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.

Implication du retrait de l'action estrogénique dans le développement de la stéatose hépatique non-alcoolique

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Régulation de l’expression de HYAL-1 par le récepteur de l’oestrogène alpha

HYAL-1 (hyaluronidase-1) appartient à la famille des hyaluronidases connues pour leur rôle dans la dégradation de l’acide hyaluronique. L’expression de HYAL-1 est élevée dans de nombreux type de cancers, notamment dans le cancer de la prostate, de la vessie, des reins et du sein où il est impliqué dans la croissance tumorale et les métastases. Récemment notre laboratoire a aussi démontré une expression élevée de HYAL-1 dans le cancer épithélial de l’ovaire (CEO) de type mucineux et à cellules claires, expression qui est inversement corrélée à celle du récepteur de l’oestrogène alpha (REα). Cependant, malgré le fait que le rôle de HYAL-1 dans le cancer soit bien établit, le mécanisme de sa régulation reste encore inconnu. Le REα est un facteur de transcription qui suite à sa liaison avec son ligand va réguler l’expression de plusieurs gènes. Le REα ainsi stimulé par l’hormone va activer la transcription de ces gènes cibles mais il est connu maintenant qu’une grande partie des gènes régulés par le REα sont en réalité réprimés par ce récepteur. Dans ce travail nous proposons d’étudier le mécanisme de la régulation du gène HYAL-1 par le REα dans le CEO à cellules claires et dans le cancer du sein. L’expression ectopique du REα dans la lignée TOV21G (RE-) de même que le traitement de la lignée MCF-7 (RE+) avec de l’oestrogène a induit une diminution du niveau d’expression de l’ARN m de HYAL-1. Ces résultats nous ont permis de confirmer que HYAL-1 est un gène cible du REα. Il est aussi connu que le REα peut exercer son action par différents mécanismes d’action, entre autres en interagissant avec une séquence d’ADN appelée élément de réponse à l’oestrogène (ERE), retrouvé sur le promoteur des gènes cibles ou bien indirectement par des interactions protéine-protéine en se liant à d’autres facteur de transcription tels que Sp1. Après avoir identifiés de telles séquences sur le promoteur proximal de HYAL-1, (1 ERE proximal à -900 pb, 3 distaux à -32350 pb, 48430, -50130 pb du site d’initiation de la transcription) en plus des 2 Sp1 connus (-60 et – 1020pb), nous avons démontrés par immunoprécipitation de la chromatine que le REα est recruté sur le promoteur de HYAL-1 au niveau de l’ERE proximal -900 pb et du distal -32350 pb de même que sur le site Sp1 -1020 pb. De plus, l’activité biologique de l’ERE -900 pb et du ii Sp1-1020pb à été confirmée par des essais de gènes rapporteurs à la luciférase. Avec son rôle connu dans la tumorigenèse, l’identification de HYAL-1 comme gène cible du REα pourrait être une avenue intéressante pour le traitement des cancers hormono-indépendants.

Mécanismes d'action des anti-oestrogènes totaux

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Étude fonctionnelle du couplage chimiokine-estrogène dans les tissus reproducteurs

Les estrogènes sont impliqués dans plusieurs aspects de la physiologie humaine en particulier, le développement, la croissance, la différenciation des tissus reproducteurs, la reproduction, et la grossesse. Les effets cellulaires des estrogènes sont transmis via l'interaction avec les récepteurs des estrogènes ERα et ERβ. L’activation de ERα et ERβ contrôle directement la transcription des gènes cibles nécessaires pour médier les effets physiologiques des estrogènes. L’effet des estrogènes peut aussi être mitogénique et devient la cause de plusieurs pathologies surtout dans les tissus qui présentent une sensibilité accrue à l’hormone tel que les tissus mammaires, les ovaires et l’utérus. De ce fait, une surexposition de ces tissus à l’estrogène augmente le risque de développer le cancer. Dans une lignée cellulaire qui coexprime les deux récepteurs, nous avons identifié la chimiokine SDF-1 qui interagit avec le récepteur CXCR4 et qui décrit une boucle de régulation autocrine/paracrine entre la voie des chimiokines et celle des estrogènes. Cette régulation induit une augmentation de l’expression des gènes cibles prolifératifs du cancer du sein. Cependant, les mécanismes exacts de cette régulation restent inconnus. Afin d'identifier les cibles exactes de cette régulation au niveau génomique, nous avons développé un modèle cellulaire pour discriminer le rôle respectif de ERα et ERβ au niveau du contrôle transcriptionnel de cette boucle de régulation des chimiokines. En partant d’une lignée cellulaire ER-, nous avons généré un système cellulaire qui exprime l’un ou l’autre des isoformes en plus du mutant ERβ-S87A. Nous avons construit le promoteur CXCR4bLuc qu’on a testé dans les lignées cellulaires générées. En utilisant la construction du promoteur CXCR4bLuc, nous avons démontré une voie de régulation des récepteurs des chimiokines par les récepteurs des estrogènes. L’activation membranaire de CXCR4 par SDF-1 implique l’activation directe du récepteur de l’estrogène ERβ par phosphorylation de la sérine 87. Cette phosphorylation active ERβ et favorise l’expression du gène de CXCR4. La transcription de CXCR4 passe par la liaison de ERβ au niveau d’un élément de liaison ERE que nous avons identifié dans ce travail par la technique de ChIP. Ainsi, nous avons identifié une cible exacte de la régulation des récepteurs des chimiokines CXCR4 par le récepteur des estrogènes ERβ qui peut constituer une approche prometteuse pour contrer les pathologies associées au cancer du sein et ses métastases.

Étude des œstrogènes sur la repolarisation cardiaque et de la grossesse sur l’électrocardiographie chez la souris

Le tamoxifène, un modulateur sélectif des récepteurs oestrogéniques, est un médicament largement utilisé depuis plus de vingt ans pour le traitement et la prévention du cancer du sein. Plusieurs études ont rapporté que l’administration aiguë du tamoxifène pouvait réduire certains courants K+ cardiaques. Cette observation suggère que les femmes traitées de façon chronique avec le tamoxifène risquent d’avoir une prolongation de leur intervalle QT, favorisant ainsi le développement de torsades de pointes. Puisque in vivo, le tamoxifène est largement métabolisé et son effet est attribué à celui du 4hydroxy-tamoxifène (4OH-tamoxifène), nous avons d'abord vérifié si les effets du tamoxifène sur la repolarisation pouvaient être dus au 4OH-tamoxifène. À l'aide de la méthode de patch-clamp, nous avons étudié l’effet aigu du 4OH-tamoxifène sur les courants K+ présents au niveau ventriculaire chez la souris femelle. En premier lieu, nous avons démontré que les souris traitées avec le 4OH-tamoxifène présentaient une diminution des courants K+ comparativement aux souris intactes. Fait intéressant, le prétraitement des myocytes avec l’antagoniste des récepteurs oestrogéniques, le ICI 182,780, ou l’inhibiteur de la synthèse protéique, l'actinomycine D, n’a pas modifié les effets du 4OH-tamoxifène. Ces résultats suggéraient que les effets du 4OH-tamoxifène sur les courants potassiques ne soient pas liés à la transcription génomique et n’implique pas les récepteurs aux œstrogènes. Bien que l’administration aiguë du 4OH-tamoxifène diminue les courants K+ cardiaques, l’absence de troubles au niveau du rythme cardiaque chez les femmes traitées à long terme exclu la possibilité de conclure que le traitement chronique avec le tamoxifène augmente la durée de l’intervalle QT. L'accès à des souris femelles et des cobayes nous a permis de démontrer que contrairement au traitement en aigu, les courants et les canaux K+ cardiaques sont augmentés en chronique. Les oestrogènes associés à une diminution des courants K+ d’une part et nos résultats obtenus avec le tamoxifène d’autre part suggèrent qu’en bloquant les récepteurs oestrogéniques, le tamoxifène puisse prévenir les effets inhibiteurs des oestrogènes sur les courants K+. Cette association œstrogènes- tamoxifène- récepteurs oestrogéniques et courants K+ nous a encouragées à approfondir encore nos études et vérifier l’influence des hormones sexuelles féminines sur la repolarisation ventriculaire. Une troisième étude a été ainsi réalisée chez des souris femelles ovariectomisées et des souris déficientes en récepteurs oestrogéniques α ou β afin de vérifier le rôle des oestrogènes et des récepteurs oestrogéniques sur la repolarisation ventriculaire. Nos résultats ont révélé clairement que l’absence des oestrogènes entraîne une augmentation de la densité du courant K+ transitoire indépendant du Ca2+ (Ito) et de l’expression du canal Kv4.3 et ces effets sont médiés par les REα. Ces données soutiennent davantage notre conclusion que l’inhibition des récepteurs oestrogéniques est responsable de l’augmentation des courants/canaux K+ et suggèrent fortement qu’ils jouent un rôle dans la régulation de la repolarisation ventriculaire. Elles soulignent aussi l'importance de vérifier le statut hormonal des animaux utilisés pour des études touchant l'électrophysiologie cardiaque. Dans la dernière partie de cette thèse nous avons vérifié les effets de la grossesse et du système nerveux autonome sur les différents paramètres électrocardiographiques et plus particulièrement sur le rythme cardiaque chez la souris. Nos données ont montré que, comme chez la femme enceinte, la grossesse est associée à une augmentation du rythme cardiaque. De plus, l'augmentation des niveaux des hormones féminines pourrait affecter l’automatisme et l’activité électrique cardiaque. Ces différentes études ont augmenté les connaissances sur la régulation hormonale de l'électrophysiologie cardiaque et aideront aux avancements des recherches chez les femmes.

Development of a multi-gene PCR assay for the prediction of the response to hormone therapy in breast cancer

Deux tiers des cancers du sein expriment des récepteurs hormonaux ostrogéniques (tumeur ER-positive) et la croissance de ces tumeurs est stimulée par l’estrogène. Des traitements adjuvant avec des anti-estrogènes, tel que le Tamoxifen et les Inhibiteurs de l’Aromatase peuvent améliorer la survie des patientes atteinte de cancer du sein. Toutefois la thérapie hormonale n’est pas efficace dans toutes les tumeurs mammaires ER-positives. Les tumeurs peuvent présenter avec une résistance intrinsèque ou acquise au Tamoxifen. Présentement, c’est impossible de prédire quelle patiente va bénéficier ou non du Tamoxifen. Des études préliminaires du laboratoire de Dr. Mader, ont identifié le niveau d’expression de 20 gènes, qui peuvent prédire la réponse thérapeutique au Tamoxifen (survie sans récidive). Ces marqueurs, identifié en utilisant une analyse bioinformatique de bases de données publiques de profils d’expression des gènes, sont capables de discriminer quelles patientes vont mieux répondre au Tamoxifen. Le but principal de cette étude est de développer un outil de PCR qui peut évaluer le niveau d’expression de ces 20 gènes prédictif et de tester cette signature de 20 gènes dans une étude rétrospective, en utilisant des tumeurs de cancer du sein en bloc de paraffine, de patients avec une histoire médicale connue. Cet outil aurait donc un impact direct dans la pratique clinique. Des traitements futiles pourraient être éviter et l’indentification de tumeurs ER+ avec peu de chance de répondre à un traitement anti-estrogène amélioré. En conséquence, de la recherche plus appropriée pour les tumeurs résistantes au Tamoxifen, pourront se faire.

Factores asociados a recaída en pacientes con cáncer de mama de una institución de Bogotá

Introducción: El cáncer de seno es la primera causa de cáncer entre las mujeres, además es la primera causa de muerte por cáncer entre las hispanas y la segunda entre otras razas, sin contar con el gran impacto social y económico que conlleva esta patología. Esto motiva la realización de estudios propios, que permitan ampliar nuestro conocimiento y aportar a la literatura colombiana, una publicación que refleje los factores asociados a la recaída en el cáncer de mama. Métodos: Estudio observacional analítico retrospectivo de casos y controles en el que se tomaron 267 historias clínicas de pacientes con diagnóstico de cáncer de seno, clasificadas según estadio clínico y expresión molecular del tumor, se analizaron los factores más fuertemente asociados a la recaída. Resultados: La población total consistió en 267 mujeres de las cuales 58 presentaron recaída, con un relación caso – control, 1:3. Al evaluar los grupos se evidencia homogeneidad en cuanto a edad, tipo de neoplasia, paridad e histología con lo que concluimos que estos grupos son comparables. Se presentó una tasa de mortalidad de 13,8 % en las pacientes que presentaron recaída tumoral vs un 0% de mortalidad en aquellas pacientes sin recaída. Adicionalmente se evidencia una relación entre la presencia del receptor HER 2 y recaída tumoral, que aunque no es estadísticamente significativa (p = 0.112) es importante tener en cuenta por su significancia clínica. Por su parte la presencia de receptor de estrógenos y progestágenos no es un predictor de recaída. La realización de cirugía se muestra como un factor de protección (OAR: 0.046 p = 0.008). Finalmente se encontró una asociación estadísticamente significativa como variables de asociación a recaída tumoral: la edad (p=0.009), el estadio clínico en el momento del diagnóstico (p= <0.001) y la clasificación molecular del tumor (p= 0.016). Conclusiones: Se identificaron como factores asociados a recaída tumoral en pacientes con cáncer de mama de una institución de Bogotá, Colombia a: la edad, el estadio clínico en el momento del diagnóstico y la clasificación molecular del tumor, confirmando la agresividad de los tumores triple negativos. Todos los hallazgos son compatibles a lo descrito en la literatura mundial. Esto permite definir la necesidad de generar en nuestro país estrategias de salud pública, que permitan la educación a todos los grupos etarios para el tamizaje en población joven que está siendo afectada, la detección en estadios tempranos del cáncer de mama, asociados a priorización del manejo y mejoras en la ruta de atención de las pacientes que permitan impactar positivamente en el desenlace y calidad de vida de las mujeres con esta patología. Adicionalmente estos resultados impulsan a la continua investigación de nuevas tecnologías y medicamentos que permitan combatir los tumores más agresivos molecularmente hablando.

Neurokinin-B transcription in erythroid cells - Direct activation by the hematopoietic transcription factor GATA-1

The GATA family of transcription factors establishes genetic networks that control developmental processes including hematopoiesis, vasculogenesis, and cardiogenesis. We found that GATA-1 strongly activates transcription of the Tac-2 gene, which encodes proneurokinin-B, a precursor of neurokinin-B (NK-B). Neurokinins function through G protein-coupled transmembrane receptors to mediate diverse physiological responses including pain perception and the control of vascular tone. Whereas an elevated level of NK-B was implicated in pregnancy-associated pre-eclampsia ( Page, N. M., Woods, R. J., Gardiner, S. M., Lomthaisong, K., Gladwell, R. T., Butlin, D. J., Manyonda, I. T., and Lowry, P. J. ( 2000) Nature 405, 797 - 800), the regulation of NK-B synthesis and function are poorly understood. Tac-2 was expressed in normal murine erythroid cells and was induced upon ex vivo erythropoiesis. An estrogen receptor fusion to GATA-1 (ER-GATA-1) and endogenous GATA-1 both occupied a region of Tac-2 intron-7, which contains two conserved GATA motifs. Genetic complementation analysis in GATA-1-null G1E cells revealed that endogenous GATA-2 occupied the same region of intron-7, and expression of ER-GATA-1 displaced GATA-2 and activated Tac-2 transcription. Erythroid cells did not express neurokinin receptors, whereas aortic and yolk sac endothelial cells differentially expressed neurokinin receptor subtypes. Since NK-B induced cAMP accumulation in yolk sac endothelial cells, these results suggest a new mode of vascular regulation in which GATA-1 controls NK-B synthesis in erythroid cells.

Soy-isoflavone-enriched foods and markers of lipid and glucose metabolism in postmenopausal women: interactions with genotype and equol production

Background: The hypocholesterolemic effects of soy foods are well established, and it has been suggested that isoflavones are responsible for this effect. However, beneficial effects of isolated isoflavones on lipid biomarkers of cardiovascular disease risk have not yet been shown. Objective: The objective was to investigate the effects of isolated soy isoflavones on metabolic biomarkers of cardiovascular disease risk, including plasma total, HDL, and LDL cholesterol; triacylglycerols; lipoprotein(a); the percentage of small dense LDL; glucose; nonesterified fatty acids; insulin; and the homeostasis model assessment of insulin resistance. Differences with respect to single nucleotide polymorphisms in selected genes [ie, estrogen receptor a (Xbal and PvuII), estrogen receptor beta (AluI), and estrogen receptor beta(cx) (Tsp5091), endothelial nitric oxide synthase (Glu298Asp), apolipoprotein E (Apo E2, E3, and E4), cholesteryl ester transfer protein (TaqIB), and leptin receptor (Gln223Arg)] and with respect to equol production were investigated. Design: Healthy postmenopausal women (n = 117) participated in a randomized, double-blind, placebo-controlled, crossover dietary intervention trial. Isoflavone-enriched (genistein-to-daidzein ratio of 2: 1; 50 mg/d) or placebo cereal bars were consumed for 8 wk, with a wash-out period of 8 wk before the crossover. Results: Isoflavones did not have a significant beneficial effect on plasma concentrations of lipids, glucose, or insulin. A significant difference between the responses of HDL cholesterol to isoflavones and to placebo was found with estrogen receptor 0(cx) Tsp5091 genotype AA, but not GG or GA. Conclusions: Isoflavone supplementation, when provided in the form and dose used in this study, had no effect on lipid or other metabolic biomarkers of cardiovascular disease risk in postmenopausal women but may increase HDL cholesterol in an estrogen receptor P gene-polymorphic subgroup.

Soy-isoflavone-enriched foods and inflammatory biomarkers of cardiovascular disease risk in postmenopausal women: interactions with genotype and equol production

Background: Dietary isoflavones are thought to be cardioprotective because of their structural similarity to estrogen. The reduction of concentrations of circulating inflammatory markers by estrogen may be one of the mechanisms by which premenopausal women are protected against cardiovascular disease. Objective: Our aim was to investigate the effects of isolated soy isoflavones on inflammatory biomarkers [von Willebrand factor, intracellular adhesion molecule 1, vascular cell adhesion molecule 1 (VCAM-1), E-selectin, monocyte chemoattractant protein 1, C-reactive protein (CRP), and endothelin 1 concentrations]. Differences with respect to single-nucleotide polymorphisms in selected genes [estrogen receptor alpha (XbaI and PvuII), estrogen receptor beta [ER beta (AluI) and ER beta[cx] (Tsp5091), endothelial nitric oxide synthase (Glu298Asp), apolipoprotein E (Apo E2, E3, and E4), and cholesteryl ester transfer protein (TaqIB)] and equol production were investigated. Design: One hundred seventeen healthy European postmenopausal women participated in this randomized, double-blind, placebo-controlled, crossover dietary intervention trial. Isoflavone-enriched (genistein-to-daidzein ratio of 2:1;50 mg/d) or placebo cereal bars were consumed for 8 wk, with a washout period of 8 wk between the crossover. Plasma inflammatory factors were measured at 0 and 8 wk of each study arm. Results: Isoflavones improved CRP concentrations [odds ratio (95% Cl) for CRP values >1 mg/L for isoflavone compared with placebo: 0.43 (0.27, 0.69)]; no significant effects of isoflavone treatment on other plasma inflammatory markers were observed. No significant differences in the response to isoflavones were observed according to subgroups of equol production. Differences in the VCAM-1 response to isoflavones and to placebo were found with ER beta AluI genotypes. Conclusion: Isoflavones have beneficial effects on CRP concentrations, but not on other inflammatory biomarkers of cardiovascular disease risk in postmenopausal women, and may improve VCAM-1 in an ER beta gene polymorphic subgroup.

Equol: a comparison of the effects of the racemic compound with that of the purified S-enantiomer on the growth, invasion, and DNA integrity of breast and prostate cells in vitro

It has been postulated that the R- and S-equol enantiomers have different biological properties given their different binding affinities for the estrogen receptor. S-(-)equol is produced via the bacterial conversion of the soy isoflavone daidzein in the gut. We have compared the biological effects of purified S-equol to that of racemic (R and S) equol on breast and prostate cancer cells of varying receptor status in vitro. Both racemic and S-equol inhibited the growth of the breast cancer cell line MDA-MB-231 (> or = 10 microM) and the prostate cancer cell lines LNCaP (> or = 5 microM) and LAPC-4 (> or = 2.5 microM). The compounds also showed equipotent effects in inhibiting the invasion of MDA-MB-231 and PC-3 cancer cells through matrigel. S-equol (1, 10, 30 microM) was unable to prevent DNA damage in MCF-7 or MCF-10A breast cells following exposure to 2-hydroxy-4-nonenal, menadione, or benzo(a)pyrene-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxide. In contrast, racemic equol (10, 30 microM) prevented DNA damage in MCF-10A cells following exposure to 2-hydroxy-4-nonenal or menadione. These findings suggest that racemic equol has strong antigenotoxic activity in contrast to the purified S-equol enantiomer implicating the R-, rather than the S-enantiomer as being responsible for the antioxidant effects of equol, a finding that may have implications for the in vivo chemoprotective properties of equol.

Genistein protects prostate cells against hydrogen peroxide-induced DNA damage and induces expression of genes involved in the defence against oxidative stress

Prostate cancer is one of the most frequent cancer types in Western societies and predominately occurs in the elderly male. The strong age-related increase of prostate cancer is associated with a progressive accumulation of oxidative DNA damage which is presumably supported by a decline of the cellular antioxidative defence during ageing. Risk of developing prostate cancer is much lower in many Asian countries where soy food is an integral part of diet. Therefore, isoflavones from soy were suggested to have chemopreventive activities in prostate cells. Here, we have investigated the hypothesis that the soy-isoflavone genistein could protect DNA of LAPC-4 prostate cells from oxidative stress-related damage by enhancing the expression of antioxidative genes and proteins. A 24 h preincubation with genistein (1-30 microM) protected cells from hydrogen peroxide-induced DNA damage, as determined by the comet assay. Analysis of two cDNA macroarrays, each containing 96 genes of biotransformation and stress response, revealed a modulated expression of 3 genes at 1 microM and of 19 genes at 10 microM genistein. Real-time PCR confirmed the induction of three genes encoding products with antioxidant activities, namely glutathione reductase (2.7-fold), microsomal glutathione S-transferase 1 (1.9-fold) and metallothionein 1X (6.3-fold), at 1-30 microM genistein. 17Beta-estradiol, in contrast, decreased the expression of metallothionein 1X at 0.3 microM (2.0-fold), possibly pointing to an estrogen receptor-mediated regulation of this gene. Immunocytochemical staining revealed an induction of metallothionein proteins at 30 microM genistein, while their intracellular localization was unaffected. Metallothioneins were previously found to protect cells from hydrogen peroxide-induced DNA damage. Hence, our findings indicate that genistein protects prostate cells from oxidative stress-related DNA damage presumably by inducing the expression of antioxidative products, such as metallothioneins. Genistein, therefore, might counteract the age-related decline of important antioxidative defence systems which in turn maintain DNA integrity.

Estrogens, brain and behavior: studies in fundamental neurobiology and observations related to women's health

Mechanisms and consequences of the effects of estrogen on the brain have been studied both at the fundamental level and with therapeutic applications in mind. Estrogenic hormones binding in particular neurons in a limbic-hypothalamic system and their effects on the electrophysiology and molecular biology of medial hypothalamic neurons were central in establishing the first circuit for a mammalian behavior, the female-typical mating behavior, lordosis. Notably, the ability of estradiol to facilitate transcription from six genes whose products are important for lordosis behavior proved that hormones can turn on genes in specific neurons at specific times, with sensible behavioral consequences. The use of a gene knockout for estrogen receptor alpha (ERalpha) revealed that homozygous mutant females simply would not do lordosis behavior and instead were extremely aggressive, thus identifying a specific gene as essential for a mammalian social behavior. In dramatic contrast, ERbeta knockout females can exhibit normal lordosis behavior. With the understanding, in considerable mechanistic detail, of how the behavior is produced, now we are also studying brain mechanisms for the biologically adaptive influences which constrain reproductive behavior. With respect to cold temperatures and other environmental or metabolic circumstances which are not consistent with successful reproduction, we are interested in thyroid hormone effects in the brain. Competitive relations between two types of transcription factors - thyroid hormone receptors and estrogen receptors have the potential of subserving the blocking effects of inappropriate environmental circumstances on female reproductive behaviors. TRs can compete with ERalpha both for DNA binding to consensus and physiological EREs and for nuclear coactivators. In the presence of both TRs and ERs, in transfection studies, thyroid hormone coadministration can reduce estrogen-stimulated transcription. These competitive relations apparently have behavioral consequences, as thyroid hormones will reduce lordosis, and a TRbeta gene knockout will increase it. In sum, we not only know several genes that participate in the selective control of this sex behavior, but also, for two genes, we know the causal routes. Estrogenic hormones are also the foci of widespread attention for their potential therapeutic effects improving, for example, certain aspects of mood and cognition. The former has an efficient animal analog, demonstrated by the positive effects of estrogen in the Porsolt forced swim test. The latter almost certainly depends upon trophic actions of estrogen on several fundamental features of nerve cell survival and growth. The hypothesis is raised that the synaptic effects of estrogens are secondary to the trophic actions of this type of hormone in the nucleus and nerve cell body.

Early membrane estrogenic effects required for full expression of slower genomic actions in a nerve cell line.

Interpretations of steroid hormone actions as slow, nuclear, transcriptional events have frequently been seen as competing against inferences of rapid membrane actions. We have discovered conditions where membrane-limited effects potentiate later transcriptional actions in a nerve cell line. Making use of a two-pulse hormonal schedule in a transfection system, early and brief administration of conjugated, membrane-limited estradiol was necessary but not sufficient for full transcriptional potency of the second estrogen pulse. Efficacy of the first pulse depended on intact signal transduction pathways. Surprisingly, the actions of both pulses were blocked by a classical estrogen receptor (ER) antagonist. Thus, two different modes of steroid hormone action can synergize.