Liver-specific loss of lipin-1-mediated phosphatidic acid phosphatase activity does not mitigate intrahepatic TG accumulation in mice.

Lipin proteins (lipin 1, 2, and 3) regulate glycerolipid homeostasis by acting as phosphatidic acid phosphohydrolase (PAP) enzymes in the TG synthesis pathway and by regulating DNA-bound transcription factors to control gene transcription. Hepatic PAP activity could contribute to hepatic fat accumulation in response to physiological and pathophysiological stimuli. To examine the role of lipin 1 in regulating hepatic lipid metabolism, we generated mice that are deficient in lipin-1-encoded PAP activity in a liver-specific manner (Alb-Lpin1(-/-) mice). This allele of lipin 1 was still able to transcriptionally regulate the expression of its target genes encoding fatty acid oxidation enzymes, and the expression of these genes was not affected in Alb-Lpin1(-/-) mouse liver. Hepatic PAP activity was significantly reduced in mice with liver-specific lipin 1 deficiency. However, hepatocytes from Alb-Lpin1(-/-) mice had normal rates of TG synthesis, and steady-state hepatic TG levels were unaffected under fed and fasted conditions. Furthermore, Alb-Lpin1(-/-) mice were not protected from intrahepatic accumulation of diacylglyerol and TG after chronic feeding of a diet rich in fat and fructose. Collectively, these data demonstrate that marked deficits in hepatic PAP activity do not impair TG synthesis and accumulation under acute or chronic conditions of lipid overload.

Azathioprine and 6-Mercaptopurine use in the Swiss IBD cohort : adverse effects, causes of discontinuation and risk of "flares" according to 6-TG levels

Background: To characterize and analyze in the Swiss IBD Cohort: a) reported Azathioprine (AZA) and 6-Mercaptopurine (6-MP) adverse effects (AE), b) causes of discontinuation and c) response to therapy according to gastroenterologists' clinical judgment, d) whether level of 6-TGN < 235pmol/8 x108 red blood cells (RBC) is associated with a higher risk of "flare" occurrence. Methods: Retrospective statistical description, Cox model and Kaplan-Meier survival estimation. Results: 1499 patients with Crohn's Disease (CD) and 1066 with Ulcerative colitis (UC).

Role of cytokines in secondary lymphoid organ development

Summary Secondary lymphoid organs are sites of antigen presentation, clonal expansion of B and lymphocytes, and affinity maturation of B lymphocytes. In the intestine, these immune functions occur mainly in Peyer's patches (PP). PP develop through the interplay of two main cell types, haematopoietic cells and meserichyrnal cells. One particular haematopoietic cell type was identified as the inductive cell type in the formation of both PP and lymph nodes and was therefore designated as lymphoid tissue inducer cell. For a successful PP organogenesis, the crucial molecular components involved in the crosstalk of inducer cells and their mesenchymal target cells are adhesion molecules, lymphotoxin (LT) family members, and cytokines. In particular, the interleukin 7 receptor (IL-7R) expressed on inducer cells is absolutely required. To investigate the contribution of the ligand for the IL-7R. the cytokine IL-7, in the process of PP formation, we analyzed double transgenic (TG) mice. These mice resulted from an interbreeding of an IL-7TG mouse strain where the transgene is under the control of the MHC class II promoter with a second transgenic mouse strain, which overexpresses a transactivator for MHC class II genes. Double TG offsprings revealed higher levels of IL-7 mRNA occuring earlier in embryogenesis. Consequently, double TG mice showed a striking phenotype with a 3- to 5-fold increase in PP numbers compared to single IL-7TG or control littermates. Analysis of embryonic double TG intestines demonstrated that the process of PP development was already elevated during development as early as the embryonic day 16.5. Importantly, inducer cells were significantly increased in numbers in these embryonic intestines. Furthermore, the expression of LT? mRNA, which at this early time point is exclusively expressed by inducer cells, was also increased in double TG animals. These data clearly indicate a direct influence of IL-7 on the expansion of lymphoid tissue inducer cells and on the availability of LT? leading to a higher frequency of developing PP in fetal life. Interestingly, in addition to an enhanced frequency of PP development, in double TG mice, three additional phenotypic differences were observed. i) Lymphocyte infiltration in various non-lymphoid organs, such as stomach, salivary gland, and liver. Subsequent analysis demonstrated that B lymphocytes were predominant within these tertiary lymphoid structures. ii) Ectopic lymph node-like structures containing both B and T lymphocytes were found near the inguinal lymph node. iii) Double TG mice had a severe bone resorption syndrome most likely as a consequence of the pro-osteoclastic effect of IL-7. Taken together, these results show that IL-7 plays a key role in the homeostasis of inducer cells, in the generation of PP in the gut, in the formation of ectopic lymphoid tissue, and in bone resorption. Résumé Les organes lymphoïdes secondaires sont les lieux de présentation des antigènes aux lymphocytes, permettant l'expansion des lymphocytes B et T et la maturation d'affinité des lymphocytes B. Dans l'intestin, ces fonctions immunitaires se déroulent dans les plaques de Peyer (PP). Ces plaques se développent grâce à l'interaction des cellules hématopoïétiques avec des cellules mésenchymales. Un type particulier de cellules hématopoïétiques a été identifié comme cellule inductrice dans la formation des PP et des ganglions lymphatiques et de ce fait a été désigné cellule inductrice des tissus lymphoïdes. Durant l'organogénèse des PP, les composants moléculaires cruciaux impliqués dans l'interaction des cellules inductrices et des cellules mésenchymales sont les molécules d'adhésion, les membres de la famille des lymphotoxines (LT) et les cytokines. En particulier, le récepteur de l'interleukine 7 (IL-7R) exprimé par les cellules inductrices est absolument nécessaire. Pour étudier le rôle du ligand de l'IL-7R, l'interleukine IL-7, dans la formation des PP, nous avons croisé une lignée de souris transgénique (TG) surexprimant IL-7 sous contrôle du promoteur MHC class Il avec une lignée de souris transgénique surexprimant un transactivateur des genes MHC class II. Les souris doubles TG présentent une concentration élevée d'ARNm de l'IL-7 durant l'embryogénèse, ce qui résulte en une augmentation du nombre de PP de 3 à 5 fois en comparaison aux souris ayant seul le transgène IL-7 et aux souris contrôles. L'analyse des intestins des souris doubles TG démontre que le processus de développement des PP était élevé dès le jour 16.5 du développement embryonnaire. L'augmentation du nombre des cellules inductrices dans ces intestins embryonnaires est signilicative. De plus l'expression de l'ARNm LT?, qui à ce stade précoce est exclusivement exprimé dans les cellules inductrices, est également augmenté dans les doubles TG. Ces résultats indiquent clairement une influence directe d'IL-7 sur l'expansion des cellules inductrices des tissues lymphoïdes et sur la synthèse de LT? induisant une augmentation des PP se développant durant la vie foetale. En plus du développement accru des PP dans les souris doubles TG, trois différences phénotypiques ont été observées. i) L'infiltration lymphocytaire dans différents organes non-lymphoïdes, comme l'estomac, les glandes salivaires et le foie. Des analyses complémentaires ont demontré que les lymphocytes B étaient prédominants dans ces structures lymphoïdes tertiaires. ii) Des structures de ganglions lymphatiques ectopiques contenant des lymphocytes B et T ont été trouvées près des ganglions lymphatiques inguinaux. iii) Les souris doubles TG présentent un syndrome de résorption osseuse sévère probablement dû à l'effet pro-osteoclaste d'IL-7. Globalement, ces résultats montrent que IL-7 joue un rôle clé dans l'homéostasie des cellules inductrices dans la génèse de PP de l'intestin, dans la formation des tissus lymphoïdes ectopiques et dans la résorption osseuse.

Redirection of T cells by delivering a transgenic mouse-derived MDM2 tumor antigen-specific TCR and its humanized derivative is governed by the CD8 coreceptor and affects natural human TCR expression.

Retroviral transfer of T cell antigen receptor (TCR) genes selected by circumventing tolerance to broad tumor- and leukemia-associated antigens in human leukocyte antigen (HLA)-A*0201 (A2.1) transgenic (Tg) mice allows the therapeutic reprogramming of human T lymphocytes. Using a human CD8 x A2.1/Kb mouse derived TCR specific for natural peptide-A2.1 (pA2.1) complexes comprising residues 81-88 of the human homolog of the murine double-minute 2 oncoprotein, MDM2(81-88), we found that the heterodimeric CD8 alpha beta coreceptor, but not normally expressed homodimeric CD8 alpha alpha, is required for tetramer binding and functional redirection of TCR- transduced human T cells. CD8+T cells that received a humanized derivative of the MDM2 TCR bound pA2.1 tetramers only in the presence of an anti-human-CD8 anti-body and required more peptide than wild-type (WT) MDM2 TCR+T cells to mount equivalent cytotoxicity. They were, however, sufficiently effective in recognizing malignant targets including fresh leukemia cells. Most efficient expression of transduced TCR in human T lymphocytes was governed by mouse as compared to human constant (C) alphabeta domains, as demonstrated with partially humanized and murinized TCR of primary mouse and human origin, respectively. We further observed a reciprocal relationship between the level of Tg WT mouse relative to natural human TCR expression, resulting in T cells with decreased normal human cell surface TCR. In contrast, natural human TCR display remained unaffected after delivery of the humanized MDM2 TCR. These results provide important insights into the molecular basis of TCR gene therapy of malignant disease.

Exercise prevents fructose-induced hypertriglyceridemia in healthy young subjects.

Excess fructose intake causes hypertriglyceridemia and hepatic insulin resistance in sedentary humans. Since exercise improves insulin sensitivity in insulin-resistant patients, we hypothesized that it would also prevent fructose-induced hypertriglyceridemia. This study was therefore designed to evaluate the effects of exercise on circulating lipids in healthy subjects fed a weight-maintenance, high-fructose diet. Eight healthy males were studied on three occasions after 4 days of 1) a diet low in fructose and no exercise (C), 2) a diet with 30% fructose and no exercise (HFr), or 3) a diet with 30% fructose and moderate aerobic exercise (HFrEx). On all three occasions, a 9-h oral [(13)C]-labeled fructose loading test was performed on the fifth day to measure [(13)C]palmitate in triglyceride-rich lipoprotein (TRL)-triglycerides (TG). Compared with C, HFr significantly increased fasting glucose, total TG, TRL-TG concentrations, and apolipoprotein (apo)B48 concentrations as well as postfructose glucose, total TG, TRL-TG, and [(13)C]palmitate in TRL-TG. HFrEx completely normalized fasting and postfructose TG, TRL-TG, and [(13)C]palmitate concentration in TRL-TG and apoB48 concentrations. In addition, it increased lipid oxidation and plasma nonesterified fatty acid concentrations compared with HFr. These data indicate that exercise prevents the dyslipidemia induced by high fructose intake independently of energy balance.

Relocalization of telomeric Ku and SIR proteins in response to DNA strand breaks in yeast.

Telomeric TG-rich repeats and their associated proteins protect the termini of eukaryotic chromosomes from end-to-end fusions. Associated with the cap structure at yeast telomeres is a subtelomeric domain of heterochromatin, containing the silent information regulator (SIR) complex. The Ku70/80 heterodimer (yKu) is associated both with the chromosome end and with subtelomeric chromatin. Surprisingly, both yKu and the chromatin-associated Rap1 and SIR proteins are released from telomeres in a RAD9-dependent response to DNA damage. yKu is recruited rapidly to double-strand cuts, while low levels of SIR proteins are detected near cleavage sites at later time points. Consistently, yKu- or SIR-deficient strains are hypersensitive to DNA-damaging agents. The release of yKu from telomeric chromatin may allow efficient scanning of the genome for DNA strand breaks.

Dietary fish oil is antihypertrophic but does not enhance postischemic myocardial function in female mice.

Clinically and experimentally, a case for omega-3 polyunsaturated fatty acid (PUFA) cardioprotection in females has not been clearly established. The goal of this study was to investigate whether dietary omega-3 PUFA supplementation could provide ischemic protection in female mice with an underlying genetic predisposition to cardiac hypertrophy. Mature female transgenic mice (TG) with cardiac-specific overexpression of angiotensinogen that develop normotensive cardiac hypertrophy and littermate wild-type (WT) mice were fed a fish oil-derived diet (FO) or PUFA-matched control diet (CTR) for 4 wk. Myocardial membrane lipids, ex vivo cardiac performance (intraventricular balloon) after global no-flow ischemia and reperfusion (15/30 min), and reperfusion arrhythmia incidence were assessed. FO diet suppressed cardiac growth by 5% and 10% in WT and TG, respectively (P < 0.001). The extent of mechanical recovery [rate-pressure product (RPP) = beats/min x mmHg] of FO-fed WT and TG hearts was similar (50 +/- 7% vs. 45 +/- 12%, 30 min reperfusion), and this was not significantly different from CTR-fed WT or TG. To evaluate whether systemic estrogen was masking a protective effect of the FO diet, the responses of ovariectomized (OVX) WT and TG mice to FO dietary intervention were assessed. The extent of mechanical recovery of FO-fed OVX WT and TG (RPP, 50 +/- 4% vs. 64 +/- 8%) was not enhanced compared with CTR-fed mice (RPP, 60 +/- 11% vs. 80 +/- 8%, P = 0.335). Dietary FO did not suppress the incidence of reperfusion arrhythmias in WT or TG hearts (ovary-intact mice or OVX). Our findings indicate a lack of cardioprotective effect of dietary FO in females, determined by assessment of mechanical and arrhythmic activity postischemia in a murine ex vivo heart model.

T cell receptor specificity is critical for the development of epidermal gammadelta T cells.

A particular feature of gammadelta T cell biology is that cells expressing T cell receptor (TCR) using specific Vgamma/Vdelta segments are localized in distinct epithelial sites, e.g., in mouse epidermis nearly all gammadelta T cells express Vgamma3/Vdelta1. These cells, referred to as dendritic epidermal T cells (DETC) originate from fetal Vgamma3+ thymocytes. The role of gammadelta TCR specificity in DETC's migration/localization to the skin has remained controversial. To address this issue we have generated transgenic (Tg) mice expressing a TCR delta chain (Vdelta6.3-Ddelta1-Ddelta2-Jdelta1-Cdelta), which can pair with Vgamma3 in fetal thymocytes but is not normally expressed by DETC. In wild-type (wt) Vdelta6.3Tg mice DETC were present and virtually all of them express Vdelta6.3. However, DETC were absent in TCR-delta(-/-) Vdelta6.3Tg mice, despite the fact that Vdelta6.3Tg gammadelta T cells were present in normal numbers in other lymphoid and nonlymphoid tissues. In wt Vdelta6.3Tg mice, a high proportion of in-frame Vdelta1 transcripts were found in DETC, suggesting that the expression of an endogenous TCR-delta (most probably Vdelta1) was required for the development of Vdelta6.3+ epidermal gammadelta T cells. Collectively our data demonstrate that TCR specificity is essential for the development of gammadelta T cells in the epidermis. Moreover, they show that the TCR-delta locus is not allelically excluded.

Surrogate markers for atheriosclerosis in overweight subjects with atherogenic dyslipidemia : the GEMS project

Rapport de synthèseLe syndrome métabolique (défini par les critères ATP III par la présence au minimum de 3 des facteurs suivants : taux plasmatiques d'HDL-cholestérol < 1,04 mmol/1 chez l'homme et < 1.29 mmol/1 chez la femme, taux plasmatiques de triglycérides > 1,69 mmol/1, tension artérielle > 130/85 mmHg, glycémie >6,1 mmol/1, tour de taille > 108 cm chez l'homme et > 88 cm chez la femme) représente une constellation de facteurs de risque majeurs pour le développement de maladies cardiovascu-laires. Il n'est pas encore établi actuellement quelle composante de ce syndrome contribue de manière plus marquée au risque de développer une athérosclérose. Dans le but d'éclaircir la pathogenèse de ce syndrome, une étude multicentrique intitulée GEMS (« Genetic Epidemiology of Metabolic Syndrome ») a été initiée afin de déterminer si la constellation d'une dyslipidémie avec HDL-C bas et TG élevé est un marqueur sensible de l'homogénéité génétique chez les individus atteints de syndrome métabolique.Dans l'étude menée à Lausanne (multicentrique), la contribution de la dyslipidémie avec HDL-C bas et TG élevé dans la pathogenèse de l'athérosclérose a été évaluée par 2 examens, reconnus comme marqueurs fiables de la vasculopathie : la mesure de l'épaisseur intima média carotidienne par ultrasonographic et l'évaluation de la dysfonction endothéliale de la microcirculation cutanée. Deux groupes de sujets comparables en terme d'âge et de sexe et souffrant d'un excès pondéral (BMI > 25 kg/m2) mais normoglycémiques ont été comparés. Ces deux groupes (étude cas-témoins) étaient uniquement discordants quant à leurs profils lipidiques. Ainsi, 120 cas, définis comme ayant un HDL-cholestérol bas (< 25 percentile pour l'âge et le sexe dans la population générale) et des TG élevés (> 75 percentile) ont été comparés à 120 contrôles avec un HDL-cholestérol haut (> 50 percentile) et des TG bas (< 50 percentile). Un doppler des artères carotides et fémorales a été effectué pour déterminer l'épaisseur de l'intima média et la présence ou non de plaques d'athérome. La fonction endothéliale a été évaluée par un laser doppler sur la micro-circulation cutanée (réponse hyperémique à une occlusion transitoire de la circulation de l'avant-bras par une manchette à pression et mesure de la vasodilatation induite par un échauffement local de la peau avec de l'eau). Un enregistrement de la pression artérielle ambulatoire sur la journée (Remler) a été pratiqué chez tous les sujets.Les résultats obtenus montrent que les cas ont une prévalence plus élevée de plaques d'athérome (médiane 1,5 ± 0,15 vs 0,8 > 0,15, p<.001), une épaisseur intima média plus importante (médiane 0,66 ± 0,15 vs 0,61 ± 0,15, p<.01), ainsi qu'une réduction significative de la vasodilatation endothéliale induite par la chaleur et post-ischémique comparativement aux contrôles.En conclusion, le profil lipidique associant un HDL-cholestérol bas et des triglycérides élevés représente un risque majeur de développer une maladie athéromateuse périphérique et est associée à une augmentation de l'épaisseur intima média et une altération de la fonction endothéliale chez les individus en surcharge pondérale. Bien qu'un HDL-cholestérol bas soit fréquemment associé à une hypertriglycéridémie, les résultats de notre étude peuvent suggérer un rôle potentiel de la fraction HDL-cholestérol comme un puissant agent anti-athérogénique.

Human invariant V alpha 24-J alpha Q TCR supports the development of CD1d-dependent NK1.1+ and NK1.1- T cells in transgenic mice.

A sizable fraction of T cells expressing the NK cell marker NK1.1 (NKT cells) bear a very conserved TCR, characterized by homologous invariant (inv.) TCR V alpha 24-J alpha Q and V alpha 14-J alpha 18 rearrangements in humans and mice, respectively, and are thus defined as inv. NKT cells. Because human inv. NKT cells recognize mouse CD1d in vitro, we wondered whether a human inv. V alpha 24 TCR could be selected in vivo by mouse ligands presented by CD1d, thereby supporting the development of inv. NKT cells in mice. Therefore, we generated transgenic (Tg) mice expressing the human inv. V alpha 24-J alpha Q TCR chain in all T cells. The expression of the human inv. V alpha 24 TCR in TCR C alpha(-/-) mice indeed rescues the development of inv. NKT cells, which home preferentially to the liver and respond to the CD1d-restricted ligand alpha-galactosylceramide (alpha-GalCer). However, unlike inv. NKT cells from non-Tg mice, the majority of NKT cells in V alpha 24 Tg mice display a double-negative phenotype, as well as a significant increase in TCR V beta 7 and a corresponding decrease in TCR V beta 8.2 use. Despite the forced expression of the human CD1d-restricted TCR in C alpha(-/-) mice, staining with mCD1d-alpha-GalCer tetramers reveals that the absolute numbers of peripheral CD1d-dependent T lymphocytes increase at most by 2-fold. This increase is accounted for mainly by an increased fraction of NK1.1(-) T cells that bind CD1d-alpha-GalCer tetramers. These findings indicate that human inv. V alpha 24 TCR supports the development of CD1d-dependent lymphocytes in mice, and argue for a tight homeostatic control on the total number of inv. NKT cells. Thus, human inv. V alpha 24 TCR-expressing mice are a valuable model to study different aspects of the inv. NKT cell subset.

Ageing-related cardiomyocyte functional decline is sex and angiotensin II dependent.

Clinically, heart failure is an age-dependent pathological phenomenon and displays sex-specific characteristics. The renin-angiotensin system mediates cardiac pathology in heart failure. This study investigated the sexually dimorphic functional effects of ageing combined with angiotensin II (AngII) on cardiac muscle cell function, twitch and Ca(2+)-handling characteristics of isolated cardiomyocytes from young (~13 weeks) and aged (~87 weeks) adult wild type (WT) and AngII-transgenic (TG) mice. We hypothesised that AngII-induced contractile impairment would be exacerbated in aged female cardiomyocytes and linked to Ca(2+)-handling disturbances. AngII-induced cardiomyocyte hypertrophy was evident in young adult mice of both sexes and accentuated by age (aged adult ~21-23 % increases in cell length relative to WT). In female AngII-TG mice, ageing was associated with suppressed cardiomyocyte contractility (% shortening, maximum rate of shortening, maximum rate of relaxation). This was associated with delayed cytosolic Ca(2+) removal during twitch relaxation (Tau ~20 % increase relative to young adult female WT), and myofilament responsiveness to Ca(2+) was maintained. In contrast, aged AngII-TG male cardiomyocytes exhibited peak shortening equivalent to young TG; yet, myofilament Ca(2+) responsiveness was profoundly reduced with ageing. Increased pro-arrhythmogenic spontaneous activity was evident with age and cardiac AngII overexpression in male mice (42-55 % of myocytes) but relatively suppressed in female aged transgenic mice. Female myocytes with elevated AngII appear more susceptible to an age-related contractile deficit, whereas male AngII-TG myocytes preserve contractile function with age but exhibit desensitisation of myofilaments to Ca(2+) and a heightened vulnerability to arrhythmic activity. These findings support the contention that sex-specific therapies are required for the treatment of age-progressive heart failure.

Cre recombinase-mediated inactivation of H-2Dd transgene expression: evidence for partial missing self-recognition by Ly49A NK cells.

We have established H-2D(d)-transgenic (Tg) mice, in which H-2D(d) expression can be extinguished by Cre recombinase-mediated deletion of an essential portion of the transgene (Tg). NK cells adapted to the expression of the H-2D(d) Tg in H-2(b) mice and acquired reactivity to cells lacking H-2D(d), both in vivo and in vitro. H-2D(d)-Tg mice crossed to mice harboring an Mx-Cre Tg resulted in mosaic H-2D(d) expression. That abrogated NK cell reactivity to cells lacking D(d). In D(d) single Tg mice it is the Ly49A+ NK cell subset that reacts to cells lacking D(d), because the inhibitory Ly49A receptor is no longer engaged by its D(d) ligand. In contrast, Ly49A+ NK cells from D(d) x MxCre double Tg mice were unable to react to D(d)-negative cells. These Ly49A+ NK cells retained reactivity to target cells that were completely devoid of MHC class I molecules, suggesting that they were not anergic. Variegated D(d) expression thus impacts specifically missing D(d) but not globally missing class I reactivity by Ly49A+ NK cells. We propose that the absence of D(d) from some host cells results in the acquisition of only partial missing self-reactivity.

Leishmania major-specific B cells are necessary for Th2 cell development and susceptibility to L. major LV39 in BALB/c mice.

B lymphocytes are considered to play a minimal role in host defense against Leishmania major. In this study, the contribution of B cells to susceptibility to infection with different strains of L. major was investigated in BALB/c mice lacking mature B cells due to the disruption of the IgM transmembrane domain (microMT). Whereas BALB/c microMT remained susceptible to infection with L. major IR173 and IR75, they were partially resistant to infection with L. major LV39. Adoptive transfer of naive B cells into BALB/c microMT mice before infection restored susceptibility to infection with L. major LV39, demonstrating a role for B cells in susceptibility to infection with this parasite. In contrast, adoptive transfer of B cells that express an IgM/IgD specific for hen egg lysozyme (HEL), an irrelevant Ag, did not restore disease progression in BALB/c microMT mice infected with L. major LV39. This finding was likely due to the inability of HEL Tg B cells to internalize and present Leishmania Ags to specific T cells. Furthermore, specific Ig did not contribute to disease progression as assessed by transfer of immune serum in BALB/c microMT mice. These data suggest that direct Ag presentation by specific B cells and not Ig effector functions is involved in susceptibility of BALB/c mice to infection with L. major LV39.

Metabolic effects of fructose in humans

Abstract : Fructose is a simple sugar, whose consumption has increased over the past decades. In rodents, a high-fructose diet (HFrD) induces several features of the metabolic syndrome. The aim of the studies included in this thesis was to investigate the metabolic effects of a HFrD in humans, with a focus on insulin sensitivity and ectopic fat deposition. Moreover, we addressed the question whether these effects may differ between individuals according to gender and the genetic background. The first study was designed to evaluate the impact of a 4-week HFrD on insulin sensitivity and lipid metabolism in 7 healthy men. Insulin sensitivity, intrahepatocellular lipids (IHCL) and intramyocellular lipids (IMCL) contents were measured before and after 1 and 4 weeks of HFrD (1.5 g fructose/kg body weight/day). Insulin sensitivity was assessed by a 2-step hyperinsulinemic euglycemic clamp. IHCL and IMCL were measured by 1H-magnetic resonance spectroscopy (MRS). Fructose caused significant (P<0.05) increases in fasting plasma concentrations of triacylglycerol (TG) (+36%), VLDL-TG (+72%) and glucose (+6%) without any change in body weight, IHCL, IMCL, and insulin sensitivity. In the second study, muscle biopsies were taken from five of these healthy male subjects before and after 4 weeks of HFrD. mRNA concentrations of 18 genes involved in lipid and carbohydrate metabolism were quantified by real-time quantitative PCR. We found that a 4-week HFrD increased the expression of genes involved in lipid synthesis, while it decreased those involved in insulin sensitivity and lipid oxidation; these molecular changes maybe early markers of insulin resistance and altered lipid metabolism. The third study aimed at delineating whether male and females equally respond to a HFrD. For this purpose, higher doses of fructose (twice the dose of the previous study) were provided to 8 healthy young males and 8 healthy young females over 6 days. HFrD significantly increased fasting TG in males (+71 %), whereas this increase was markedly blunted in females (+16%). Males also developed hepatic insulin resistance, characterized by increased hepatic glucose output (+12%), and showed higher alanine aminotransferase concentration (+38%), but none of these effect was observed in females. This study suggests that short-term HFrD leads to hypertriglyceridemia and hepatic insulin resistance in men, but premenopausal women seem protected against these effects. Finally, the fourth study investigated whether healthy offspring of type 2 diabetic patients (OffT2D), a subgroup of individuals prone to metabolic disorders due to their genetic background, may have exacerbated response to HFrD. Eight healthy males (Ctrl) and 16 OffT2D received a HFrD and isocaloric diet in a randomized order. In both groups, HFrD significantly increased IHCL (Ctrl: +76%; OffT2D: +79%) and fasting plasma VLDL-TG (Ctrl: +51 %; OffT2D: +110%). In absolute values, these increments were significantly higher in OffT2D, suggesting that these individuals may be more prone to developing metabolic disorders when challenged by high fructose intake. In order to better delineate the specific effects of fructose vs the hypercaloric energy content, we repeated the complete metabolic investigations after an isocaloric high glucose diet in four of the eight Ctrl volunteers. After a high glucose diet, TG and IHCL concentrations remained similar to the control values, in contrast to the marked increases observed after the HFrD. In conclusion, the studies included in this thesis provided novel insights into the metabolic effects of fructose in humans. They showed that fructose may rapidly increase fasting VLDL-TG, IHCL and lead to hepatic insulin resistance; these effects seem specific to fructose, and potential mechanisms may involve both stimulation of hepatic de novo lipogenesis and decreased lipid oxidation. Moreover, the results suggest that women seem protected against such deleterious effects, while OffT2D displayed exacerbated response. Résumé : Le fructose est un sucre simple, dont la consommation a augmenté durant les dernières décennies. Dans les modèles animaux, un régime riche en fructose (RRFru) peut induire plusieurs composantes du syndrome métabolique. Le but de cette thèse était d'étudier les effets d'un régime riche en fructose sur la sensibilité à l'insuline et la déposition de lipides ectopiques chez l'humain, et si ces effets variaient selon le genre ou le background génétique. La première étude avait pour but d'évaluer l'effet d'un RRFru d'une durée de 4 semaines sur la sensibilité à l'insuline et le métabolisme des lipides chez des hommes sains. La sensibilité à l'insuline, les lipides intrahépatiques (IHCL) et intramusculaires (IMCL) ont été mesurés avant, et après 1 et 4 semaines du RRFru (1.5 g fructose/kg/jour). La sensibilité à l'insuline a été déterminée par un clamp hyperinsulinémique euglycémique, et les IHCL/IMCL par spectroscopie à résonnance magnétique. Le fructose a augmenté les concentrations plasmatiques à jeun des VLDL- triglycérides (TG) (+72%) et de glucose (+6%), sans induire de changement au niveau de la sensibilité à l'insuline, IHCL ou IMCL. Dans la deuxième étude, des biopsies de muscle squelettique ont été prélevées chez cinq de ces volontaires avant et après les 4 semaines de RRFru. Les concentrations de mRNA de 18 gènes impliqués dans le métabolisme des lipides et des hydrates de carbone ont été mesurées par RT-PCR quantitative. Le RRFru a augmenté l'expression de gènes impliqués dans la synthèse de lipides, et diminué celles de gènes impliqués dans la sensibilité à l'insuline et l'oxydation de lipides. Ces changements pourraient constituer des altérations précoces de la sensibilité à l'insuline et du métabolisme lipidique en réponse au fructose. La troisième étude avait pour but de définir si les réponses au RRFru étaient semblables entre les hommes et les femmes. Pour ceci, des doses plus élevées de fructose ont été administrées à 8 jeunes hommes et 8 jeunes femmes durant 6 jours. Le RRFru a augmenté les TG chez les hommes (+71 %), et de manière nettement plus modeste chez les femmes (+16%). Les hommes ont développé une résistance hépatique à l'insuline, ainsi qu'une augmentation des concentrations d'alanine aminotransférase (+38%), mais aucun de ces effets n'a été observé chez les femmes. Cette étude suggère qu'à court terme, un RRFru mène à une hypertriglycéridémie et résistance hépatique à l'insuline chez l'homme, tandis que les femmes semblent en être protégées. Finalement, la 4ème étude a investigué si des personnes apparentées à des patients diabétiques de type 2 (AppDT2), qui constituent un groupe d'individus à risque de développer des maladies métaboliques en raison de leur background génétique, avaient des réponses plus marquées au RRFru. Huit hommes sains (Ctrl) et 16 AppDT2 on reçu dans un ordre randomisé un RRFru et une diète isocalorique durant 6 jours. Dans les deux groupes, le RRFru a augmenté significativement les IHCL (Ctrl: +76%; AppDT2: +79%) et les VLDL-TG plasmatiques à jeun (Ctrl: +51%; AppDT2: +110%). En valeurs absolues, ces deux augmentations étaient plus importantes dans le groupe des AppDT2, suggérant que ces individus sont plus à risque de développer des problèmes métaboliques suite à un apport de fructose. Afin de définir les effets spécifiques du fructose, quatre des huit sujets Ctrl ont été soumis à un régime riche en glucose. Après le régime riche en glucose, les concentrations de TG et d'IHCL étaient semblables aux valeurs obtenues après une diète isocalorique, contrairement aux nombreux effets observés après le RRFru. En conclusion, ces différentes études ont démontré que chez l'humain, le fructose peut rapidement induire une augmentation des VLDL-TG à jeun, des IHCL et une résistance hépatique à l'insuline ; ces effets semblent être spécifiques au fructose. De plus, les différents résultats obtenus montrent que les femmes développent des effets moindres en réponse au fructose, contrairement aux AppDT2, chez qui les effets du fructose semblent plus marqués. Résumé grand public : Le fructose est un sucre simple, présent naturellement et en faibles quantités dans les fruits, mais également constituant du sucrose - appelé aussi sucre de table. Depuis les années 1970, la consommation de fructose a augmenté dans les pays industrialisés et émergents, principalement par le biais d'une hausse de consommation de boissons sucrées de type soda. Dans des modèles animaux tels que les rongeurs, un régime riche en fructose mène au développement de plusieurs facteurs de risques étroitement liés aux maladies cardiovasculaires, à l'obésité et au diabète de type 2; ceux-ci sont caractérisés par une augmentation des concentrations de glucose et de lipides sanguins, ainsi qu'une accumulation de lipides dits « ectopiques », à savoir dans le foie et les muscles. Le but de cette thèse était de définir les effets d'un régime riche en fructose chez l'être humain. De plus, nous nous sommes intéressés à savoir si ces effets étaient semblables entre différents groupes d'individus, à savoir des personnes de sexe masculin / féminin, ou des personnes dont au moins un des parents est diabétique de type 2. Pour ceci, différents groupes de volontaires (hommes, femmes, avec histoire familiale de diabète de type 2) âgés de 18-30 ans se sont soumis à une alimentation enrichie en fructose, d'une durée allant de 6 à 28 jours, suivant l'étude à laquelle ils participaient. La quantité de fructose consommée en plus de l'alimentation normale durant ces périodes équivalait au contenu en fructose de 2-4 litres de boissons sucrées par jour. Des prises de sang ont été effectuées au terme de chacun de ces différents régimes, ainsi que des mesures de sensibilité à l'insuline et de concentrations de lipides dans le foie et le muscle par résonnance magnétique nucléaire, en collaboration avec l'Hôpital de l'Ile de Berne. Les résultats montrent qu'après 6 jours de régime riche en fructose, les volontaires sains de sexe masculin ont presque doublé leurs concentrations de lipides sanguins et hépatiques. De plus, le foie de ces volontaires réagissait moins bien à l'insuline, ce qui pourrait mener à long terme à des maladies métaboliques comme le diabète de type 2. Un des mécanismes postulés est que le fructose pourrait stimuler la formation de lipides dans le foie, contribuant ainsi à un dysfonctionnement de cet organe. De manière surprenante, des femmes d'âge et d'IMC (Indice de Masse Corporelle) comparables aux hommes étudiés n'ont pas développé ces différents effets en réponse au régime riche en fructose. Il semblerait donc qu'elles possèdent certaines propriétés pouvant les «protéger », du moins à court terme, des problèmes métaboliques induits par le fructose. De tels mécanismes sont pour l'heure inconnus, mais il est possible que des différences hormonales, ou de répartition de la masse graisseuse dans le corps, puissent jouer un rôle. Enfin, nous avons également démontré que chez certaines personnes ayant au moins un parent (père ou mère) diabétique de type 2, les augmentations de lipides sanguins et hépatiques induits par le fructose étaient plus marquées que chez des volontaires sans parents diabétiques. Ceci est néanmoins à tempérer par le fait que nous avons observé une grande hétérogénéité des réponses parmi ces individus, découlant certainement d'interactions complexes entre différents facteurs tels que la génétique, le mode de vie, l'alimentation et l'activité physique. Ces différents résultats donnent lieu à une meilleure compréhension du rôle de facteurs alimentaires dans le développement de problèmes métaboliques tels que le diabète de type 2. Ils vont également permettre de tester différentes approches thérapeutiques. Bien qu'ayant été obtenus avec des doses de fructose importantes, ces études soulignent l'effet potentiellement dangereux pour la santé d'une alimentation riche en sucres.

Effects of a whey protein supplementation on intrahepatocellular lipids in obese female patients.

Background & aims: High protein diets have been shown to improve hepatic steatosis in rodent models and in high-fat fed humans. We therefore evaluated the effects of a protein supplementation on intrahepatocellular lipids (IHCL), and fasting plasma triglycerides in obese non diabetic women.Methods: Eleven obese women received a 60 g/day whey protein supplement (WPS) for 4-weeks, while otherwise nourished on a spontaneous diet, IHCL concentrations, visceral body fat, total liver volume (MR), fasting total-triglyceride and cholesterol concentrations, glucose tolerance (standard 75 g OGTT), insulin sensitivity (HOMA IS index), creatinine clearance, blood pressure and body composition (bio-impedance analysis) were assessed before and after 4-week WPS.Results: IHCL were positively correlated with visceral fat and total liver volume at inclusion. WPS decreased significantly IHCL by 20.8 +/- 7.7%, fasting total TG by 15 +/- 6.9%, and total cholesterol by 7.3 +/- 2.7%. WPS slightly increased fat free mass from 54.8 +/- 2.2 kg to 56.7 +/- 2.5 kg, p = 0.005). Visceral fat, total liver volume, glucose tolerance, creatinine clearance and insulin sensitivity were not changed.Conclusions: WPS improves hepatic steatosis and plasma lipid profiles in obese non diabetic patients, without adverse effects on glucose tolerance or creatinine clearance. Trial Number: NCT00870077, ClinicalTrials.gov (C) 2011 Elsevier Ltd and European Society for Clinical Nutrition and Metabolism. All rights reserved.