A Low-Protein, High-Carbohydrate Diet Increases Fatty Acid Uptake and Reduces Norepinephrine-Induced Lipolysis in Rat Retroperitoneal White Adipose Tissue

A low-protein, high-carbohydrate (LPHC) diet for 15 days increased the lipid content in the carcass and adipose tissues of rats. The aim of this work was to investigate the mechanisms of this lipid increase in the retroperitoneal white adipose tissue (RWAT) of these animals. The LPHC diet induced an approximately two- and tenfold increase in serum corticosterone and TNF-alpha, respectively. The rate of de novo fatty acid (FA) synthesis in vivo was reduced (50%) in LPHC rats, and the lipoprotein lipase activity increased (100%). In addition, glycerokinase activity increased (60%), and the phosphoenolpyruvate carboxykinase content decreased (27%). Basal [U-C-14]-glucose incorporation into glycerol-triacylglycerol did not differ between the groups; however, in the presence of insulin, [U-C-14]-glucose incorporation increased by 124% in adipocytes from only control rats. The reductions in IRS1 and AKT content as well as AKT phosphorylation in the RWAT from LPHC rats and the absence of an insulin response suggest that these adipocytes have reduced insulin sensitivity. The increase in NE turnover by 45% and the lack of a lipolytic response to NE in adipocytes from LPHC rats imply catecholamine resistance. The data reveal that the increase in fat storage in the RWAT of LPHC rats results from an increase in FA uptake from circulating lipoproteins and glycerol phosphorylation, which is accompanied by an impaired lipolysis that is activated by NE.

The Association Between Triglyceride and Leptin Levels in Obese Subjects Following a Low-Carbohydrate or Low-Fat Diet

Obesity has been cited as the second leading preventable cause of death in the United States. Studies have determined that at risk overweight and obese individuals have high circulating levels of leptin indicative of leptin resistance as well as elevated levels of plasma triglycerides. Postulates have been formed that link elevated levels of triglycerides with the inhibition of leptin across the blood-brain barrier. If a method of lowering triglycerides is achieved, leptin should be able to cross the blood-brain barrier and reach the ypothalamus, thus regulating body weight through a decrease in appetite and increase in energy expenditure. The primary aim of this study was to compare the effects of both carbohydrate and fat restricted diets on plasma triglycerides and leptin concentrations in overweight and obese subjects with hypertriglyceridemia. Forty subjects were randomly assigned to either the low carbohydrate or low fat diet group for a 12 wk period. Plasma triglyceride and leptin concentrations in the blood were analyzed before and after the 12 wk period to assess diet-induced changes. Both groups had a significant reduction in body weight, though the effect was much greater in the carbohydrate restricted diet group. Fasting and postprandial plasma triglycerides also decreased to a greater extent in the low carbohydrate diet group. Similarly, leptin levels decreased to a greater extent in the carbohydrate restricted diet group. The changes in leptin levels were directly related to the changes in both fasting and postprandial triglyceride levels. The results from this study provide preliminary evidence of diet-induced triglyceride reductions as an underlying mechanism in lowering plasma leptin and improving leptin sensitivity. Further, they provide evidence that an increase in triglyceride levels is at least partially responsible for leptin resistance and reduced leptin sensitivity in obese hypertriglyceridemic individuals. This novel discovery is important as it raises the possibility that other methods of lowering triglycerides may improve the efficiency of leptin transport and ultimately improve fat metabolism in overweight and obese individuals.

Acceleration of the PanIN Development in Mice Expressing Oncogenic K-Ras Due to a High Fat Diet

Obesity is postulated to be one of the major risk factors for pancreatic cancer, and recently it was indicated that an elevated body mass index (BMI correlates strongly with a decrease in patient survival. Despite the evident relationship, the molecular mechanisms involved are unclear. Oncogenic mutation of K-Ras is found early and is universal in pancreatic cancer. Extensive evidence indicates oncogenic K-Ras is not entirely active and it requires a triggering event to surpass the activity of Ras beyond the threshold necessary for a Ras-inflammation feed-forward loop. We hypothesize that high fat intake induces a persistent low level inflammatory response triggering increased K-Ras activity and that Cox-2 is essential for this inflammatory reaction. To determine this, LSL-K-Ras mice were crossed with Ela-CreER (Acinar-specific) or Pdx-1-Cre (Pancreas-specific) to “knock-in” oncogenic K-Ras. Additionally, these animals were crossed with Cox-2 conditional knockout mice to access the importance of Cox-2 in the inflammatory loop present. The mice were fed isocaloric diets containing 60% energy or 10% energy from fat. We found that a high fat diet increased K-Ras activity, PanIN formation, and fibrotic stroma significantly compared to a control diet. Genetic deletion of Cox-2 prevented high fat diet induced fibrosis and PanIN formation in oncogenic K-Ras expressing mice. Additionally, long term consumption of high fat diet, increased the progression of PanIN lesions leading to invasive cancer and decreased overall survival rate. These findings indicate that a high fat diet can stimulate the activation of oncogenic K-Ras and initiate an inflammatory feed forward loop requiring Cox-2 leading to inflammation, fibrosis, and PanINs. This mechanism could explain the relationship between a high fat diet and elevated risk for pancreatic cancer.

Obesity, diet quality and absenteeism in a working population

The relationship between workplace absenteeism and adverse lifestyle factors (smoking, physical inactivity and poor dietary patterns) remains ambiguous. Reliance on self-reported absenteeism and obesity measures may contribute to this uncertainty. Using objective absenteeism and health status measures, the present study aimed to investigate what health status outcomes and lifestyle factors influence workplace absenteeism. Cross-sectional data were obtained from a complex workplace dietary intervention trial, the Food Choice at Work Study. Four multinational manufacturing workplaces in Cork, Republic of Ireland. Participants included 540 randomly selected employees from the four workplaces. Annual count absenteeism data were collected. Physical assessments included objective health status measures (BMI, midway waist circumference and blood pressure). FFQ measured diet quality from which DASH (Dietary Approaches to Stop Hypertension) scores were constructed. A zero-inflated negative binomial (zinb) regression model examined associations between health status outcomes, lifestyle characteristics and absenteeism. The mean number of absences was 2·5 (sd 4·5) d. After controlling for sociodemographic and lifestyle characteristics, the zinb model indicated that absenteeism was positively associated with central obesity, increasing expected absence rate by 72 %. Consuming a high-quality diet and engaging in moderate levels of physical activity were negatively associated with absenteeism and reduced expected frequency by 50 % and 36 %, respectively. Being in a managerial/supervisory position also reduced expected frequency by 50 %. To reduce absenteeism, workplace health promotion policies should incorporate recommendations designed to prevent and manage excess weight, improve diet quality and increase physical activity levels of employees.

Cross-fostering reduces obesity induced by early exposure to monosodium glutamate in male rats

Maternal obesity programmes a range of metabolic disturbances for the offspring later in life. Moreover, environmental changes during the suckling period can influence offspring development. Because both periods significantly affect long-term metabolism, we aimed to study whether cross-fostering during the lactation period was sufficient to rescue a programmed obese phenotype in offspring induced by maternal obesity following monosodium L-glutamate (MSG) treatment. Obesity was induced in female Wistar rats by administering subcutaneous MSG (4 mg/g body weight) for the first 5 days of postnatal life. Control and obese female rats were mated in adulthood. The resultant pups were divided into control second generation (F2) (CTLF2), MSG-treated second generation (F2) (MSGF2), which suckled from their CTL and MSG biological dams, respectively, or CTLF2-CR, control offspring suckled by MSG dams and MSGF2-CR, MSG offspring suckled by CTL dams. At 120 days of age, fat tissue accumulation, lipid profile, hypothalamic leptin signalling, glucose tolerance, glucose-induced, and adrenergic inhibition of insulin secretion in isolated pancreatic islets were analysed. Maternal MSG-induced obesity led to an obese phenotype in male offspring, characterized by hyperinsulinaemia, hyperglycaemia, hyperleptinaemia, dyslipidaemia, and impaired leptin signalling, suggesting central leptin resistance, glucose intolerance, impaired glucose-stimulated, and adrenergic inhibition of insulin secretion. Cross-fostering normalized body weight, food intake, leptin signalling, lipid profiles, and insulinaemia, but not glucose homeostasis or insulin secretion from isolated pancreatic islets. Our findings suggest that alterations during the lactation period can mitigate the development of obesity and prevent the programming of adult diseases.

Efeitos pleiotrópicos da telmisartana nos tecidos adiposos branco e marrom: aumento da expressão gênica e proteica pan-PPAR em camundongos obesos

Receptores ativadores de proliferação perixossomal(PPARs) são fatores de transcrição envolvidos com a oxidação dos ácidos graxos e proliferação celular, mediando diversas vias, o que representa uma estratégia promissora para enfrentar as características da síndrome metabólica. Existem três isoformas de PPARs(PPARalfa, beta/delta e gama), que são diferencialmente expressos em diferentes tecidos.No presente estudo, objetivou-se avaliar os efeitos pleiotrópicos da telmisartana, um anti-hipertensivo, bloqueador do receptor AT1 da angiotensina e agonista parcial PPAR gama, no tecido adiposo branco (TAB) e marrom (TAM) em camundongos obesos induzido por dieta.Camundongos machos, da linhagem C57BL/6 foram alimentados com uma dieta padrão (standard-chow, 10% da energia proveniente de lipídios) ou com uma dieta com alto teor lipídico (high fat, 49% de energia proveniente de lipídios) durante 10 semanas. Em seguida, os animais foram distribuídos aleatoriamente em quatro grupos: SC, SC-T, HF e HF-T (n=10). O fármaco foi administrado (10mg/kg de dieta) durante 4 semanas para os grupos SC-T e HF-T.O grupo HF apresentou sobrepeso, hipertensão arterial sistêmica, perfil de adipocinas pró-inflamatórias, resistência insulínica, diminuição do gasto energético, comprometimento do metabolismo da glicose e distribuição anormal da massa adiposa. Além disso, a obesidade ocasionou diminuição da expressão de PPARalfa, beta/delta e gama noTAB e TAM, resultando na inadequação da captação de glicose e termogênese insuficiente. Por outro lado,a ativação das três isoformas de PPARs, a melhora do perfil inflamatório das adipocinas, o aumento da sensibilidade à insulina e a melhora da captação de glicose, foi vistaapós o tratamento com telmisartana. A ativação dos PPARs no TAB trouxe muitos benefícios. No TAM, resultados surpreendentes foram que a telmisartana provocou o aumento da expressão do recepetor adrenérgico beta 3 (RAβ3), induzido pela ativação de PPARbeta/delta e maior termogênese comaumento da expressão da proteína desacopladora1 (UCP1). Em conclusão, nossos resultados mostram que telmisartanaaumenta a expressão gênica e proteica PAN-PPAR no TAB e TAM em camundongos obesos induzidos por dieta. Nossas observações mostram que, apesar do grupo HF-T ter reduzido a ingestão energética, os efeitossão explicados pela ativação PAN-PPAR da telmisartana, causando a ativação da termogênese e resultando num balanço energético negativo.

Fenofibrato (agonista PPAR-alfa) induz a formação de células beges no tecido adiposo branco subcutâneo em camundongos obesos induzidos por dieta

O atual quadro de obesidade instalado no mundo estimula o estudo em busca de seu tratamento. O fenofibrato, um agonista PPAR-α, é usado atualmente para tratar a dislipidemia. No entanto, efeitos pleiotrópicos sobre a perda de massa corporal (MC) e redução nos depósitos de gordura necessitam de maiores estudos. O objetivo do trabalho foi examinar os efeitos do agonista PPAR-α fenofibrato sobre o gasto energético, MC, metabolismo de carboidratos, perfil secretor de adipocinas, plasticidade e termogênese do tecido adiposo branco subcutâneo (TABs) em camundongos com obesidade induzida por dieta. Este experimento foi aprovado pelo Comitê de Ética para Experimentação Animal local sob o protocolo CEUA/032/2013. Camundongos machos C57BL/6 de 3 meses foram divididos em dois grupos: dieta padrão (SC, 10% lipídios) e dieta hiperlipídica (HF, 50% de lipídios), as quais foram administradas durante 10 semanas para induzir o sobrepeso. Em seguida, foi iniciado o tratamento com fenofibrato (100 mg/kg MC, adicionado à dieta), formando quatro grupos: SC, SC-F, HF, HF-F. O tratamento teve duração de cinco semanas, com o total de 15 semanas de experimento. A análise estatística utilizou teste t de student no pré-tratamento e one way ANOVA seguida pelo pós-teste de Holm-Sidak durante o tratamento. O two way ANOVA foi utilizado para testar possíveis interações entre dieta e tratamento. O nível de significância P<0,05 foi considerado estatisticamente significativo. O grupo HF apresentou sobrepeso, resistência à insulina, além de remodelamento do tecido adiposo branco subcutâneo (TABs). O fenofibrato atenuou significativamente estes parâmetros (P<0,05). Os grupos tratados apresentaram formação de células beges no TABs, confirmado através de maior expressão gênica do PPAR-α, PPAR-β, PGC1-α, BMP8, UCP-1, PRDM16 e FNDC5/Irisina nos grupos tratados do que em suas contrapartes (P<0,05). O tratamento com fenofibrato também foi capaz de aumentar os niveis plasmáticos de FNDC5/Irisina em ambos os grupos tratados (P<0,005). Os grupos SC-F e HF-F apresentaram aumento do gasto energético, a produção de CO2 e consumo de O2 após o tratamento com fenofibrato (P<0,05). A ativação do PPAR-α parece ser fundamental para provocar browning através da indução da irisina e da transcrição de UCP-1. O fenofibrato restaurou a MC, a sensibilidade à insulina e a morfometria do TABs. Relevantemente, o fenofibrato aumentou a expressão de genes tipicamente expressos no tecido adiposo marrom no TABs, evidenciando a plasticidade do TABs em células beges com capacidade termogênica, caracterizando o browning.

Neurokinin-1 receptor, a new modulator of lymphangiogenesis in obese-asthma phenotype

Aims Obesity and asthma are widely prevalent and associated disorders. Recent studies of our group revealed that Substance P (SP) is involved in pathophysiology of obese-asthma phenotype in mice through its selective NK1 receptor (NK1-R). Lymphangiogenesis is impaired in asthma and obesity, and SP activates contractile and inflammatory pathways in lymphatics. Our aim was to study whether NK1-R expression was involved in lymphangiogenesis on visceral (VAT) and subcutaneous (SAT) adipose tissues and in the lungs, in obese-allergen sensitized mice. Main methods Diet-induced obese and ovalbumin (OVA)-sensitized Balb/c mice were treated with a selective NK1-R antagonist (CJ 12,255, Pfizer Inc., USA) or placebo. Lymphatic structures (LYVE-1 +) and NK1-R expression were analyzed by immunohistochemistry. A semi-quantitative score methodology was used for NK1-R expression. Key findings Obesity and allergen-sensitization together increased the number of LYVE-1 + lymphatics in VAT and decreased it in SAT and lungs. NK1-R was mainly expressed on adipocyte membranes of VAT, blood vessel areas of SAT, and in lung epithelium. Obesity and allergen-sensitization combined increased the expression of NK1-R in VAT, SAT and lungs. NK1-R antagonist treatment reversed the effects observed in lymphangiogenesis in those tissues. Significance The obese-asthma phenotype in mice is accompanied by increased expression of NK1-R on adipose tissues and lung epithelium, reflecting that SP released during inflammation may act directly on these tissues. Blocking NK1-R affects lymphangiogenesis, implying a role of SP, with opposite physiological consequences in VAT, and in SAT and lungs. Our results provide a clue for a novel SP role in the obese-asthma phenotype.

Neurokinin-1 receptor, a new modulator of lymphangiogenesis in obese-asthma phenotype

Aims: Obesity and asthma are widely prevalent and associated disorders. Recent studies of our group revealed that Substance P (SP) is involved in pathophysiology of obese-asthma phenotype in mice through its selective NK1 receptor (NK1-R). Lymphangiogenesis is impaired in asthma and obesity, and SP activates contractile and inflammatory pathways in lymphatics. Our aim was to study whether NK1-R expression was involved in lymphangiogenesis on visceral (VAT) and subcutaneous (SAT) adipose tissues and in the lungs, in obeseallergen sensitized mice. Main methods: Diet-induced obese and ovalbumin (OVA)-sensitized Balb/c mice were treated with a selective NK1-R antagonist (CJ 12,255, Pfizer Inc., USA) or placebo. Lymphatic structures (LYVE-1+) and NK1-R expression were analyzed by immunohistochemistry. A semi-quantitative score methodology was used for NK1-R expression. Key findings: Obesity and allergen-sensitization together increased the number of LYVE-1+ lymphatics in VAT and decreased it in SAT and lungs. NK1-R was mainly expressed on adipocyte membranes of VAT, blood vessel areas of SAT, and in lung epithelium. Obesity and allergen-sensitization combined increased the expression of NK1-R in VAT, SAT and lungs. NK1-R antagonist treatment reversed the effects observed in lymphangiogenesis in those tissues. Significance: The obese-asthma phenotype in mice is accompanied by increased expression of NK1-R on adipose tissues and lung epithelium, reflecting that SP released during inflammation may act directly on these tissues. Blocking NK1-R affects lymphangiogenesis, implying a role of SP, with opposite physiological consequences in VAT, and in SAT and lungs. Our results provide a clue for a novel SP role in the obese-asthma phenotype.

A new selective peroxisome proliferator-activated receptor gamma antagonist with antiobesity and antidiabetic activity.

Peroxisome proliferator-activated receptor gamma (PPAR-gamma) plays a key role in adipocyte differentiation and insulin sensitivity. Its synthetic ligands, the thiazolidinediones (TZD), are used as insulin sensitizers in the treatment of type 2 diabetes. These compounds induce both adipocyte differentiation in cell culture models and promote weight gain in rodents and humans. Here, we report on the identification of a new synthetic PPARgamma antagonist, the phosphonophosphate SR-202, which inhibits both TZD-stimulated recruitment of the coactivator steroid receptor coactivator-1 and TZD-induced transcriptional activity of the receptor. In cell culture, SR-202 efficiently antagonizes hormone- and TZD-induced adipocyte differentiation. In vivo, decreasing PPARgamma activity, either by treatment with SR-202 or by invalidation of one allele of the PPARgamma gene, leads to a reduction of both high fat diet-induced adipocyte hypertrophy and insulin resistance. These effects are accompanied by a smaller size of the adipocytes and a reduction of TNFalpha and leptin secretion. Treatment with SR-202 also dramatically improves insulin sensitivity in the diabetic ob/ob mice. Thus, although we cannot exclude that its actions involve additional signaling mechanisms, SR-202 represents a new selective PPARgamma antagonist that is effective both in vitro and in vivo. Because it yields both antiobesity and antidiabetic effects, SR-202 may be a lead for new compounds to be used in the treatment of obesity and type 2 diabetes.

Interventions thérapeutiques prometteuses dans un modèle in vivo de stéatohépatite non alcoolique

La stéatohépatite non alcoolique (NASH) est une pathologie du foie dont l’amplitude et les répercussions sont de plus en plus préoccupantes dans le monde médical ou biomédical. Elle est associée à l’obésité, au syndrome métabolique et au diabète sucré de type II. La recherche de la thérapie optimale pour le NASH est un domaine en plein essor puisqu’aucun traitement n’est suffisamment efficace à ce jour. La présente étude fait le point sur de nouvelles possibilités de traitements qui se sont avérés efficaces pour contrer les différentes lésions métaboliques et cellulaires rencontrées dans un modèle in vivo chez le rat où le NASH est induit par l’ingestion d’une diète riche en gras. Cette étude démontre, tout d’abord, que les traitements durant six semaines avec l’acide ursodéoxycholique (UDCA) et son dérivé le NCX 1000, possédant des propriétés donatrices de monoxyde d’azote, à doses équimolaires, protègent de manière équivalente le foie contre le stress oxydatif, l’hyperinsulinémie, l’inflammation et la fibrose causés par la stéatohépatite. De plus, la combinaison d’une plus faible dose de NCX 1000 avec un antioxydant lipophile tel que la vitamine E offre une protection similaire, particulièrement au niveau des paramètres du stress oxydatif. Par ailleurs, l’étude illustre aussi que la silibinine, composé polyphénolique actif du chardon marie (Silybum marianum) et utilisé en traitement pendant 5 semaines, possède un pouvoir hépatoprotecteur, des propriétés antioxydantes et un effet hypoinsulinémique dans ce modèle de stéatohépatite d’origine nutritionnelle. Le potentiel thérapeutique de ces composés en fait des candidats de choix pour le traitement du NASH qui méritent de faire l’objet d’études cliniques poussées.

Modalities of exercise training on liver fat accretion and inflammatory markers in ovariectomized rats

Les facteurs de risque des maladies cardiovasculaires, telle, que la détérioration du profil lipidique, deviennent plus prononcés après la ménopause, ce qui fait de la maladie coronarienne, l’une des principales causes de décès chez les femmes ménopausées. Une proportion importante de femmes prennent du poids après la ménopause en particulier dans la région abdominale entraînant par conséquent des perturbations métaboliques. Des données récentes suggèrent également que l’absence des œstrogènes observée à la ménopause favorise le développement de la stéatose hépatique. Cette dernière a été incriminée pour incriminée dans le développement de la résistance à l'insuline, et est de ce fait considérée comme une composante hépatique du syndrome métabolique. Il est impératif d'établir des stratégies visant à contrecarrer l'accumulation de graisse dans le foie et l’accroissement du tissu adipeux chez les femmes ménopausées, en tenant compte que l'utilisation de l'hormonothérapie substitutive est de nos jours moins soutenue. Les quatre études de la présente thèse ont été conduites pour tenter de fournir des informations sur le traitement et la prévention de l’augmentation de la masse graisseuse et de la stéatose hépatique qu’entraîne la suppression des œstrogènes, à travers les modifications du mode de vie (diète et exercice physique) chez la rate ovariectomizée (Ovx); un modèle animal de la ménopause. Dans les deux premières études nous nous sommes concentrés sur l’augmentation de la masse graisseuse et sa reprise suite à une perte de poids. Dans la première étude, nous avons montré que les rates Ovx qui ont suivi un programme de restriction alimentaire (FR) ont diminué significativement (P < 0.01) leur poids corporel, leur contenu en graisses intra-abdominales ainsi que leurs triacylglycérols (TAG) hépatiques, comparativement aux rates Ovx nourries à la diète normale. De plus, l’entraînement en résistance (RT) a prévenu la reprise de poids corporel ainsi que l’accroissement du tissu adipeux et l’accumulation de lipides dans le foie des rates Ovx, après l’arrêt du régime amaigrissant. Les résultats de la deuxième étude ont confirmé l'efficacité de la restriction alimentaire associée à l’entraînement en résistance (FR + RT) dans la réduction du poids corporel, des lipides dans le foie et le tissu adipeux chez les rates Ovx. Tenant compte des résultats de notre première étude, l’entraînement en résistance seulement a constitué un atout pour atténuer le poids corporel et la masse grasse reprise par les rates Ovx suite à un programme de perte de poids (FR + RT); bien que l'impact ait été moindre comparé au maintien seul de la restriction alimentaire. De la même manière que la supplémentation en œstrogènes, les résultats de la troisième étude indiquent que l'entraînement en endurance mené concurremment avec l’ovariectomie a significativement atténué l'accumulation de lipides dans le foie ainsi que dans le tissu adipeux. Toutefois, l’entraînement en endurance effectué avant l'ovariectomie n'a pas protégé contre l'accumulation des graisses qu’entraîne l'ovariectomie, si celui-ci est interrompu après l'ovariectomie. Enfin, pour compléter les résultats antérieurs, nous avons montré dans la quatrième étude que l’expression des gènes impliqués dans la synthèse de lipide; SREBP-1c, SCD-1, ChREBP, et ACC dans le foie a augmenté après le retrait des œstrogènes, tandis qu’une diminution (P < 0.01) des niveaux d'ARNm de PPAR-α a été observée. De plus, l'expression hépatique des gènes des cytokines pro-inflammatoires incluant IKKβ, IL-6 ainsi que le contenu protéinique de NF-кB étaient augmentés (P < 0.01) chez les rates Ovx par rapport aux rates ayant subi une Ovx simulée (Sham). Toutes ces perturbations ont été améliorées avec la supplémentation en œstrogènes seulement, ainsi qu'avec l'entraînement en endurance seulement. Dans l'ensemble, nos résultats indiquent que l'exercice physique (en résistance ou en endurance) a un impact significatif sur la réduction de l'accumulation des lipides dans le foie et dans le tissu adipeux des rates Ovx. De plus, chez les rates Ovx, l’entraînement en endurance mimerait les effets des œstrogènes sur l'expression des gènes impliqués dans l'accumulation de lipides et l’inflammation préclinique dans le foie.

Contribution différentielle du tissu adipeux mâle et femelle dans l’établissement du diabète de type 2 et des altérations cardiovasculaires : rôle de l’apport lipidique

Au cours des dernières années, il est devenu évident que les sociétés des pays industrialisés sont à haut risque de maladies métaboliques. Une alimentation riche en énergie (lipide/glucide), combinée à une sédentarité accrue, est un facteur environnemental contribuant à l'augmentation de la prévalence de maladies reliées spécifiquement à des troubles endocriniens comme l'obésité et le diabète. Le traitement de ces désordres métaboliques doit donc passer par la connaissance et la compréhension des mécanismes moléculaires qui contrôlent ces désordres et le développement de traitements ciblés vers les facteurs responsables. Le tissu adipeux est une glande endocrine qui sécrète des substances, regroupées sous le terme d'adipokines, qui contrôlent l'homéostasie énergétique. L'augmentation de la masse adipeuse est responsable du développement de dérégulation hormonale qui mène à des dysfonctions physiologiques et métaboliques. Pour contrecarrer le développement démesuré du tissu adipeux, la signalisation insulinique ainsi que l’apport énergétique, responsables de la différenciation adipocytaire, doivent être inhibés. In vivo, la leptine, adipokine dont la concentration est corrélée à la masse adipeuse, présente des actions pro ou anti-insuliniques dans l’organisme pour réguler ce phénomène. Elle favorise l’effet inhibiteur de l’insuline sur la synthèse hépatique de glucose alors qu’elle s’oppose à son action sur l’expression des enzymes glucokinase et phosphoénol-pyruvate carboxykinase. La leptine influence aussi le taux circulant de triglycérides en diminuant sa concentration plasmatique. D'autre part, l'adiponectine, adipokine insulino- sensibilisante, voit sa sécrétion diminuée avec la prise de poids. La sensibilité à l'insuline est ainsi diminuée au fur et à mesure que le débalancement de ces deux adipokines s'accentue. La résistance à l'insuline s'installe alors pour s'opposer au stockage énergétique et à la prise illimitée de poids et la glycémie augmente. L'augmentation du glucose sanguin stimule la sécrétion d'insuline au niveau des cellules pancréatiques. C'est le diabète caractérisé par une hyperglycémie et une résistance à l'insuline. Le diabète, une des premières causes de mortalité dans le monde, est plus répandu sous sa forme non insulinodépendante (diabète de type 2, DT2) liée à l'obésité. Récemment, différents facteurs de transcription ont été identifiés comme régulateurs de l'expression d'une panoplie de gènes impliqués dans le métabolisme glucidique et lipidique. Parmi eux, les récepteurs des inducteurs de la prolifération des peroxysomes (PPAR, Peroxisome Proliferator-Activated Receptor), appartenant à la famille des récepteurs nucléaires. Les PPAR ont été démontrés comme ayant un rôle central dans le contrôle de la transcription des gènes codants pour des protéines impliquées dans le métabolisme : les adipokines. PPARg, en plus de son implication dans le contrôle de l'homéostasie glucidique et lipidique, est reconnu comme étant un facteur de transcription pivot régulant l'adipogenèse du fait de son expression majeure dans le tissu adipeux. D'autre part, il est bien établi maintenant que l'obésité et le diabète sont des facteurs contribuant au développement du processus inflammatoire vasculaire caractéristique de l’athérosclérose. En effet, les cellules endothéliales et musculaires lisses, principales composantes de la média de l’artère, sont très sensibles aux altérations métaboliques. Une diminution de la sensibilité à l’insuline entraine une réduction de la disponibilité du glucose et l’utilisation des acides gras comme alternatif par ces cellules. Ceci induit l’accumulation des acides gras oxydés dans l’intima et leur filtration dans la média pour former un core lipidique. Bien que l’induction de la dysfonction endothéliale soit impliquée très précocement, certaines études pointent l’accumulation lipidique dans les cellules musculaires lisses vasculaires (CML) et leur dysfonction comme déclencheurs de l’athérosclérose. Ce travail visait donc, dans un premier temps, à développer un modèle d'altérations métaboliques liées à la modulation de l'activité du tissu adipeux via une alimentation riche en lipides. Dans un second temps, cette étude tentait d'évaluer l’impact des adipocytes de souris sur les CML vasculaires et sur la modulation de leurs fonctions dans ce modèle d'altérations métaboliques et DT2 liés à l'alimentation et à l'obésité. Ainsi, par le biais de deux diètes pauvres en cholestérol à profil lipidique différent, nous avons développé un modèle murin présentant divers stades d'altérations du métabolisme allant jusqu'au DT2 en lien avec l'obésité chez les mâles et chez les femelles. D’autre part, des signes de cardiomyopathie ainsi qu’une modulation du taux des adipokines sont reliés à ces mêmes diètes. Parallèlement, l’activité de PPAR!2 est modulée chez les souris sous diètes enrichies en gras. Ensuite, nous avons démontré que les adipocytes, provenant de souris alimentées avec une diète enrichie en gras, modulaient la migration et la prolifération des CML comparativement au groupe contrôle. Ces modulations dépendaient en grande partie de la nature de la diète consommée, mais également du sexe de la souris. Par ailleurs, les altérations fonctionnelles des CML, couplées à des modulations géniques, sont associées aux changements du profil de sécrétion des adipokines mesurées chez les adipocytes. L’ensemble de ces travaux suggère une action directe de la nature de la stimulation du tissu adipeux blanc dans la modulation du profil de sécrétion des adipokines et l'induction du DT2 in vivo. Ces altérations de la physiologie adipocytaire se reflètent in vitro où le tissu adipeux contribue aux altérations physiopathologiques des CML liées au DT2. Ainsi, cette étude est l'une des premières à établir un lien direct entre les modulations adipocytaires et les effets de leurs sécrétions sur la physiologie des CML. Ces observations peuvent être exploitées cliniquement dans un développement futur d’outils thérapeutiques visant à prévenir et à traiter les troubles métaboliques et le DT2, en ciblant le tissu adipeux comme entité métabolique et endocrine.

Antiobesity and antidiabetic activity of P. balsamifera, its active Salicortin, and L. laricina, medicinal plants from the traditional pharmacopoeia of the James Bay Cree

La prévalence de l’obésité, du diabète de type 2, et du syndrome métabolique, sont à la hausse chez les Cris d’Eeyou Istchee (CEI-Nord du Québec). Ces problèmes sont aggravés par leur diète non traditionnelle, leur sédentarité, ainsi que par une résistance culturelle aux produits pharmaceutiques. Afin de développer des traitements antidiabétiques culturellement adaptés, notre équipe a effectué une enquête ethnobotanique qui a identifié 17 plantes provenant de la pharmacopée traditionnelle des CEI. À partir des études de criblage effectuées in vitro, deux plantes parmi les 17 ont attiré notre attention. Populus balsamifera L. (Salicaceae) pour ses propriétés anti-obésité et Larix laricina K. Koch (Pinaceae) pour ses propriétés antidiabétiques. P. balsamifera et son composé actif salicortin ont inhibé l’accumulation de triglycérides durant l’adipogénèse dans les adipocytes 3T3-L1. L. laricina a augmenté le transport de glucose et l’activation de l’AMPK dans les cellules musculaires C2C12, l’adipogénèse dans les 3T3-L1 et a démontré un fort potentiel découpleur (propriété anti-obésité). Les objectifs de cette thèse sont d'évaluer les potentiels anti-obésité et antidiabétique et d’élucider les mécanismes d'action de P. balsamifera, salicortin, et L. laricina chez la souris C57BL/6 rendue obèse par une diète riche en gras (HFD). Les souris ont été soumises pendant huit (étude préventive) ou seize semaines (étude traitement) à une HFD, ou à une HFD dans laquelle P. balsamifera, salicortin, ou L. laricina a été incorporé soit dès le départ (prévention), ou dans les 8 dernières des 16 semaines d'administration de HFD (traitement). iv Les résultats démontrent que P. balsamifera (dans les deux études) et salicortin (évalué dans l’étude traitement) diminuent: le poids corporel, le gras rétropéritonéal, la sévérité de la stéatose et l’accumulation de triglycérides hépatique (ERK impliqué), les niveaux de glycémie et d'insuline, et le ratio leptine/adiponectine. Dans les deux études, P. balsamifera a significativement réduit la consommation de nourriture mais cet effet coupe-faim nécessite d’être approfondi. Dans l'étude préventive, P. balsamifera a augmenté la dépense énergétique (hausse de la température à la surface de la peau et de l’activation de la protéine découplante-1; UCP-1). Les voies de signalisation activées par P. balsamifera et par salicortin (de façon plus modeste) sont impliquées dans: la production de glucose hépatique (Akt), l’expression de Glut4 dans le muscle squelettique, la captation du glucose et du métabolisme des lipides (Akt dans le tissu adipeux), la différenciation des adipocytes (ERK et PPARg), l’inflammation dans le foie (IKKαβ), et l'oxydation des acides gras dans le muscle, le foie, ou le tissu adipeux (PPARa et CPT-1). D’autre part, L. laricina a également diminué les niveaux de glycémie et d’insuline, le ratio leptine/adiponectine, le gras rétropéritonéal et le poids corporel. Ces effets ont été observés en conjonction avec une augmentation de la dépense énergétique: hausse de température à la surface de la peau (prévention) et amélioration de la fonction mitochondriale et de la synthèse d'ATP (traitement). En conclusion, l’utilisation de P. balsamifera, salicortin et L. laricina comme des traitements alternatifs et culturellement adaptés aux CEI représente une contribution importante dans la prévention et le traitement de l’obésité et du diabète.

The influence of dietary fatty acid composition on N-ethyl-Nnitrosourea-induced mammary tumour incidence in the rat and on the composition of inositol- and ethanolamine-phospholipids of normal and tumour mammary tissue

This study has investigated the influence of dietary fatty acid composition on mammary tumour incidence in N-ethyl-N-nitrosourea (ENU)-treated rats and has compared the susceptibility to dietary fatty acid modification of the membrane phospholipids phosphatidyliuositol (PI) and phosphatidylethanolamine (PE) from normal and tumour tissue of rat mammary gland. The incidence of mammary tumours was significantly lower in fish oil- (29%), compared with olive oil- (75%; P < 0.04) but not maize oil- (63%; P < 0.1) fed animals. No differences in PI fatty acid composition were found in normal or tumour tissue between rats fed on maize oil, olive oil or fish oil in diets from weaning. When normal and tumour tissue PI fatty acids were compared, significantly higher amounts of stearic acid (18:O) were found in tumour than normal tissue in rats given olive oil (P < 0.05). A similar trend was found in animals fed on maize oil, although differences between normal and tumour tissue did not reach a level of statistical significance (P < 0.1). In mammary PE, maize oil-fed control animals had significantly higher levels of linoleic acid (18:2n-6) than either olive oil- or fish oil-fed animals (P < 0.05, both cases) and levels of arachidonic acid were also higher in maize oil- compared with fish oil-fed animals (P < 0.05). In tumourbearing animals no differences in PE fatty acid composition were found between the three dietary groups. When normal and tumour tissue PE fatty acids were compared, significantly lower amounts of liuoleic acid (18:2n-6; P < 0.01) and significantly greater amounts of arachidonic acid (20:4n-6; P < 0.05) were found in tumour than normal tissue of rats fed on maize oil. The present study shows that the fatty acid composition of PI from both normal and tumour tissue of the mammary gland is resistant to dietary fatty acid modification. The PE fraction is more susceptible to dietary modification and in this fraction there is evidence of increased conversion of linoleic acid to arachidonic acid in tumour compared with normal tissue. Lower tumour incidence rates in rats given fish oils may in part be due to alteration in prostanoid metabolism secondary to displacement of arachidonic acid by eicosapentaenoic acid, but PE rather than PI would appear to be the most likely locus for diet-induced alteration in prostanoid synthesis in this tissue. Effects of dietary fatty acids other than on the balance of n-6 and n-3 fatty acids, and on prostanoid metabolism, should also be considered. The significance of increased stearic acid content of PI in tumours of olive oil-fed animals and the possible influence of dietary fatty acids on the capacity for stearic acid accumulation requires further study.