848 resultados para Lipid - Metabolism -Disorders
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The pathophysiology of neurodegenerative diseases (ND) such as Alzheimer's disease (AD) and Parkinson's disease (PD) has not yet been completely elucidated. However, in the past few years, there have been great knowledge advances about intra-and extracellular proteins that may display impaired function or expression in AD, PD and other ND, such as amyloid beta (AB), alpha-synuclein, tau protein and neuroinfiammatory markers. Recent developments in the imaging techniques of positron emission tomography (PET) and single photon emission computed tomography (SPECT) now allow the non-invasive tracking of such molecular targets of known relevance to ND in vivo. This article summarizes recent findings of PET and SPECT studies using these novel methods, and discusses their potential role in the field of drug development for ND as well as future clinical applications in regard to differential diagnosis of ND and monitoring of disease progression.
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Context: Liposuction is suggested to result in long-term body fat regain that could lead to increased cardiometabolic risk. We hypothesized that physical activity could prevent this effect. Objective: Our objective was to investigate the effects of liposuction on body fat distribution and cardiometabolic risk factors in women who were either exercise trained or not after surgery. Design, Setting, and Participants: Thirty-six healthy normal-weight women participated in this 6-month randomized controlled trial at the University of Sao Paulo, Sao Paulo, Brazil. Interventions: Patients underwent a small-volume abdominal liposuction. Two months after surgery, the subjects were randomly allocated into two groups: trained (TR, n = 18, 4-month exercise program) and nontrained (NT, n = 18). Main Outcome Measures: Body fat distribution (assessed by computed tomography) was assessed before the intervention (PRE) and 2 months (POST2), and 6 months (POST6) after surgery. Secondary outcome measures included body composition, metabolic parameters and dietary intake, assessed at PRE, POST2, and POST6, and total energy expenditure, physical capacity, and sc adipocyte size and lipid metabolism-related gene expression, assessed at PRE and POST6. Results: Liposuction was effective in reducing sc abdominal fat (PRE vs. POST2, P = 0.0001). Despite the sustained sc abdominal fat decrement at POST6 (P = 0.0001), the NT group showed a significant 10% increase in visceral fat from PRE to POST6 (P = 0.04; effect size = -0.72) and decreased energy expenditure (P = 0.01; effect size = 0.95) when compared with TR. Dietary intake, adipocyte size, and gene expression were unchanged over time. Conclusion: Abdominal liposuction does not induce regrowth of fat, but it does trigger a compensatory increase of visceral fat, which is effectively counteracted by physical activity. (J Clin Endocrinol Metab 97: 2388-2395, 2012)
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Cancer cachexia is a multifaceted syndrome whose aetiology is extremely complex and is directly related to poor patient prognosis and survival. Changes in lipid metabolism in cancer cachexia result in marked reduction of total fat mass, increased lipolysis, total oxidation of fatty acids, hyperlipidaemia, hypertriglyceridaemia, and hypercholesterolaemia. These changes are believed to be induced by inflammatory mediators, such as tumour necrosis factor-alpha (TNF-alpha) and other factors. Attention has recently been drawn to the current theory that cachexia is a chronic inflammatory state, mainly caused by the host's reaction to the tumour. Changes in expression of numerous inflammatory mediators, notably in white adipose tissue (WAT), may trigger several changes in WAT homeostasis. The inhibition of adipocyte differentiation by PPAR gamma is paralleled by the appearance of smaller adipocytes, which may partially account for the inhibitory effect of PPAR gamma on inflammatory gene expression. Furthermore, inflammatory modulation and/or inhibition seems to be dependent on the IKK/NF-kappa B pathway, suggesting that a possible interaction between NF-kappa B and PPAR gamma is required to modulate WAT inflammation induced by cancer cachexia. In this article, current literature on the possible mechanisms of NF-kappa B and PPAR gamma regulation of WAT cells during cancer cachexia are discussed. This review aims to assess the role of a possible interaction between NF-kappa B and PPAR gamma in the setting of cancer cachexia as well as its significant role as a potential modulator of chronic inflammation that could be explored therapeutically. Crown Copyright (C) 2011 Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.
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Background: Epsilon-protein kinase C (epsilon PKC) protects the heart from ischemic injury. However, the mechanism(s) of epsilon PKC cardioprotection is still unclear. Identification of the epsilon PKC targets may aid in elucidating the epsilon PKC-mediated cardioprotective mechanisms. Previous studies, using epsilon PKC transgenic mice and difference in gel electrophoresis, identified proteins involved in glucose metabolism, the expression of which was modified by epsilon PKC. Those studies were accompanied by metabolomic analysis, suggesting that increased glucose oxidation may be responsible for the cardioprotective effect of epsilon PKC. Whether these epsilon PKC-mediated alterations were because of differences in protein expression or phosphorylation was not determined. Methods and Results: In the present study, we used an epsilon PKC -specific activator peptide, psi epsilon RACK, combined with phosphoproteomics, to find epsilon PKC targets, and identified that the proteins whose phosphorylation was altered by selective activation of epsilon PKC were mostly mitochondrial proteins. Analysis of the mitochondrial phosphoproteome led to the identification of 55 spots, corresponding to 37 individual proteins, exclusively phosphorylated, in the presence of psi epsilon RACK. The majority of the proteins identified were involved in glucose and lipid metabolism, components of the respiratory chain as well as mitochondrial heat shock proteins. Conclusions: The protective effect of epsilon PKC during ischemia involves phosphorylation of several mitochondrial proteins involved in glucose and lipid metabolism and oxidative phosphorylation. Regulation of these metabolic pathways by epsilon PKC phosphorylation may lead to epsilon PKC-mediated cardioprotection induced by psi epsilon RACK. (Circ J 2012; 76: 1476-1485)
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Abstract Background The beneficial actions of exercise training on lipid, glucose and energy metabolism and insulin sensitivity appear to be in part mediated by PGC-1α. Previous studies have shown that spontaneously exercised rats show at rest enhanced responsiveness to exogenous insulin, lower plasma insulin levels and increased skeletal muscle insulin sensitivity. This study was initiated to examine the functional interaction between exercise-induced modulation of skeletal muscle and liver PGC-1α protein expression, whole body insulin sensitivity, and circulating FFA levels as a measure of whole body fatty acid (lipid) metabolism. Methods Two groups of male Wistar rats (2 Mo of age, 188.82 ± 2.77 g BW) were used in this study. One group consisted of control rats placed in standard laboratory cages. Exercising rats were housed individually in cages equipped with running wheels and allowed to run at their own pace for 5 weeks. At the end of exercise training, insulin sensitivity was evaluated by comparing steady-state plasma glucose (SSPG) concentrations at constant plasma insulin levels attained during the continuous infusion of glucose and insulin to each experimental group. Subsequently, soleus and plantaris muscle and liver samples were collected and quantified for PGC-1α protein expression by Western blotting. Collected blood samples were analyzed for glucose, insulin and FFA concentrations. Results Rats housed in the exercise wheel cages demonstrated almost linear increases in running activity with advancing time reaching to maximum value around 4 weeks. On an average, the rats ran a mean (Mean ± SE) of 4.102 ± 0.747 km/day and consumed significantly more food as compared to sedentary controls (P < 0.001) in order to meet their increased caloric requirement. Mean plasma insulin (P < 0.001) and FFA (P < 0.006) concentrations were lower in the exercise-trained rats as compared to sedentary controls. Mean steady state plasma insulin (SSPI) and glucose (SSPG) concentrations were not significantly different in sedentary control rats as compared to exercise-trained animals. Plantaris PGC-1α protein expression increased significantly from a 1.11 ± 0.12 in the sedentary rats to 1.74 ± 0.09 in exercising rats (P < 0.001). However, exercise had no effect on PGC-1α protein content in either soleus muscle or liver tissue. These results indicate that exercise training selectively up regulates the PGC-1α protein expression in high-oxidative fast skeletal muscle type such as plantaris muscle. Conclusion These data suggest that PGC-1α most likely plays a restricted role in exercise-mediated improvements in insulin resistance (sensitivity) and lowering of circulating FFA levels.
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To explore the molecular pathways underlying thiazolidinediones effects on pancreatic islets in conditions mimicking normo- and hyperglycemia, apoptosis rate and transcriptional response to Pioglitazone at both physiological and supraphysiological glucose concentrations were evaluated. Adult rat islets were cultured at physiological (5.6 mM) and supraphysiological (23 mM) glucose concentrations in presence of 10 μM Pioglitazone or vehicle. RNA expression profiling was evaluated with the PancChip 13k cDNA microarray after 24-h, and expression results for some selected genes were validated by qRT-PCR. The effects of Pioglitazone were investigated regarding apoptosis rate after 24-, 48- and 72-h. At 5.6 mM glucose, 101 genes were modulated by Pioglitazone, while 1,235 genes were affected at 23 mM glucose. Gene networks related to lipid metabolism were identified as altered by Pioglitazone at both glucose concentrations. At 23 mM glucose, cell cycle and cell death pathways were significantly regulated as well. At 5.6 mM glucose, Pioglitazone elicited a transient reduction in islets apoptosis rate while at 23 mM, Bcl2 expression was reduced and apoptosis rate was increased by Pioglitazone. Our data demonstrate that the effect of Pioglitazone on gene expression profile and apoptosis rate depends on the glucose concentration. The modulation of genes related to cell death and the increased apoptosis rate observed at supraphysiological glucose concentration raise concerns about Pioglitazone’s direct effects in conditions of hyperglycemia and reinforce the necessity of additional studies designed to evaluate TZDs effects on the preservation of β-cell function in situations where glucotoxicity might be more relevant than lipotoxicity.
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Abstract Background Advanced glycation end products (AGE) alter lipid metabolism and reduce the macrophage expression of ABCA-1 and ABCG-1 which impairs the reverse cholesterol transport, a system that drives cholesterol from arterial wall macrophages to the liver, allowing its excretion into the bile and feces. Oxysterols favors lipid homeostasis in macrophages and drive the reverse cholesterol transport, although the accumulation of 7-ketocholesterol, 7alpha- hydroxycholesterol and 7beta- hydroxycholesterol is related to atherogenesis and cell death. We evaluated the effect of glycolaldehyde treatment (GAD; oxoaldehyde that induces a fast formation of intracellular AGE) in macrophages overloaded with oxidized LDL and incubated with HDL alone or HDL plus LXR agonist (T0901317) in: 1) the intracellular content of oxysterols and total sterols and 2) the contents of ABCA-1 and ABCG-1. Methods Total cholesterol and oxysterol subspecies were determined by gas chromatography/mass spectrometry and HDL receptors content by immunoblot. Results In control macrophages (C), incubation with HDL or HDL + T0901317 reduced the intracellular content of total sterols (total cholesterol + oxysterols), cholesterol and 7-ketocholesterol, which was not observed in GAD macrophages. In all experimental conditions no changes were found in the intracellular content of other oxysterol subspecies comparing C and GAD macrophages. GAD macrophages presented a 45% reduction in ABCA-1 protein level as compared to C cells, even after the addition of HDL or HDL + T0901317. The content of ABCG-1 was 36.6% reduced in GAD macrophages in the presence of HDL as compared to C macrophages. Conclusion In macrophages overloaded with oxidized LDL, glycolaldehyde treatment reduces the HDL-mediated cholesterol and 7-ketocholesterol efflux which is ascribed to the reduction in ABCA-1 and ABCG-1 protein level. This may contribute to atherosclerosis in diabetes mellitus.
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Abstract Background Apolipoprotein E (apoE) is a key component of the lipid metabolism. Polymorphisms at the apoE gene (APOE) have been associated with cardiovascular disease, lipid levels and lipid-lowering response to statins. We evaluated the effects on APOE expression of hypercholesterolemia, APOE ε2/ε3/ε4 genotypes and atorvastatin treatment in Brazilian individuals. The relationship of APOE genotypes and plasma lipids and atorvastatin response was also tested in this population. Methods APOE ε2/ε3/ε4 and plasma lipids were evaluated in 181 normolipidemic (NL) and 181 hypercholesterolemic (HC) subjects. HC individuals with indication for lowering-cholesterol treatment (n = 141) were treated with atorvastatin (10 mg/day/4-weeks). APOE genotypes and APOE mRNA in peripheral blood mononuclear cells (PBMC) were analyzed by TaqMan real time PCR. Results HC had lower APOE expression than NL group (p < 0.05) and individuals with low APOE expression showed higher plasma total and LDL cholesterol and apoB, as well as higher apoAI (p < 0.05). Individuals carrying ε2 allele have reduced risk for hypercholesterolemia (OR: 0.27, 95% I.C.: 0.08-0.85, p < 0.05) and NL ε2 carriers had lower total and LDL cholesterol and apoB levels, and higher HDL cholesterol than non-carriers (p < 0.05). APOE genotypes did not affect APOE expression and atorvastatin response. Atorvastatin treatment do not modify APOE expression, however those individuals without LDL cholesterol goal achievement after atorvastatin treatment according to the IV Brazilian Guidelines for Dyslipidemia and Atherosclerosis Prevention had lower APOE expression than patients with desirable response after the treatment (p < 0.05). Conclusions APOE expression in PBMC is modulated by hypercholesterolemia and the APOE mRNA level regulates the plasma lipid profile. Moreover the expression profile is not modulated neither by atorvastatin nor APOE genotypes. In our population, APOE ε2 allele confers protection against hypercholesterolemia and a less atherogenic lipid profile. Moreover, low APOE expression after treatment of patients with poor response suggests a possible role of APOE level in atorvastatin response.
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We examined the capacity of high-intensity intermittent training (HI-IT) to facilitate the delivery of lipids to enzymes responsible for oxidation, a task performed by the carnitine palmitoyl transferase (CPT) system in the rat gastrocnemius muscle. Male adult Wistar rats (160-250 g) were randomly distributed into 3 groups: sedentary (Sed, N = 5), HI-IT (N = 10), and moderate-intensity continuous training (MI-CT, N = 10). The trained groups were exercised for 8 weeks with a 10% (HI-IT) and a 5% (MI-CT) overload. The HI-IT group presented 11.8% decreased weight gain compared to the Sed group. The maximal activities of CPT-I, CPT-II, and citrate synthase were all increased in the HI-IT group compared to the Sed group (P < 0.01), as also was gene expression, measured by RT-PCR, of fatty acid binding protein (FABP; P < 0.01) and lipoprotein lipase (LPL; P < 0.05). Lactate dehydrogenase also presented a higher maximal activity (nmol·min-1·mg protein-1) in HI-IT (around 83%). We suggest that 8 weeks of HI-IT enhance mitochondrial lipid transport capacity thus facilitating the oxidation process in the gastrocnemius muscle. This adaptation may also be associated with the decrease in weight gain observed in the animals and was concomitant to a higher gene expression of both FABP and LPL in HI-IT, suggesting that intermittent exercise is a "time-efficient" strategy inducing metabolic adaptation.
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Hereditary hemochromatosis (HH) is an autosomal recessive disorder classically related to HFE mutations. However, since 1996, it is known that HFE mutations explain about 80% of HH cases, with the remaining around 20% denominated non-HFE hemochromatosis. Nowadays, four main genes are implicated in the pathophysiology of clinical syndromes classified as non-HFE hemochromatosis: hemojuvelin (HJV, type 2Ajuvenile HH), hepcidin (HAMP, type 2B juvenile HH), transferrin receptor 2 (TFR2, type 3 HH) and ferroportin (SLC40A1, type 4 HH). The aim of this review is to explore molecular, clinical and management aspects of non-HFE hemochromatosis.
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Die neuronale Signalübertragung beruht auf dem synaptischen Vesikelzyklus, der durch das koordinierte Zusammenspiel von circa 400 verschiedenen Proteinen reguliert wird. Eines der Hauptproteine des synaptischen Vesikels ist Synaptophysin (SYP), das zu den tetraspan vesicle membrane proteins (TVPs) gehört. Es wird vermutet, dass es zahlreiche Funktionen der Exo- und Endozytose moduliert, wenngleich die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen bisher größtenteils unverstanden sind. Ziel der Arbeit war daher die Identifizierung von Interaktionspartnern von SYP, um zum Verständnis der vielen ungeklärten Prozesse im synaptischen Vesikelzyklus beizutragen. Mit dem Split-Ubiquitin Yeast Two-Hybrid System, das eine direkte in vivo Interaktion von Membranproteinen erlaubt, konnten in der vorliegenden Arbeit bekannte, aber auch neue SYP-Bindungspartner identifiziert werden. Ein bekannter Interaktionspartner war Synaptobrevin2 (SYB2), das zu den stärksten im Split-Ubiquitin Y2H System identifizierten Bindeproteinen zählt. Zu den neuen starken SYP-Interaktionspartnern gehören die TVPs Synaptogyrin3 (SYNGR3) und SCAMP1. Somit konnten erstmals heterophile Interaktionen zwischen den verschiedenen TVP-Genfamilien nachgewiesen werden, die für eine universelle Funktion der TVPs sprechen. Die Validierung der im Split-Ubiquitin Y2H System ermittelten Interaktionspartner wurde auf eine Auswahl von Proteinen beschränkt, die vermutlich am synaptischen Vesikelzyklus beteiligt sind. Dabei konnte eine immunhistologische Kolokalisierung von SYP mit SYB2, SYNGR3, SCAMP1, Stathmin-like3 (STMN3), Rho family GTPase2 (RND2), Phospholipid transfer protein, Vesicle transport through interaction with t-SNAREs 1B homolog, Arfaptin2 und Profilin1 in den Synapsen-reichen Schichten der Retina beobachtet werden. Die SYP/SYB2- und SYP/SYNGR3-Komplexe konnten zudem sowohl aus Synaptosomen-Lysat als auch aus cDNA-transfizierten Epithelzellen koimmunpräzipitiert werden, wohingegen dies für die anderen Interaktionspartner nicht gelang. Da Koimmunpräzipitation die Struktur der Proteine durch Solubilisierung mit Detergenzien beeinflusst, wurden die in der Hefe beobachteten Interaktionen noch mittels Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfer überprüft, mit dem Proteinwechselwirkungen in der nativen Umgebung nachgewiesen werden können. Ein positives FRET-Signal konnte für SYP mit SYB2, SYP, SYNGR3, SCAMP1, STMN3, RND2 und Arfaptin2 detektiert werden, lediglich für SYP mit Phospholipase D4 (PLD4) gelang dieser Nachweis nicht. Ferner zeigten FRET-Analysen von Synaptophysin-Mutanten, dass der zytoplasmatische C-Terminus für die Interaktion mit zytoplasmatischen und membranassoziierten Proteinen benötigt wird. Durch in vivo FRET-Studien mit der SH2-Domäne der Src-Kinase, die an phosphorylierte Tyrosine bindet, konnte eine Tyrosin-Phosphorylierung des zytoplasmatischen C-Terminus von Synaptophysin und von Synaptogyrin3 detektiert werden. Viele der neu identifizierten Synaptophysin-Interaktionspartner sind im Lipid-Metabolismus involviert. Vermutlich rekrutiert der zytoplasmatische und durch Phosphorylierung modifizierbare C-Terminus diese Partner in spezifische Lipoproteindomänen, die an der Feinabstimmung der synaptischen Vesikelendo- und -exozytose beteiligt sind.
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Ein discoidales Lipoprotein aus dem Polychaeten Nereis virens (Annelida) wurde eingehend charakterisiert. Im Vordergrund standen dabei die transportierten Lipide, sowie die Ultrastruktur des Partikels. Das Nereis-Lipoprotein besitzt eine für Invertebraten atypische Lipidzusammensetzung: Außer den Phospholipiden gibt es keine klar dominierende Lipidklasse. Die Charakterisierung der Apolipoproteine zeigt Gemeinsamkeiten mit den Apolipophorinen der Insekten: Wie diese besitzt das Nereis-Lipoprotein zwei Apolipoproteine, die in einer 1:1-Stöchiometrie angeordnet sind. Das größere Protein (ApoNvLp I) ist dabei stärker zum wässrigen Medium exponiert ist als das kleinere (ApoNvLp II). Beide Proteinuntereinheiten sind N-glycosyliert. ApoNvLp II ist zusätzlich noch O-glycosyliert. Bei den Sekundärstrukturen dominieren β-Strukturen (35%) gegenüber α-Helices (14%); 28% waren ungeordnete Strukturen. Die Masse wurde mit verschiedenen Methoden bestimmt: sie liegt zwischen ~800 kDa (Gelfiltration) und ~860 kDa (Analytische Ultrazentrifugation). Der Sedimentationskoeffizient beträgt 9,7 S. Der zelluläre Lipoproteinrezeptor wurde aus einer großen Anzahl von Zellen und Geweben isoliert. Die biochemische Charakterisierung des Rezeptormoleküls zeigte es als ein monomeres, integrales, N- und O-glycosyliertes Membranprotein mit einer Masse von ~114 kDa. Die Bindungscharakteristika (Abhängigkeit von Ca2+, Disulfidbrücken) weisen es als Mitglied der LDLR-Superfamilie aus. In vitro-Inkubationsversuche mit fluoreszenzmarkierten Lipoproteinen zeigten die Aufnahme sowohl in Oocyten als auch in freie Coelomzellen (Elaeocyten) sowie in Spermatogonien- und Tetradenstadien. Auffällig war, dass die Lipide zusammen mit den Apolipoproteinen in die Dottergranula der Eizellen eingelagert wurden und nicht direkt in die Lipidtropfen. Auch bei den Elaeocyten wurden die Lipide nicht direkt in den Lipidtropfen eingelagert. Intakte Lipoproteine konnten per Dichtegradienten-Ultrazentrifugation nur aus Spermatogonien isoliert werden. Die isolierten Lipoproteine hatten die gleiche ‚Morphologie’ wie die aus der Coelomflüssigkeit isolierten, zeigten jedoch sehr viele Peptidfragmente im SDS-Gel, was auf eine beginnende Degradation hinweist. Es wird ein Modell für den Lipidtransport in Nereis virens vorgeschlagen, bei dem den Elaeocyten eine entscheidende Rolle im Lipidstoffwechsel zufällt.
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Physiologically during puberty and adolescence, when juvenile acne usually appears, the response to a glucose load is increased if compared to the one observed in adult and at pre-pubertal age, while insulin sensitivity is reduced. Insulin is a hormone that acts at different levels along the axis which controls the sex hormones. It increases the release of LH and FSH by pituitary gland, stimulates the synthesis of androgens in the gonads and stimulates the synthesis of androgenic precursors in adrenal glands. Finally, it acts in the liver by inhibiting the synthesis of Sex Hormone Binding Globulin (SHBG). Insulin is also able to act directly on the production of sebum and amplify the effects of Iinsulin Growth Factor-1 in the skin, inhibiting the synthesis of its binding protein (IGF Binding Protein-1). In female subjects with acne and Polycystic Ovary Syndrome (PCOS) insulin resistance is a well known pathogenetic factor, while the relationship between acne and insulin resistance has been poorly investigated in males so far. The purpose of this study is to investigate the correlation between insulin resistance and acne in young males who do not respond to common therapies. Clinical and biochemical parameters of glucose, lipid metabolism, androgens and IGF-1 were evaluated. Insulin resistance was estimated by Homeostasis Model assessment (HOMA-IR) and Oral Glucose Tolerance Test was also performed. We found that subjects with acne had higher Sistolic and Diastolic Blood Pressure, Waist/Hip Ratio, Waist Circumference, 120' OGTT serum insulin and serum IGF-1 and lower HDL-cholesterol than subjects of comparable age and gender without acne. The results thus obtained confirmed what other authors have recently reported about a metabolic imbalance in young males with acne. Furthermore, these results support the hypothesis that insulin resistance might play an important role in the pathogenesis of treatment-resistant acne in males.
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Eine der Hauptursachen für unerwünschte oder reduzierte Wirkungen von Medikamenten ist die Induktion von Enzymen und Transportern des Medikamentenstoffwechsels. Diese Induktion stellt ursprünglich eine physiologische Reaktion auf die Aufnahme von potentiell schädlichen Fremdstoffen aus der Umwelt dar und sichert so die Gesundheit und Fortpflanzungsfähigkeit von Lebewesen. Beim Menschen sowie anderen Säugetieren werden Fremdstoffe hauptsächlich von den nukleären Rezeptoren PXR und CAR in der Leber und im Dünndarm detektiert. Zu den Medikamenten, welche über PXR und CAR wirken, gehören unter anderem Antikonvulsiva, Statine, antiretrovirale Medikamente, Glucocorticoide sowie Antimykotika. Die durch Fremdstoffe aktivierten Transkriptionsfaktoren PXR und CAR steigern die Menge der Enzyme und Transporter des Fremdstoffmetabolismus. Hierzu zählen vor allem die Cytochrom P450-Enzyme (Cyp-Enzyme) mit breitem Substratspektrum oder der Transporter MDR1, welcher eine Vielzahl von Substraten über Membranen transportiert. Durch die Biotransformation werden die induzierenden, lipophilen Substanzen so modifiziert, dass sie leichter über den Urin oder die Galle ausgeschieden werden können. \r\nDie Dauer der Induktion sollte auf die Zeit der Fremdstoffexposition beschränkt sein, um Störungen des endogenen Stoffwechsels zu vermindern. In dieser Arbeit werden jedoch Hinweise auf dauerhafte und sogar generationsübergreifende Effekte von Medikamenten in Mäusen geliefert. Nachkommen von Müttern, welche bereits vor ihrer Verpaarung einmalig mit TCPOBOP, einem Liganden des murinen CAR, injiziert wurden, hatten eine ungefähr 100-fach gesteigerte Genexpression von Cyp2b10. Auch gab es Expressionsänderungen von Genen, deren Produkte eine Rolle im Lipidstoffwechsel sowie bei Immunkrankheiten spielen. Eine Hochdurchsatz-RNA-Sequenzierung der injizierten Elterngeneration ergab außerdem dauerhafte Expressionsveränderungen anderer Gene des Medikamentenstoffwechsels sowie von Genen mit Verbindung zum Energiemetabolismus. \r\nBerücksichtigt man die enge evolutionäre Verwandtschaft der nukleären Rezeptoren CAR und PXR, sind Langzeitveränderungen auch für PXR möglich und wurden im Verlauf dieser Arbeit ebenfalls untersucht. Eine Hochdurchsatz-Sequenzierung ergab für Mäuse, welche mit dem PXR-Aktivator PCN induziert wurden, dass selbst noch drei Monate nach der Exposition Gene verändert exprimiert waren, welche im Zusammenhang mit Lebernekrosen stehen. Bei Nachkommen von PCN-injizierten Müttern wurden Gene unterschiedlich exprimiert, welche eine Rolle bei der Energiehomöostase sowie im Glukosestoffwechsel spielen. Im Erwachsenenalter sind bei diesen Nachkommen darüber hinaus noch Gene unterschiedlich exprimiert, deren Produkte eine Funktion in der Immunantwort haben. \r\nDa Erwachsene aufgrund ihrer Lebensdauer sowie der absoluten Krankheitshäufigkeit wesentlich öfter Kontakt mit Fremdstoffen haben, war medizinisch von besonderem Interesse, ob anhaltende Genexpressionsänderungen auch bei Erwachsenen zu beobachten sind. So konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden, dass auch einmalig exponierte Adulttiere Gene dauerhaft verändert exprimieren und die Veränderungen im Medikamentenstoffwechsel an die nächste Generation übertrugen. \r\n\r\nBisher sind klinische Studien zur Risikobewertung von Medikamenten (Pharmakovigilanz) nicht generationsübergreifend angelegt. Diese Arbeit gibt Anstöße dafür, dass dies in Zukunft für viel mehr Medikamente notwendig werden könnte. Neben Veränderungen im Medikamentenstoffwechsel ergeben sich Nebenwirkungen von PXR- und CAR-Liganden vor allem aus ihrer Beteiligung an endogenen Stoffwechselwegen. Nach Aktivierung von CAR, welcher viele metabolische Stoffwechselwege steuert, treten beispielsweise Störungen des Energiestoffwechsels auf. Ein tieferes Verständnis der Rezeptoraktivität von CAR samt einer gezielten Modulierung seiner Aktivität würde wichtige Beiträge zum Verständnis der Regulation des Fremdstoffmetabolismus sowie der Entstehung von Nebenwirkungen durch eine Behandlung mit CAR-Liganden leisten. Dauerhafte Veränderungen endogener Stoffwechselwege könnten dann möglicherweise über eine pharmakologische Modulierung der CAR-Aktivität reduziert werden. \r\nZu diesem Zweck wurden im Verlauf dieser Arbeit die CAR-Rezeptoren der Amphibien (Xenopus tropicalis, Xenopus laevis) und Reptilien (Anolis carolinensis) erstmals kloniert, als Proteine exprimiert und charakterisiert. Vergleiche zwischen Tierarten ermöglichen ein besseres Verständnis von humanen Proteinen. Funktionelle Analysen ergaben Ähnlichkeiten des Xenopus laevis-CAR mit dem PXR der Säugetiere: eine niedrige basale Aktivität sowie eine starke Induzierbarkeit durch Liganden. In weiteren funktionellen Analysen wurden die Determinanten der basalen Aktivität des Xenopus laevis-CAR untersucht. Die basale Aktivität war nicht abhängig von der subzellulären Lokalisation, sondern ergab sich aus der Proteinstruktur, welche nur beim CAR der Landvertebraten in einer aktiven Konformation fixiert ist. Ähnlich dem PXR der Säugetiere besitzt CAR der Amphibien eine Aktivierungsdomäne, welche erst durch Ligandenbindung in eine aktive Konformation gebracht wird. Mutationen einzelner Aminosäuren zum jeweils humanen Homolog erhöhten die basale Aktivität des Xenopus laevis-CAR auf die des humanen Rezeptors. Diese Mutanten mit erhöhter basalen Aktivität zeigten eine verstärkte Interaktion mit dem Kofaktor PGC-1a, einem Regulator des Energiestoffwechsels bei Säugetieren. Die hepatischen Zielgene des CAR der Amphibien überlappen zum Teil mit den humanen Zielgenen und spielen ebenfalls eine Rolle im Energiestoffwechsel.
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Consumption of simple carbohydrates has markedly increased over the past decades, and may be involved in the increased prevalence in metabolic diseases. Whether an increased intake of fructose is specifically related to a dysregulation of glucose and lipid metabolism remains controversial. We therefore compared the effects of hypercaloric diets enriched with fructose (HFrD) or glucose (HGlcD) in healthy men. Eleven subjects were studied in a randomised order after 7 d of the following diets: (1) weight maintenance, control diet; (2) HFrD (3.5 g fructose/kg fat-free mass (ffm) per d, +35 % energy intake); (3) HGlcD (3.5 g glucose/kg ffm per d, +35 % energy intake). Fasting hepatic glucose output (HGO) was measured with 6,6-2H2-glucose. Intrahepatocellular lipids (IHCL) and intramyocellular lipids (IMCL) were measured by 1H magnetic resonance spectroscopy. Both fructose and glucose increased fasting VLDL-TAG (HFrD: +59 %, P < 0.05; HGlcD: +31 %, P = 0.11) and IHCL (HFrD: +52 %, P < 0.05; HGlcD: +58 %, P = 0.06). HGO increased after both diets (HFrD: +5 %, P < 0.05; HGlcD: +5 %, P = 0.05). No change was observed in fasting glycaemia, insulin and alanine aminotransferase concentrations. IMCL increased significantly only after the HGlcD (HFrD: +24 %, NS; HGlcD: +59 %, P < 0.05). IHCL and VLDL-TAG were not different between hypercaloric HFrD and HGlcD, but were increased compared to values observed with a weight maintenance diet. However, glucose led to a higher increase in IMCL than fructose.