Effects of aqueous extract from Asparagus officinalis L. roots on hypothalamic-pituitary-gonadal axis hormone levels and the number of ovarian follicles in adult rats

Background: Asparagus is a plant with high nutritional, pharmaceutical, and industrial values. Objective: The present study aimed to evaluate the effect of aqueous extract of asparagus roots on the hypothalamic-pituitary-gonadal axis hormones and oogenesis in female rats. Materials and Methods: In this experimental study, 40 adult female Wistar rats were divided into five groups, which consist 8 rats. Groups included control, sham and three experimental groups receiving different doses (100, 200, 400 mg/kg/bw) of aqueous extract of asparagus roots. All dosages were administered orally for 28 days. Blood samples were taken from rats to evaluate serum levels of Gonadotropin releasing hormone (GnRH), follicular stimulating hormone (FSH), Luteinal hormone (LH), estrogen, and progesterone hormones. The ovaries were removed, weighted, sectioned, and studied by light microscope. Results: Dose-dependent aqueous extract of asparagus roots significantly increased serum levels of GnRH, FSH, LH, estrogen, and progestin hormones compared to control and sham groups. Increase in number of ovarian follicles and corpus luteum in groups treated with asparagus root extract was also observed (p<0.05). Conclusion: Asparagus roots extract stimulates secretion of hypothalamic- pituitary- gonadal axis hormones. This also positively affects oogenesis in female rats.

Oestrogen and progestin responses in human endometrium

Our understanding of the mechanisms of the actions of oestrogens and progestins have evolved from the simple concept of nuclear receptor-mediated regulation of transcription to a highly sophisticated, finely tuned interplay between various coregulators, other signaling cascades and transcription factors. The net result of these complex regulatory mechanisms is a steroid-, cell-, or tissue-specific action of oestrogens and progestins. their antagonists or selective modulators of their receptors. In this review, we have attempted to shed some light on the regulation of the actions of oestrogens and progestins on the human endometrium. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Growth factor activation of ErbB2/ErbB3 signaling pathways regulate the activity of Estrogen Receptors (ER)

La signalisation par l’estrogène a longtemps été considérée comme jouant un rôle critique dans le développement et la progression des cancers hormono-dépendants tel que le cancer du sein. Deux tiers des cancers du sein expriment le récepteur des estrogènes (ER) qui constitue un élément indiscutable dans cette pathologie. L’acquisition d’une résistance endocrinienne est cependant un obstacle majeur au traitement de cette forme de cancer. L’émergence de cancers hormono-indépendants peut est produite par l’activation de ER en absence d’estrogène, l’hypersensibilité du récepteur aux faibles concentrations plasmique d’estrogène ainsi que l’activation de ER par des modulateurs sélectifs. L’activité du ER est fortement influencée par l’environnement cellulaire tel que l’activation de voie de signalisation des facteurs de croissances, la disponibilité de protéines co-régulatrices et des séquences promotrices ciblées. Présentement, les études ont principalement considérées le rôle de ERα, cependant avec la découverte de ERβ, notre compréhension de la diversité des mécanismes potentiels impliquant des réponses ER-dépendantes s’est améliorée. L’activation des voies des kinases par les facteurs de croissance entraîne le développement d’un phénotype tumoral résistant aux traitements actuels. Nos connaissances des voies impliquées dans l’activation de ER sont restreintes. ERα est considéré comme le sous-type dominant et corrèle avec la plupart des facteurs de pronostic dans le cancer du sein. Le rôle de ERβ reste imprécis. Les résultats présentés dans cette thèse ont pour objectif de mieux comprendre l’implication de ERβ dans la prolifération cellulaire par l’étude du comportement de ERβ et ERα suite à l’activation des voies de signalisation par les facteurs de croissance. Nous démontrons que l’activation des récepteurs de surfaces de la famille ErbB, spécifiquement ErbB2/ErbB3, inhibe l’activité transcriptionnelle de ERβ, malgré la présence du coactivateur CBP, tout en activant ERα. De plus, l’inhibition de ERβ est attribuée à un résidu sérine (Ser-255) situé dans la région charnière, absente dans ERα. Des études supplémentaires de ErbB2/ErbB3 ont révélé qu’ils activent la voie PI3K/Akt ciblant à son tour la Ser-255. En effet, cette phosphorylation de ERβ par PI3K/Akt induit une augmentation de l’ubiquitination du récepteur qui promeut sa dégradation par le système ubiquitine-protéasome. Cette dégradation est spécifique pour ERβ. De façon intéressante, la dégradation par le protéasome requiert la présence du coactivateur CBP normalement requis pour l’activité transcriptionnelle des récepteurs nucléaires. Malgré le fait que l’activation de la voie PI3K/Akt corrèle avec une diminution de l’expression des gènes sous le contrôle de ERβ, on observe une augmentation de la prolifération des cellules cancéreuses. L’inhibition de la dégradation de ERβ réduit cette prolifération excessive causée par le traitement avec Hrgβ1, un ligand de ErbB3. Un nombre croissant d’évidences indique que les voies de signalisations des facteurs de croissance peuvent sélectivement réguler l’activité transcriptionnelle de sous-types de ER. De plus, le ratio ERα/ERβ dans les cancers du sein devient un outil de diagnostique populaire afin de déterminer la sévérité d’une tumeur. En conclusion, la caractérisation moléculaire du couplage entre la signalisation des facteurs de croissance et la fonction des ERs permettra le développement de nouveaux traitements afin de limiter l’apparition de cellules tumorales résistantes aux thérapies endocriniennes actuelles.

GPR30 activation decreases anxiety in the open field test but not in the elevated plus maze test in female mice

The GPR30 is a novel estrogen receptor (ER) that is a candidate membrane ER based on its binding to 17beta estradiol and its rapid signaling properties such as activation of the extracellular-regulated kinase (ERK) pathway. Its distribution in the mouse limbic system predicts a role for this receptor in the estrogenic modulation of anxiety behaviors in the mouse. A previous study showed that chronic administration of a selective agonist to the GPR30 receptor, G-1, in the female rat can improve spatial memory, suggesting that GPR30 plays a role in hippocampal-dependent cognition. In this study, we investigated the effect of a similar chronic administration of G-1 on behaviors that denote anxiety in adult ovariectomized female mice, using the elevated plus maze (EPM) and the open field test as well as the activation of the ERK pathway in the hippocampus. Although estradiol benzoate had no effect on behaviors in the EPM or the open field, G-1 had an anxiolytic effect solely in the open field that was independent of ERK signaling in either the ventral or dorsal hippocampus. Such an anxiolytic effect may underlie the ability of G-1 to increase spatial memory, by acting on the hippocampus.

Ovarian follicle diameter at timed insemination and estrous response influence likelihood of ovulation and pregnancy after estrous synchronization with progesterone or progestin-based protocols in suckled Bos indicus cows

The objectives of the present study were to evaluate factors associated with estrous synchronization responses and pregnancy per insemination (P/AI) in Bos indicus beef cows submitted to progesterone-based fixed-time artificial insemination (FTAI) protocols. A total of 2388 cows (1869 Nellore and 519 crossbred Nellore x Angus) from 10 commercial farms were evaluated to determine the relationships among breed, body condition score (BCS) on the first day of the FTAI protocol, the occurrence of estrus between progesterone device removal and FTAI and diameter of largest ovarian follicle (LF) at FTAI on estrous synchronization responses and P/AI. Cows (n=412 primiparous; 1976 multiparous) received an intravaginal device containing progesterone or an ear implant containing norgestomet (a progestin), and an injection of estradiol at the beginning of the estrous synchronization protocol. Body condition was scored using a 1-5 scale on the first day of the FTAI protocol and at 30-60 days postpartum. Females received 300IU of equine chorionic gonadotropin (eCG) and PGF(2 alpha) on the day the progesterone device/implant was removed and were inseminated 48-60h later. At insemination, cows (n=2388) were submitted to an ultrasonographic exam to determine the diameter of the LF. Follicles were classified into four categories based on mean and standard deviation (SD) of the LF (LF1 = two SD below the mean; LF2 = mean minus one SD; LF3 = mean plus one SD; LF4 = two SD above the mean). Ovulation rate was determined in a subset of cows (n=813) by three consecutive ultrasonographic exams: (1) at time of progesterone device/implant removal, (2) at time of FTAI and (3) 48 h after FTAI. Ovulation was defined as the disappearance of a large follicle (>= 8.0 mm) that was previously recorded. Estrus was determined in a subset of the cows (n = 445) by the activation of a detection of estrous patch placed on the tail head on the day of progesterone device/implant removal. Pregnancy was diagnosed 30 days after FTAI. Pregnancy was influenced (P = 0.001) by follicle diameter [LF1 = 27.5% (81/295), LF2 = 46.6% (328/705), LF3 = 57.9% (647/1118), LF4 = 63.3% (171/270)] and the occurrence of estrus [estrus = 67.7% (174/257) and no estrus = 36.2% (68/188)]. Follicle diameter at FTAI influenced ovulation rate [LF1 = 42.5% (34/80), LF2 = 73.9% (161/218), LF3 = 95.8% (407/425), LF4 = 97.8% (88/90)], the occurrence of estrus [LF1 = 54.8% (51/93), LF2 = 33.6% (43/128), LF3 = 68.9% (126/183), LF4 = 90.2% (37/41)] and P/AI among cows that had ovulations [LF1 =32.4% (11/34), LF2 = 50.3% (81/161), LF3 = 60.0% (244/407), LF4 = 68.2% (60/88)]. Improving estrous responses between progesterone device withdrawal and FTAI and increasing the diameter of the LF at FTAI may be important aspects to achieve improved estrous synchronization responses and P/AI following progesterone/progestin and estradiol based FTAI protocols in suckled Bos indicus cows. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effects of exposure to estradiol and estradiol plus testosterone on the mongolian gerbil (Meriones unguiculatus) female prostate

The female prostate is a differentiated organ found in several mammal species, including humans and rodents. This gland has been related to important functions on female reproductive biology. Although the factors, which regulate prostate's development and activity are not well known, its functionality has been related to steroid hormones. It is well established that cyclic changes of estradiol and progesterone levels promote histophysiological adaptations of the whole female body. In contrast, only a few is found about those adaptations in female prostate. Thus, this study aimed to evaluate the effect of estradiol and estradiol+testosterone association on gerbil female prostate in order to verify, which hormonal associations are necessary to its homeostasis. For this, adult females had the ovaries surgically removed. After recovering, they received estradiol and estradiol+testosterone doses through 30 days, each 48 h. The prostatic tissue underwent morphological and morphometric-estereological analysis. Hormonal restriction caused great gland involution and decreased secretory activity, aspects that were reverted by exposure to estradiol and estradiol+testosterone. However, these hormones were not able to re-establish the normal prostate histoarchitecture. The immunoreaction of steroid receptors (ER-α, ER-β, and AR) responded differently among the experimental and control groups, and PCNA assay showed a decrease in epithelial cell proliferation within groups that had hormone privation. Therefore, we conclude that estradiol and testosterone are able to influence prostate morphophysiology and the maintenance of gland homeostasis depends on a balance among these and other hormones. © 2013 Wiley Periodicals, Inc.

Glycosaminoglycan profiles in the uterus of adult ovariectomized rats treated with estrogen and progestagen

Objectives: To evaluate the effects of conjugated equine estrogens (CE) alone or in combination with medroxyprogesterone acetate (MPA) on glycosaminoglycans (GAGs) in the cervix and horns of the rat uterus. Study design: Thirty days after ovariectomy, adult rats were randomly divided into four groups: Cl, control (treated with drug vehicle); GII CE (50 mu g/kg per day); GIII, MPA (0.2 mg/kg per day), and GIV, CE + MPA (doses as in GII and Gill). Drugs and vehicle were given by gavage during 28 days. Afterwards the animals were anesthetized, the cervix and uterine horns were dissected out and the middle portion fixed in 10% formaldehyde solution; other portions were fixed in acetone for histological examination and glycosaminoglycan quantification, respectively. Agarose gel electrophoresis was used for sulfated GAG analyses, and hyaluronic acid was assayed with an ELISA-like method. Statistical analysis was done by the Student's t test and the Tukey-Kramer test (P < 0.05). Results: The cervix and uterine horn structures presented signs of atrophy in the control group (GI). The other groups, mainly groups III and IV, had histological aspects of proliferation. In all groups the concentration of sulfated GAGs (especially dermatan sulfate) was higher than that of non-sulfated GAGs, both in cervix and in uterine horns. Estrogens increased sulfated GAG concentration at the cervix and the horn, whereas in uterine horns the amounts of sulfated GAGs were decreased after estrogens plus MPA treatment. The concentration of hyaluronic acid in uterine horns was higher than in cervices. Conclusions: The profiling and amounts of glycosaminoglycans in the two portions of the rat uterus are uneven. Dermatan sulfate occurs in higher concentrations in both cervix and uterine horns. Sulfated GAGs in rat cervix were increased by estrogens plus MPA, but were decreased by MPA alone in uterine horns. (C) 2012 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Evaluation of Synovex Plus, Synovex S and Revalor S Implants in Feedlot Steers

One hundred forty-four crossbred yearling steers with an average weight of 841 pounds were used in a 116- day experiment. Steers received either 1) no implant, 2) Synovex S¨, 3) Revalor S¨, or 4) Synovex Plus¨. All implanted groups consumed more feed and gained faster and more efficiently than non-implanted steers. There were no significant differences in gain, feed intake or feed efficiency among implanted groups, though steers with the estrogen + trenbolone acetate combination implants were numerically superior to those implanted with Synovex S¨. There were no differences in feedlot performance between the two combination implants. Implants increased carcass weight with no significant effects on fat thickness or carcass quality grades. The combination implants containing trenbolone acetate increased ribeye area and increased masculinity of the carcasses. These results indicate Synovex Plus¨ is an effective implant for finishing steers.

Estrogen and thyroid hormone interaction on regulation of gene expression.

Estrogen receptor (ER) and thyroid hormone receptors (TRs) are ligand-dependent nuclear transcription factors that can bind to an identical half-site, AGGTCA, of their cognate hormone response elements. By in vitro transfection analysis in CV-1 cells, we show that estrogen induction of chloramphenicol acetyltransferase (CAT) activity in a construct containing a CAT reporter gene under the control of a minimal thymidine kinase (tk) promoter and a copy of the consensus ER response element was attenuated by cotransfection of TR alpha 1 plus triiodothyronine treatment. This inhibitory effect of TR was ligand-dependent and isoform-specific. Neither TR beta 1 nor TR beta 2 cotransfection inhibited estrogen-induced CAT activity, although both TR alpha and TR beta can bind to a consensus ER response element. Furthermore, cotransfection of a mutated TR alpha 1 that lacks binding to the AGGTCA sequence also inhibited the estrogen effect. Thus, the repression of estrogen action by liganded TR alpha 1 may involve protein-protein interactions although competition of ER and TR at the DNA level cannot be excluded. A similar inhibitory effect of liganded TR alpha 1 on estrogen induction of CAT activity was observed in a construct containing the preproenkephalin (PPE) promoter. A study in hypophysectomized female rats demonstrated that the estrogen-induced increase in PPE mRNA levels in the ventromedial hypothalamus was diminished by coadministration of triiodothyronine. These results suggest that ER and TR may interact to modulate estrogen-sensitive gene expression, such as for PPE, in the hypothalamus.

Novel surface-tethered estrogen polymeric platforms in cardiovascular regenerative medicine

L’estradiol (E2) est une hormone femelle qui joue un rôle essentiel, à la fois dans la régulation et dans la détermination de certaines conditions physiologiques in vivo, telle que la différenciation et la prolifération cellulaire. Lorsque l’E2 est donné en supplément, par exemple dans le cas de thérapie hormonale, deux effets sont observés, un effet génomique et un effet non-génomique, de par son interaction avec les récepteurs à œstrogène du noyau ou de la membrane cellulaire, respectivement. L’effet non-génomique est plus difficile à étudier biologiquement parce que l’effet se produit sur une échelle de temps extrêmement courte et à cause de la nature hydrophobe de l’E2 qui réduit sa biodisponibilité et donc son accessibilité aux cellules cibles. C’est pourquoi il est nécessaire de développer des systèmes d’administration de l’E2 qui permettent de n’étudier que l’effet non-génomique de l’œstrogène. Une des stratégies employée consiste à greffer l’E2 à des macromolécules hydrophiles, comme de l’albumine de sérum bovin (BSA) ou des dendrimères de type poly(amido)amine, permettant de maintenir l’interaction de l’E2 avec les récepteurs d’œstrogène de la membrane cellulaire et d’éviter la pénétration de l’E2 dans le noyau des cellules. Toutefois, ces systèmes macromolécules-E2 sont critiquables car ils sont peu stables et l’E2 peut se retrouver sous forme libre, ce qui affecte sa localisation cellulaire. L’objectif de cette thèse est donc de développer de nouvelles plateformes fonctionnalisées avec de l’E2 en utilisant les approches de synthèses ascendantes et descendantes. Le but de ces plateformes est de permettre d’étudier le mécanisme de l’effet non-génomique de l’E2, ainsi que d’explorer des applications potentielles dans le domaine biomédical. L’approche ascendante est basée sur un ligand d’E2 activé, l’acide 17,α-éthinylestradiol-benzoïque, attaché de façon covalente à un polymère de chitosan avec des substitutions de phosphorylcholine (CH-PC-E2). L’estradiol est sous forme de pro-drogue attachée au polymère qui s’auto-assembler pour former un film. L’effet biologique de la composition chimique du film de chitosan-phosphorylcholine a été étudié sur des cellules endothéliales. Les films de compositions chimiques différentes ont préalablement été caractérisés de façon physicochimique. La topographie de la surface, la charge de surface, ainsi que la rhéologie des différents films contenant 15, 25, ou 40% molaires de phosphorylcholine, ont été étudiés par microscopie à force atomique (AFM), potentiel zêta, résonance plasmonique de surface et par microbalance à cristal de quartz avec dissipation (QCM-D). Les résultats de QCM-D ont montré que plus la part molaire en phosphorylcholine est grande moins il y a de fibrinogène qui s’adsorbe sur le film de CH-PC. Des cellules humaines de veine ombilicale (HUVECs) cultivées sur des films de CH-PC25 et de CH-PC40 forment des amas cellulaire appelés sphéroïdes au bout de 4 jours, alors que ce n’est pas le cas lorsque ces cellules sont cultivées sur des films de CH-PC15. L’attachement de l’estradiol au polymère a été caractérisé par plusieurs techniques, telles que la résonance magnétique nucléaire de proton (1H NMR), la spectroscopie infrarouge avec transformée de Fourier à réfraction totale atténuée (FTIR-ATR) et la spectroscopie UV-visible. La nature hydrogel des films (sa capacité à retenir l’eau) ainsi que l’interaction des films avec des récepteurs à E2, ont été étudiés par la QCM-D. Des études d’imagerie cellulaires utilisant du diacétate de diaminofluoresceine-FM ont révélé que les films hydrogels de CH-PC-E2 stimulent la production d’oxyde nitrique par les cellules endothéliales, qui joue un rôle protecteur pour le système cardiovasculaire. L’ensemble de ces études met en valeur les rôles différents et les applications potentielles qu’ont les films de type CH-PC-E2 et CH-PC dans le cadre de la médecine cardiovasculaire régénérative. L’approche descendante est basée sur l’attachement de façon covalente d’E2 sur des ilots d’or de 2 μm disposés en rangées et espacés par 12 μm sur un substrat en verre. Les ilots ont été préparés par photolithographie. La surface du verre a quant à elle été modifiée à l’aide d’un tripeptide cyclique, le cRGD, favorisant l’adhésion cellulaire. L’attachement d’E2 sur les surfaces d’or a été suivi et confirmé par les techniques de SPR et de QCM-D. Des études d’ELISA ont montré une augmentation significative du niveau de phosphorylation de la kinase ERK (marqueur important de l’effet non-génomique) après 1 heure d’exposition des cellules endothéliales aux motifs alternant l’E2 et le cRGD. Par contre lorsque des cellules cancéreuses sont déposées sur les surfaces présentant des motifs d’E2, ces cellules ne croissent pas, ce qui suggère que l’E2 n’exerce pas d’effet génomique. Les résultats de l’approche descendante montrent le potentiel des surfaces présentant des motifs d’E2 pour l’étude des effets non-génomiques de l’E2 dans un modèle in vitro.

Novel surface-tethered estrogen polymeric platforms in cardiovascular regenerative medicine

L’estradiol (E2) est une hormone femelle qui joue un rôle essentiel, à la fois dans la régulation et dans la détermination de certaines conditions physiologiques in vivo, telle que la différenciation et la prolifération cellulaire. Lorsque l’E2 est donné en supplément, par exemple dans le cas de thérapie hormonale, deux effets sont observés, un effet génomique et un effet non-génomique, de par son interaction avec les récepteurs à œstrogène du noyau ou de la membrane cellulaire, respectivement. L’effet non-génomique est plus difficile à étudier biologiquement parce que l’effet se produit sur une échelle de temps extrêmement courte et à cause de la nature hydrophobe de l’E2 qui réduit sa biodisponibilité et donc son accessibilité aux cellules cibles. C’est pourquoi il est nécessaire de développer des systèmes d’administration de l’E2 qui permettent de n’étudier que l’effet non-génomique de l’œstrogène. Une des stratégies employée consiste à greffer l’E2 à des macromolécules hydrophiles, comme de l’albumine de sérum bovin (BSA) ou des dendrimères de type poly(amido)amine, permettant de maintenir l’interaction de l’E2 avec les récepteurs d’œstrogène de la membrane cellulaire et d’éviter la pénétration de l’E2 dans le noyau des cellules. Toutefois, ces systèmes macromolécules-E2 sont critiquables car ils sont peu stables et l’E2 peut se retrouver sous forme libre, ce qui affecte sa localisation cellulaire. L’objectif de cette thèse est donc de développer de nouvelles plateformes fonctionnalisées avec de l’E2 en utilisant les approches de synthèses ascendantes et descendantes. Le but de ces plateformes est de permettre d’étudier le mécanisme de l’effet non-génomique de l’E2, ainsi que d’explorer des applications potentielles dans le domaine biomédical. L’approche ascendante est basée sur un ligand d’E2 activé, l’acide 17,α-éthinylestradiol-benzoïque, attaché de façon covalente à un polymère de chitosan avec des substitutions de phosphorylcholine (CH-PC-E2). L’estradiol est sous forme de pro-drogue attachée au polymère qui s’auto-assembler pour former un film. L’effet biologique de la composition chimique du film de chitosan-phosphorylcholine a été étudié sur des cellules endothéliales. Les films de compositions chimiques différentes ont préalablement été caractérisés de façon physicochimique. La topographie de la surface, la charge de surface, ainsi que la rhéologie des différents films contenant 15, 25, ou 40% molaires de phosphorylcholine, ont été étudiés par microscopie à force atomique (AFM), potentiel zêta, résonance plasmonique de surface et par microbalance à cristal de quartz avec dissipation (QCM-D). Les résultats de QCM-D ont montré que plus la part molaire en phosphorylcholine est grande moins il y a de fibrinogène qui s’adsorbe sur le film de CH-PC. Des cellules humaines de veine ombilicale (HUVECs) cultivées sur des films de CH-PC25 et de CH-PC40 forment des amas cellulaire appelés sphéroïdes au bout de 4 jours, alors que ce n’est pas le cas lorsque ces cellules sont cultivées sur des films de CH-PC15. L’attachement de l’estradiol au polymère a été caractérisé par plusieurs techniques, telles que la résonance magnétique nucléaire de proton (1H NMR), la spectroscopie infrarouge avec transformée de Fourier à réfraction totale atténuée (FTIR-ATR) et la spectroscopie UV-visible. La nature hydrogel des films (sa capacité à retenir l’eau) ainsi que l’interaction des films avec des récepteurs à E2, ont été étudiés par la QCM-D. Des études d’imagerie cellulaires utilisant du diacétate de diaminofluoresceine-FM ont révélé que les films hydrogels de CH-PC-E2 stimulent la production d’oxyde nitrique par les cellules endothéliales, qui joue un rôle protecteur pour le système cardiovasculaire. L’ensemble de ces études met en valeur les rôles différents et les applications potentielles qu’ont les films de type CH-PC-E2 et CH-PC dans le cadre de la médecine cardiovasculaire régénérative. L’approche descendante est basée sur l’attachement de façon covalente d’E2 sur des ilots d’or de 2 μm disposés en rangées et espacés par 12 μm sur un substrat en verre. Les ilots ont été préparés par photolithographie. La surface du verre a quant à elle été modifiée à l’aide d’un tripeptide cyclique, le cRGD, favorisant l’adhésion cellulaire. L’attachement d’E2 sur les surfaces d’or a été suivi et confirmé par les techniques de SPR et de QCM-D. Des études d’ELISA ont montré une augmentation significative du niveau de phosphorylation de la kinase ERK (marqueur important de l’effet non-génomique) après 1 heure d’exposition des cellules endothéliales aux motifs alternant l’E2 et le cRGD. Par contre lorsque des cellules cancéreuses sont déposées sur les surfaces présentant des motifs d’E2, ces cellules ne croissent pas, ce qui suggère que l’E2 n’exerce pas d’effet génomique. Les résultats de l’approche descendante montrent le potentiel des surfaces présentant des motifs d’E2 pour l’étude des effets non-génomiques de l’E2 dans un modèle in vitro.

The genetic basis of human height : the role of estrogen

Height is a complex physical trait that displays strong heritability. Adult height is related to length of the long bones, which is determined by growth at the epiphyseal growth plate. Longitudinal bone growth occurs via the process of endochondral ossification, where bone forms over the differentiating cartilage template at the growth plate. Estrogen plays a major role in regulating longitudinal bone growth and is responsible for inducing the pubertal growth spurt and fusion of the epiphyseal growth plate. However, the mechanism by which estrogen promotes epiphyseal fusion is poorly understood. It has been hypothesised that estrogen functions to regulate growth plate fusion by stimulating chondrocyte apoptosis, angiogenesis and bone cell invasion in the growth plate. Another theory has suggested that estrogen exposure exhausts the proliferative capacity of growth plate chondrocytes, which accelerates the process of chondrocyte senescence, leading to growth plate fusion. The overall objective of this study was to gain a greater understanding of the molecular mechanisms behind estrogen-mediated growth and height attainment by examining gene regulation in chondrocytes and the role of some of these genes in normal height inheritance. With the heritability of height so well established, the initial hypothesis was that genetic variation in candidate genes associated with longitudinal bone growth would be involved in normal adult height variation. The height-related genes FGFR3, CBFA1, ER and CBFA1 were screened for novel polymorphisms using denaturing HPLC and RFLP analysis. In total, 24 polymorphisms were identified. Two SNPs in ER (rs3757323 C>T and rs1801132 G>C) were strongly associated with adult male height and displayed an 8 cm and 9 cm height difference between homozygous genotypes, respectively. The TC haplotype of these SNPs was associated with a 6 cm decrease in height and remarkably, no homozygous carriers of the TC haplotype were identified in tall subjects. No significant associations with height were found for polymorphisms in the FGFR3, CBFA1 or VDR genes. In the epiphyseal growth plate, chondrocyte proliferation, matrix synthesis and chondrocyte hypertrophy are all major contributors to long bone growth. As estrogen plays such a significant role in both growth and final height attainment, another hypothesis of this study was that estrogen exerted its effects in the growth plate by influencing chondrocyte proliferation and mediating the expression of chondrocyte marker genes. The examination of genes regulated by estrogen in chondrocyte-like cells aimed to identify potential regulators of growth plate fusion, which may further elucidate mechanisms involved in the cessation of linear growth. While estrogen did not dramatically alter the proliferation of the SW1353 cell line, gene expression experiments identified several estrogen regulated genes. Sixteen chondrocyte marker genes were examined in response to estrogen concentrations ranging from 10-12 M to 10-8 M over varying time points. Of the genes analysed, IHH, FGFR3, collagen II and collagen X were not readily detectable and PTHrP, GHR, ER, BMP6, SOX9 and TGF1 mRNAs showed no significant response to estrogen treatments. However, the expression of MMP13, CBFA1, BCL-2 and BAX genes were significantly decreased. Interestingly, the majority of estrogen regulated genes in SW1353 cells are expressed in the hypertrophic zone of the growth plate. Estrogen is also known to regulate systemic GH secretion and local GH action. At the molecular level, estrogen functions to inhibit GH action by negatively regulating GH signalling. GH treated SW1353 cells displayed increases in MMP9 mRNA expression (4.4-fold) and MMP13 mRNA expression (64-fold) in SW1353 cells. Increases were also detected in their respective proteins. Treatment with AG490, an established JAK2 inhibitor, blocked the GH mediated stimulation of both MMP9 and MMP13 mRNA expression. The application of estrogen and GH to SW1353 cells attenuated GH-stimulated MMP13 levels, but did not affect MMP9 levels. Investigation of GH signalling revealed that SW1353 cells have high levels of activated JAK2 and exposure to GH, estrogen, AG490 and other signalling inhibitors did not affect JAK2 phosphorylation. Interestingly, AG490 treatment dramatically decreased ERK2 signalling, although GH did stimulate ERK2 phosphorylation above control levels. AG490 also decreased CBFA1 expression, a transcription factor known to activate MMP9 and MMP13. Finally, GH and estrogen treatment increased expression of SOCS3 mRNA, suggesting that SOCS3 may regulate JAK/STAT signalling in SW1353 cells. The modulation of GH-mediated MMP expression by estrogen in SW1353 cells represents a potentially novel mechanism by which estrogen may regulate longitudinal bone growth. However, further investigation is required in order to elucidate the precise mechanisms behind estrogen and GH regulation of MMP13 expression in SW1353 cells. This study has provided additional evidence that estrogen and the ER gene are major factors in the regulation of growth and the determination of adult height. Newly identified polymorphisms in the ER gene not only contribute to our understanding of the genetic basis of human height, but may also be useful in association studies examining other complex traits. This study also identified several estrogen regulated genes and indicated that estrogen modifies the expression of genes which are primarily expressed in the hypertrophic region of the epiphyseal growth plate. Furthermore, synergistic studies incorporating GH and estrogen have revealed the ability of estrogen to attenuate the effects of GH on MMP13 expression, revealing potential pathways by which estrogen may modulate growth plate fusion, longitudinal bone growth and even arthritis.