and down to 10% of testosterone, with marked differences due to sex and diet (the latter only for estrogens, not for DHEA and testosterone). Sex and diet also affected the concentrations of all hormones, with no significant diet effects for estradiol and DHEA, but with considerable interaction between both factors. Binding to RBC was non-specific for all hormones. Estrogen distribution in plasma compartments was affected by sex and diet. In conclusion: a) there is a large non-specific RBC-carried compartment for estrone, estradiol, DHEA and testosterone deeply affected by sex; b) Prior exposure to a cafeteria (hyperlipidic) diet induced hormone distribution changes, affected by sex, which hint at sex-related structural differences in RBC membranes; c) We postulate that the RBC compartment may contribute to maintain free (i.e., fully active) sex hormone levels in a way similar to plasma proteins non-specific binding.

Identificació i caracterització funcional dels complexes proteics dels receptors BRL1 i BRL3 en el teixit vascular d’Arabidopsis Thaliana

Els esteroids juguen papers clau en el creixement I el desenvolupament d’eucariotes multicel•lulars. En plantes, aquestes hormones, anomenades Brassinosteroides (BRs), estan involucrades en una gran varietat de processos biològics essencials per a les plantes. S’han descrit anteriorment dos receptors de BRs del tipus Leucine Rich Repeat Receptor Like Kinase LRR-RLK, BRASSINOSTEROID RECEPTOR LIKE 1 i 3 (BRL1 i BRL3 respectivalemt) que són homòlegs al receptor principal BRI1 i són necessaris pel desenvolupament vascular. Tot i que els principals components de la senyal ja han estat identificats pel seu homòleg més pròxim, el receptor BRI1, els complexes de BRL1 i BRL3 juntament amb els candidats co-receptors així com els components de la ruta de senyalització encara no han sigut identificats. Per tal d’entendre millor la funció molecular d’aquests receptors de BRs en la planta aquesta tesis doctoral planteja dues aproximacions: com a primera aproximació, vaig realitzar un estudi fenotípic del desenvolupament del teixit vascular a la planta model Arabidopsis thaliana (Arabidopsis). Disposant d'una amplia bateria de mutants de síntesis de la hormona i senyalització del receptor BRI1, vam analitzar quantitativament el seu patró vascular a la tija d'Arabidopsis. Vam establir els paràmetres en les plantes silvestres [Col-0 wild type, (WT)] i els vam analitzar a tots i cadascun dels mutants. Això conjuntament amb una col•laboració amb la Dr. Marta Ibañes, física de la Universitat de Barcelona que va construir un model matemàtic per simular la formació del patró vascular ens va permetre el•laborar una hipòtesis que vam demostrar experimentalment i va ser publicada a la revista PNAS. Posteriorment vam observar que les plantes knock-out d'aquests dos receptors BRL1 y BRL3 a diferència de BRI1, no tenien cap fenotip obvi en el teixit vascular de la planta adulta. Així, a continuació, per entendre quina necessitat té la planta de disposar de tres receptors tant altament homòlegs que poden percebre la mateixa hormona, vam utilitzar una aproximació bioquímica en col•laboració amb el Prof. de Vries de la Universitat de Wageningen (Holanda) per tal de purificar els complexes dels receptors in vivo i els seus interactors. Això ens ha permès entendre millor el paper funcional d'aquests receptors en la planta. Els resultats d’aquests experiments estan resumits en un article en preparació que aviat estarà en revisió.

Modulation in Wistar rats of blood corticosterone compartmentation by sex and prior exposure to a cafeteria diet

In the metabolic syndrome, glucocorticoid activity is increased, but circulating levels show little change. Most of blood glucocorticoids are bound to corticosteroid-binding globulin (CBG), which liver expression and circulating levels are higher in females than in males. Since blood hormones are also bound to blood cells, and the size of this compartment is considerable for androgens and estrogens, we analyzed whether sex or eating a cafeteria diet altered the compartmentation of corticosterone in rat blood. The main corticosterone compartment in rat blood is that specifically bound to plasma proteins, with smaller compartments bound to blood cells or free. Cafeteria diet increased the expression of liver CBG gene, binding plasma capacity and the proportion of blood cell-bound corticosterone. There were marked sex differences in blood corticosterone compartmentation in rats, which were unrelated to testosterone. The use of a monoclonal antibody ELISA and a polyclonal Western blot for plasma CBG compared with both specific plasma binding of corticosterone and CBG gene expression suggested the existence of different forms of CBG, with varying affinities for corticosterone in males and females, since ELISA data showed higher plasma CBG for males, but binding and Western blot analyses (plus liver gene expression) and higher physiological effectiveness for females. Good cross- reactivity to the antigen for polyclonal CBG antibody suggests that in all cases we were measuring CBG.The different immunoreactivity and binding affinity may help explain the marked sex-related differences in plasma hormone binding as sex-linked different proportions of CBG forms.

In rats, oral oleoyl-DHEA is rapidly hydrolysed and converted to DHEA-sulphate

Background: Dehydroepiandrosterone (DHEA) released by adrenal glands may be converted to androgens and estrogens mainly in the gonadal, adipose, mammary, hepatic and nervous tissue. DHEA is also a key neurosteroid and has antiglucocorticoid activity. DHEA has been used for the treatment of a number of diseases, including obesity; its pharmacological effects depend on large oral doses, which effect rapidly wanes in part because of its short half-life in plasma. Since steroid hormone esters circulate for longer periods, we have studied here whether the administration of DHEA oleoyl ester may extend its pharmacologic availability by keeping high circulating levels. Results: Tritium-labelled oleoyl-DHEA was given to Wistar male and female rats by gastric tube. The kinetics of appearance of the label in plasma was unrelated to sex; the pattern being largely coincident with the levels of DHEA-sulfate only in females, and after 2 h undistinguishable from the results obtained using labelled DHEA gavages; in the short term, practically no lipophilic DHEA label was found in plasma. After 24 h only a small fraction of the label remained in the rat organs, with a different sex-related distribution pattern coincident for oleoyl- and free- DHEA gavages. The rapid conversion of oleoyl-DHEA into circulating DHEA-sulfate was investigated using stomach, liver and intestine homogenates; which hydrolysed oleoyl-DHEA optimally near pH 8. Duodenum and ileum contained the highest esterase activities. Pure hog pancreas cholesterol-esterase broke down oleoyl-DHEA at rates similar to those of oleoyl-cholesterol. The intestinal and liver esterases were differently activated by taurocholate and showed different pH-activity patterns than cholesterol esterase, suggesting that oleoyl-DHEA can be hydrolysed by a number of esterases in the lumen (e.g. cholesterol-esterase), in the intestinal wall and the liver. Conclusion: The esterase activities found may condition the pharmacological availability (and depot effect) of orally administered steroid hormone fatty acid esters such as oleoyl-DHEA. The oral administration of oleoyl-DHEA in order to extend DHEA plasma availability has not been proved effective, since the ester is rapidly hydrolysed, probably in the intestine itself, and mainly converted to DHEA-sulfate at least in females.

Funció gonadal en pacients obesos abans i després de cirurgia bariàtrica

Estudio observacional en 33 hombres obesos mórbidos sometidos a cirugía bariátrica con objetivo de analizar cambios del perfil gonadal tras pérdida de peso. La prevalencia de hipogonadismo basal (TT & 300 ng/dL y TL & 65 ng/dL) era 78,8% y 51,5%; y un año tras cirugía 6% y 15%. Al año de la cirugía se observó incremento de TT, TL, SHBG y FSH y disminución de estradiol y prolactina. La edad y PPP se asociaban significativa e independientemente al porcentaje de cambio de TT. El hipogonadismo asociado a hombres con obesidad mórbida es muy prevalente y reversible con pérdida ponderal.

Effect of Dexamethasone on cytolkine secretion in CD4+T cells in steroid refractori uveitis

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la facultat de Medical Sciences de la Universitat de Bristol, Alemanya, entre 2011 i 2012. Aquest treball s'ha realitzat a la facultat de Medical Sciences de la Universitat de Bristol, al laboratori del Prof. Andrew Di cks,o ta la seva supe1visi6. Ei treball s'ha realitzat amb els seus col.laboradors, el Dr Richard Lee i Lauren Schew:tz. Objectiu: Els glucocorticoids (GCs) tenen diversos efectes sobre les cèl.lules T CD4+ per modular la resposta immune principalment mitjançant els seus efectes anti-proliferatius. Tot i això la dexametasona (Dex, glucocorticoid sintètic) també indueix la secreció de la citocina immunosupressora IL-10 . L'objectiu d'aquest treball ha estat comparar la capacitat dels glucocorticoids en modular la producció de citocines en cèl.lules T CD4+ en pacients uveítics sensibles (SS), i resistents (SR) a esteroids. Metodologia: Es van aïllar cèl• lules T CD4+ de pacients uveítics SS i SR. Es va induir la producció de cèl.lules T regulatories (Tregs) i mitjançant I'estimulació amb anti- CD3/CD28 en presència d'lL-2 i Després del cultiu es van analitzar els nivells d’expressió intracel•lular de les citocines IL-10, IL-4, IL-9, IL-17 i IFN-y per citometria de flux. D'altra banda, també es van separar cèl.lules T CD4t de pacients uveïtis segons I'expressió de CCR6 i es van polaritzar per obtenir els fenotips ThO i Th17 per estudiar I'efecte de Dex i ciclosporina (CsA) en aquests subtipus cel.lulars. Resultats: Les cèl.lules T CD4+ de pacients SR no van ser capaces de produir IL-10 en resposta al tractament amb Dex. Dex no va afectar els nivells d'expressió d'11-17, però va reduir els nivells de IL-4 i IFN-V. Els nivells d'lL-9 (marcador d'un subtipus cel.lular recentment descrit, Th9) v ise r sempre inferiors a 11%. En canvi, el traclament a amb CsA va reduir significativament els nivells d'lL-17 i IFN-y en cèl.lules Th17 i ThO. Conclusions: La Dex no és capaç d'induir cèl.lules Treg funcionalment supresores en pacients veiticsS R. Aquest fenòmen és Independent dels efectes en I'expressió d'altres citocines. Aquests resultats suggereixen que I'efecte de la Dex sobre la funció de cél.lules Treg és clau en el desenvolupament del fenotip SR en la uveïtis . D'altra banda, al llarg d'aquest temps he iniciat un nou projecte que ha donat lloc a un futur projecte de col elaboració. Resumidament, degut a que els nivells elevats de proteïna C-reactiva (CRP) són un factor de risc en la degeneració macular, malaltia inflamatòria crònica principal causa de ceguera en països industrialitzats, I'objectiu d'aquest altre treball ha estat iniciar un projecte per avaluar els efectes de les diferents isoformes de la CRP sobre la resposta inflamatòria d’epiteli pigmentari retinià.

Fetal testosterone (2D:4D) as predictor of cognitive reflection

The Cognitive Reflection Test (CRT) is a test introduced by S. Frederick (2005) Cognitive reflection and decision making, J Econ Perspect 19(4): 25-42. The task is designed to measure the tendency to override an intuitive response that is incorrect and to engage in further reflection that leads to the correct response. The consistent sex differences in CRT performance may suggest a role for gonadal hormones, particularly testosterone. A now widely studied putative marker for fetal testosterone is the second-to-fourth digit ratio (2D:4D). This paper tests to what extent 2D:4D, as a proxy for prenatal exposure to testosterone, can predict CRT scores in a sample of 623 students. After controlling for sex, we observe that a lower 2D:4D (reflecting a higher exposure to testosterone) is significantly associated with a higher number of correct answers. The result holds for both hands? 2D:4Ds. In addition, the effect appears to be sharper for females than for males. We also control for patience and math proficiency, which are significantly related to performance in the CRT. But the effect of 2D:4D on performance in CRT is not reduced with these controls, implying that these variables are not mediating the relationship between digit ratio and CRT.

Do the interactions between glucocorticoids and sex hormones regulate the development of the metabolic syndrome?

The metabolic syndrome is basically a maturity-onset disease. Typically, its manifestations begin to flourish years after the initial dietary or environmental aggression began. Since most hormonal, metabolic, or defense responses are practically immediate, the procrastinated response do not seem justified. Only in childhood, the damages of the metabolic syndrome appear with minimal delay. Sex affects the incidence of the metabolic syndrome, but this is more an effect of timing than absolute gender differences, females holding better than males up to menopause, when the differences between sexes tend to disappear. The metabolic syndrome is related to an immune response, countered by a permanent increase in glucocorticoids, which keep the immune system at bay but also induce insulin resistance, alter the lipid metabolism, favor fat deposition, mobilize protein, and decrease androgen synthesis. Androgens limit the operation of glucocorticoids, which is also partly blocked by estrogens, since they decrease inflammation (which enhances glucocorticoid release). These facts suggest that the appearance of the metabolic syndrome symptoms depends on the strength (i.e., levels) of androgens and estrogens. The predominance of glucocorticoids and the full manifestation of the syndrome in men are favored by decreased androgen activity. Low androgens can be found in infancy, maturity, advanced age, or because of their inhibition by glucocorticoids (inflammation, stress, medical treatment). Estrogens decrease inflammation and reduce the glucocorticoid response. Low estrogen (infancy, menopause) again allow the predominance of glucocorticoids and the manifestation of the metabolic syndrome. It is postulated that the equilibrium between sex hormones and glucocorticoids may be a critical element in the timing of the manifestation of metabolic syndrome-related pathologies.

Dual activation of pathways regulated by steroid receptors and peptide growth factors in primary prostate cancer revealed by Factor Analysis of microarray data

Background: We use an approach based on Factor Analysis to analyze datasets generated for transcriptional profiling. The method groups samples into biologically relevant categories, and enables the identification of genes and pathways most significantly associated to each phenotypic group, while allowing for the participation of a given gene in more than one cluster. Genes assigned to each cluster are used for the detection of pathways predominantly activated in that cluster by finding statistically significant associated GO terms. We tested the approach with a published dataset of microarray experiments in yeast. Upon validation with the yeast dataset, we applied the technique to a prostate cancer dataset. Results: Two major pathways are shown to be activated in organ-confined, non-metastatic prostate cancer: those regulated by the androgen receptor and by receptor tyrosine kinases. A number of gene markers (HER3, IQGAP2 and POR1) highlighted by the software and related to the later pathway have been validated experimentally a posteriori on independent samples. Conclusion: Using a new microarray analysis tool followed by a posteriori experimental validation of the results, we have confirmed several putative markers of malignancy associated with peptide growth factor signalling in prostate cancer and revealed others, most notably ERRB3 (HER3). Our study suggest that, in primary prostate cancer, HER3, together or not with HER4, rather than in receptor complexes involving HER2, could play an important role in the biology of these tumors. These results provide new evidence for the role of receptor tyrosine kinases in the establishment and progression of prostate cancer.

Futbol, hormones a l'atac

L'esport rei mou milions de persones, com s'està veient aquest mes amb motiu de l'Eurocopa i com passa amb qualsevol gran partit. L'últim Barça-Madrid, per exemple, el van veure més de 14 milions d'espectadors a Espanya, gairebé un 30% de la població espanyola, i uns 400 milions d'espectadors a tot el món, el 5% de tota la població mundial. Per fer-nos una idea comparativa, l'última edició dels Oscar va aconseguir reunir davant de la pantalla gairebé 40 milions de nord-americans, cosa que representa només el 13% de la població d'aquest país. Hi ha qui opina que l'enorme interès i passió que desperten els esports d'equip, especialment el futbol, són exagerats; que es tracta de fenòmens acaparadors i mediàtics, i que l'incombustible recital de fons dels comentaristes esportius els diumenges a la tarda en la majoria d'emissores radiofòniques és realment antipàtic. Tanmateix, el cert és que el futbol agrada a molta gent, mou grans sumes de diners i desperta potents emocions. No hi ha dubte que constitueix un gran espectacle. Per què hi ha aquest interès gairebé universal pel futbol? A part d'aspectes culturals que emfatitzen l'atracció que sentim per aquest esport espectacle, quin és l'origen bàsic de la passió per les confrontacions esportives? Què li passa al cervell quan un juga un partit o el mira? [...]

Novetats que afecten a la nutrició animal a Europa. Nou model europeu de producció animal

La nutrició animal a la Unió Europea (UE) ha estat afectada per vàries crisis, com la de les vaques boges (encefalopatia bovina espongiforme) (BSE), les hormones a la carn, la contaminació per les dioxines, els Organismes Genèticament Modificats (GMO) i l’ús d’antibiòtics com a promotors de creixement (AMGP). Des dels anys 70, la producció animal a la UE ha estat encaminada a buscar regulacions legals per a millorar la seva seguretat i eficàcia. Si més no, durant els últims cinc anys, casos com la BSE i d’altres han col·locat al sector en primera línia de les notícies, la qual cosa ha trencat la confiança dels consumidors en el consum de carn. Aquesta presentació intentarà explicar per què i com la UE està tractant aquests temes i què és el que el sector està fent per recobrar la confiança dels consumidors. La intenció és respondre a algunes qüestions que preocupen al sector, com per exemple: La producció animal europea, és menys segura que les altres? Per què les regulacions legals són més exigents per a nutrició animal que per als humans? El sector s’està preguntant si aquesta crisi pot produir un nou model europeu de producció animal. Finalment, l’actual sistema de ramaderia s’haurà de discutir: quantitat o qualitat.

Organització nuclear dels gens que codifiquen per a les proteïnes làcties en cèlules epitelials mamàries en diferents estadis de desenvolupament

Estudi realitzat a partir d’una estada al Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), a França, entre 2006 i 2008. En el ultims anys, estudis realitzats en diferents tipus cel•lulars han pogut determinar l’importància de l’organització nuclear en el control i regulació gènica. S’han realizat diferents experiments per tal de determinar si la posició dels gens de les proteïnes làcties en el nucli interfàsic de cel•lules epitelials mamaries és important per regular la seva expressió. Els gens de les proteïnes de la llet s’expressen a la glàndula mamaria durant la lactació en resposta a les hormones lactogèniques (majoritàriament prolactina i glucocorticoids). Mitjançant la tècnica de FISH (fluorescent in situ hibridization) en 3D s’ha caracteritzat la localització nuclear del gens WAP (whey acidic protein) i les caseïnes en cèl•lules epitelials mamaries de ratolí (HC11) cultivades en l’absència i presencia d’hormones lactogèniques. En absència d’hormones, els dos gens estan distribuïts dins del nucli de forma no aleatòria, el gen WAP es troba localitzat en l’interior del nucli, mentre que les caseïnes es troben localitzades prop de la perifèria nuclear. L’estimulació hormonal indueix un canvi significatiu en la distància dels dos gens a la perifèria nuclear. Així mateix, la posició del locus de la caseïna en relació al seu territori cromosòmic (CT) 5 està correlacionada amb la inducció hormonal i per tant amb la seva activació transcripcional, mentre que la posició del gen WAP amb relació al seu CT11 sembla més determinada pel context cromosòmic del gen. Per últim, no s’han trobat diferencies en la localització dels gens en relació a l'heterocromatina del centròmer, descrit com a compartiment repressiu, entre les cèl•lules estimulades amb hormones i les que no. En els dos casos s’ha trobat un gran percentatge de gens que no estan associats als centròmers.