Digestion of Streptococcus pneumoniae cell walls with its major peptidoglycan hydrolase releases branched stem peptides carrying proinflammatory activity.

The peptidoglycan of Gram-positive bacteria is known to trigger cytokine release from peripheral blood mononuclear cells (PBMCs). However, it requires 100-1000 times more Gram-positive peptidoglycan than Gram-negative lipopolysaccharide to release the same amounts of cytokines from target cells. Thus, either peptidoglycan is poorly active or only part of it is required for PBMC activation. To test this hypothesis, purified Streptococcus pneumoniae walls were digested with their major autolysin N-acetylmuramoyl-L-alanine amidase, and/or muramidase. Solubilized walls were separated by reverse phase high pressure chromatography. Individual fractions were tested for their PBMC-stimulating activity, and their composition was determined. Soluble components had a Mr between 600 and 1500. These primarily comprised stem peptides cross-linked to various extents. Simple stem peptides (Mr <750) were 10-fold less active than undigested peptidoglycan. In contrast, tripeptides (Mr >1000) were >/=100-fold more potent than the native material. One dipeptide (inactive) and two tripeptides (active) were confirmed by post-source decay analysis. Complex branched peptides represented </=2% of the total material, but their activity (w/w) was almost equal to that of LPS. This is the first observation suggesting that peptidoglycan stem peptides carry high tumor necrosis factor-stimulating activity. These types of structures are conserved among Gram-positive bacteria and will provide new material to help elucidate the mechanism of peptidoglycan-induced inflammation.

Peroxisomal and microsomal lipid pathways associated with resistance to hepatic steatosis and reduced pro-inflammatory state.

Accumulation of fat in the liver increases the risk to develop fibrosis and cirrhosis and is associated with development of the metabolic syndrome. Here, to identify genes or gene pathways that may underlie the genetic susceptibility to fat accumulation in liver, we studied A/J and C57Bl/6 mice that are resistant and sensitive to diet-induced hepatosteatosis and obesity, respectively. We performed comparative transcriptomic and lipidomic analysis of the livers of both strains of mice fed a high fat diet for 2, 10, and 30 days. We found that resistance to steatosis in A/J mice was associated with the following: (i) a coordinated up-regulation of 10 genes controlling peroxisome biogenesis and β-oxidation; (ii) an increased expression of the elongase Elovl5 and desaturases Fads1 and Fads2. In agreement with these observations, peroxisomal β-oxidation was increased in livers of A/J mice, and lipidomic analysis showed increased concentrations of long chain fatty acid-containing triglycerides, arachidonic acid-containing lysophosphatidylcholine, and 2-arachidonylglycerol, a cannabinoid receptor agonist. We found that the anti-inflammatory CB2 receptor was the main hepatic cannabinoid receptor, which was highly expressed in Kupffer cells. We further found that A/J mice had a lower pro-inflammatory state as determined by lower plasma levels and IL-1β and granulocyte-CSF and reduced hepatic expression of their mRNAs, which were found only in Kupffer cells. This suggests that increased 2-arachidonylglycerol production may limit Kupffer cell activity. Collectively, our data suggest that genetic variations in the expression of peroxisomal β-oxidation genes and of genes controlling the production of an anti-inflammatory lipid may underlie the differential susceptibility to diet-induced hepatic steatosis and pro-inflammatory state.

Microsomal triglyceride transfer protein promotes the secretion of Xenopus laevis vitellogenin A1.

Vitellogenins (Vtg) are ancient lipid transport and storage proteins and members of the large lipid transfer protein (LLTP) gene family, which includes insect apolipophorin II/I, apolipoprotein B (apoB), and the microsomal triglyceride transfer protein (MTP). Lipidation of Vtg occurs at its site of synthesis in vertebrate liver, insect fat body, and nematode intestine; however, the mechanism of Vtg lipid acquisition is unknown. To explore whether Vtg biogenesis requires the apoB cofactor and LLTP family member, MTP, Vtg was expressed in COS cells with and without coexpression of the 97-kDa subunit of human MTP. Expression of Vtg alone gave rise to a approximately 220-kDa apoprotein, which was predominantly confined to an intracellular location. Coexpression of Vtg with human MTP enhanced Vtg secretion by 5-fold, without dramatically affecting its intracellular stability. A comparison of wild type and a triglyceride transfer-defective form of MTP revealed that both were capable of promoting Vtg secretion, whereas only wild type MTP could promote the secretion of apoB41 (amino-terminal 41% of apoB). These studies demonstrate that the biogenesis of Vtg is MTP-dependent and that MTP is the likely ancestral member of the LLTP gene family.

Liver kidney microsomal type 1 antibodies reduce the CYP2D6 activity in patients with chronic hepatitis C virus infection.

Liver kidney microsomal type 1 (LKM-1) antibodies have been shown to decrease the CYP2D6 activity in vitro and are present in a minority of patients with chronic hepatitis C infection. We investigated whether LKM-1 antibodies might reduce the CYP2D6 activity in vivo. All patients enrolled in the Swiss Hepatitis C Cohort Study and tested for LKM-1 antibodies were assessed (n = 1723): 10 eligible patients were matched with patients without LKM-1 antibodies. Patients were genotyped for CYP2D6 variants to exclude individuals with a poor metabolizer genotype. CYP2D6 activity was measured by a specific substrate using the dextromethorphan/dextrorphan metabolic ratio to classify patients into four activity phenotypes. All patients had a CYP2D6 extensive metabolizer genotype. The observed phenotype was concordant with the CYP2D6 genotype in most LKM-negative patients, whereas only three LKM-1 positive patients had a concordant phenotype (six presented an intermediate and one a poor metabolizer phenotype). The median DEM/DOR ratio was sixfold higher in LKM-1 positive than in LKM-1 negative patients (0.096 vs. 0.016, P = 0.004), indicating that CYP2D6 metabolic function was significantly reduced in the presence of LKM-1 antibodies. In chronic hepatitis C patients with LKM-1 antibodies, the CYP2D6 metabolic activity was on average reduced by 80%. The impact of LKM-1 antibodies on CYP2D6-mediated drug metabolism pathways warrants further translational studies.

Fatty acid amide hydrolase deficiency enhances intraplaque neutrophil recruitment in atherosclerotic mice.

OBJECTIVE: Endocannabinoid levels are elevated in human and mouse atherosclerosis, but their causal role is not well understood. Therefore, we studied the involvement of fatty acid amide hydrolase (FAAH) deficiency, the major enzyme responsible for endocannabinoid anandamide degradation, in atherosclerotic plaque vulnerability. METHODS AND RESULTS: We assessed atherosclerosis in apolipoprotein E-deficient (ApoE(-/-)) and ApoE(-/-)FAAH(-/-) mice. Before and after 5, 10, and 15 weeks on high-cholesterol diet, we analyzed weight, serum cholesterol, and endocannabinoid levels, and atherosclerotic lesions in thoracoabdominal aortas and aortic sinuses. Serum levels of FAAH substrates anandamide, palmitoylethanolamide (PEA), and oleoylethanolamide (OEA) were 1.4- to 2-fold higher in case of FAAH deficiency. ApoE(-/-)FAAH(-/-) mice had smaller plaques with significantly lower content of smooth muscle cells, increased matrix metalloproteinase-9 expression, and neutrophil content. Circulating and bone marrow neutrophil counts were comparable between both genotypes, whereas CXC ligand1 levels were locally elevated in aortas of FAAH-deficient mice. We observed enhanced recruitment of neutrophils, but not monocytes, to large arteries of ApoE(-/-) mice treated with FAAH inhibitor URB597. Spleens of ApoE(-/-)FAAH(-/-) mice had reduced CD4+FoxP3+regulatory T-cell content, and in vitro stimulation of splenocytes revealed significantly elevated interferon-γ and tumor necrosis factor-α production in case of FAAH deficiency. CONCLUSIONS: Increased anandamide and related FAAH substrate levels are associated with the development of smaller atherosclerotic plaques with high neutrophil content, accompanied by an increased proinflammatory immune response.

Strigolactone Promotes Degradation of DWARF14, an α/β Hydrolase Essential for Strigolactone Signaling in Arabidopsis.

Strigolactones (SLs) are phytohormones that play a central role in regulating shoot branching. SL perception and signaling involves the F-box protein MAX2 and the hydrolase DWARF14 (D14), proposed to act as an SL receptor. We used strong loss-of-function alleles of the Arabidopsis thaliana D14 gene to characterize D14 function from early axillary bud development through to lateral shoot outgrowth and demonstrated a role of this gene in the control of flowering time. Our data show that D14 distribution in vivo overlaps with that reported for MAX2 at both the tissue and subcellular levels, allowing physical interactions between these proteins. Our grafting studies indicate that neither D14 mRNA nor the protein move over a long range upwards in the plant. Like MAX2, D14 is required locally in the aerial part of the plant to suppress shoot branching. We also identified a mechanism of SL-induced, MAX2-dependent proteasome-mediated degradation of D14. This negative feedback loop would cause a substantial drop in SL perception, which would effectively limit SL signaling duration and intensity.

Characterization of PhlG, a hydrolase that specifically degrades the antifungal compound 2,4-diacetylphloroglucinol in the biocontrol agent Pseudomonas fluorescens CHA0.

The potent antimicrobial compound 2,4-diacetylphloroglucinol (DAPG) is a major determinant of biocontrol activity of plant-beneficial Pseudomonas fluorescens CHA0 against root diseases caused by fungal pathogens. The DAPG biosynthetic locus harbors the phlG gene, the function of which has not been elucidated thus far. The phlG gene is located upstream of the phlACBD biosynthetic operon, between the phlF and phlH genes which encode pathway-specific regulators. In this study, we assigned a function to PhlG as a hydrolase specifically degrades DAPG to equimolar amounts of mildly toxic monoacetylphloroglucinol (MAPG) and acetate. DAPG added to cultures of a DAPG-negative DeltaphlA mutant of strain CHA0 was completely degraded, and MAPG was temporarily accumulated. In contrast, DAPG was not degraded in cultures of a DeltaphlA DeltaphlG double mutant. To confirm the enzymatic nature of PhlG in vitro, the protein was histidine tagged, overexpressed in Escherichia coli, and purified by affinity chromatography. Purified PhlG had a molecular mass of about 40 kDa and catalyzed the degradation of DAPG to MAPG. The enzyme had a kcat of 33 s(-1) and a Km of 140 microM at 30 degrees C and pH 7. The PhlG enzyme did not degrade other compounds with structures similar to DAPG, such as MAPG and triacetylphloroglucinol, suggesting strict substrate specificity. Interestingly, PhlG activity was strongly reduced by pyoluteorin, a further antifungal compound produced by the bacterium. Expression of phlG was not influenced by the substrate DAPG or the degradation product MAPG but was subject to positive control by the GacS/GacA two-component system and to negative control by the pathway-specific regulators PhlF and PhlH.

Structural organization of alpha-subunit from purified and microsomal toad kidney (Na+ + K+)-ATPase as assessed by controlled trypsinolysis

The membrane organization of the alpha-subunit of purified (Na+ + K+)-ATPase ((Na+ + K+)-dependent adenosine triphosphate phosphorylase, EC 3.6.1.3) and of the microsomal enzyme of the kidney of the toad Bufo marinus was compared by using controlled trypsinolysis. With both enzyme preparations, digestions performed in the presence of Na+ yielded a 73 kDa fragment and in the presence of K+ a 56 kDa, a 40 kDa and small amounts of a 83 kDa fragment from the 96 kDa alpha-subunit. In contrast to mammalian preparations (Jørgensen, P.L. (1975) Biochim. Biophys. Acta 401, 399-415), trypsinolysis of the purified amphibian enzyme led to a biphasic loss of (Na+ + K+)-ATPase activity in the presence of both Na+ and K+. These data could be correlated with an early rapid cleavage of 3 kDa from the alpha-subunit in both ionic conditions and a slower degradation of the remaining 93 kDa polypeptide. On the other hand, in the microsomal enzyme, a 3 kDa shift of the alpha-subunit could only be produced in the presence of Na+. Our data indicate that (1) purification of the amphibian enzyme with detergent does not influence the overall topology of the alpha-subunit but produces a distinct structural alteration of its N-terminus and (2) the amphibian kidney enzyme responds to cations with similar conformational transitions as the mammalian kidney enzyme. In addition, anti alpha-serum used on digested enzyme samples revealed on immunoblots that the 40 kDa fragment was better recognized than the 56 kDa fragment. It is concluded that the NH2-terminal of the alpha-subunit contains more antigenic sites than the COOH-terminal domain in agreement with the results of Farley et al. (Farley, R.A., Ochoa, G.T. and Kudrow, A. (1986) Am. J. Physiol. 250, C896-C906).

Inhibition of rat microsomal lipid peroxidation by the oral administration of D002

The effect of D002, a defined mixture of higher primary alcohols purified from bee wax, on in vivo and in vitro lipid peroxidation was studied. The extent of lipid peroxidation was measured on the basis of the levels of thiobarbituric acid reactive substances (TBARS). When D002 (5-100 mg/kg body weight) was administered orally to rats for two weeks, a partial inhibition of the in vitro enzymatic and non-enzymatic lipid peroxidation was observed in liver and brain microsomes. Maximal protection (46%) occurred at a dose of 25 mg/kg. D002 behaved differently depending on both the presence of NADPH and the integrity of liver microsomes, which suggests that under conditions where microsomal metabolism was favored the protective effect of D002 was increased. D002 (25 mg/kg) also completely inhibited carbon tetrachloride- and toluene-induced in vivo lipid peroxidation in liver and brain. Also, D002 significantly lowered in a dose-dependent manner the basal level of TBARS in liver (19-40%) and brain (28-44%) microsomes. We conclude that the oral administration of D002 (5, 25 and 100 mg/kg) for two weeks protected rat liver and brain microsomes against microsomal lipid peroxidation in vitro and in vivo. Thus, D002 could be useful as a dietary natural antioxidant supplement. More studies are required before these data can be extrapolated to the recommendation for the use of D002 as a dietary antioxidant supplement for humans.

Activity of liver microsomal enzymes during the chronic phase of murine schistosomiasis

The effects of schistosomiasis on microsomal enzymes were studied on post-infection day 90 when accumulated damage and fibrosis are most intense but granulomatous reaction around the eggs harbored in the liver is smaller than during the earlier phases. Swiss Webster (SW) and DBA/2 mice of either sex (N = 12 per sex per group) were infected with 100 Schistosoma mansoni cercariae on postnatal day 10 and killed on post-infection day 90. Cytochrome P-450 (CYP) concentration and alkoxyresorufin-O-dealkylases (EROD, MROD, BROD, and PROD), p-nitrophenol-hydroxylase (PNPH), coumarin-7-hydroxylase (COH), and UDP-glucuronosyltransferase (UGT) activities were measured in hepatic microsomes. Age-matched mice of the same sex and strain were used as controls. In S. mansoni-infected mice, CYP1A- and 2B-mediated activities (control = 100%) were reduced in SW (EROD: male (M) 36%, female (F) 38%; MROD: M 38%, F 39%; BROD: M 46%, F 19%; PROD: M 50%, F 28%) and DBA/2 mice (EROD: M 64%, F 58%; MROD: M 60%; BROD: F 49%; PROD: M 73%) while PNPH (CYP2E1) was decreased in SW (M 31%, F 38%) but not in DBA/2 mice. COH did not differ between infected and control DBA/2 and UGT, a phase-2 enzyme, was not altered by infection. In conclusion, chronic S. mansoni infection reduced total CYP content and all CYP-mediated activities evaluated in SW mice, including those catalyzed by CYP2E1 (PNPH), CYP1A (EROD, MROD) and 2B (BROD, PROD). In DBA/2 mice, however, CYP2A5- and 2E1-mediated activities remained unchanged while total CYP content and activities mediated by other CYP isoforms were depressed during chronic schistosomiasis.

Correlation between lactose absorption and the C/T-13910 and G/A-22018 mutations of the lactase-phlorizin hydrolase (LCT) gene in adult-type hypolactasia

The C/T-13910 mutation is the major factor responsible for the persistence of the lactase-phlorizin hydrolase (LCT) gene expression. Mutation G/A-22018 appears to be only in co-segregation with C/T-13910. The objective of the present study was to assess the presence of these two mutations in Brazilian individuals with and without lactose malabsorption diagnosed by the hydrogen breath test (HBT). Ten milk-tolerant and 10 milk-intolerant individuals underwent the HBT after oral ingestion of 50 g lactose (equivalent to 1 L of milk). Analyses for C/T-13910 and G/A-22018 mutations were performed using a PCR-based method. Primers were designed for this study based on the GenBank sequence. The CT/GA, CT/AA, and TT/AA genotypes (lactase persistence) were found in 10 individuals with negative HBT. The CC/GG genotype (lactase non-persistence) was found in 10 individuals, 9 of them with positive HBT results. There was a significant agreement between the presence of mutations in the LCT gene promoter and HBT results (kappa = -0.9, P < 0.001). The CT/AA genotype has not been described previously and seems to be related to lactase persistence. The present study showed a significant agreement between the occurrence of mutations G/A-22018 and C/T-13910 and lactose absorption in Brazilian subjects, suggesting that the molecular test used here could be proposed for the laboratory diagnosis of adult-type primary hypolactasia.

Regulation of microsomal prostaglandin E2 synthase-1 and 5-lipoxygenase-activating protein/5-lipoxygenase by 4-hydroxynonenal in human osteoarthritic chondrocytes

L’arthrose (OA) est une maladie dégénérative et multifactorielle caractérisée par une destruction de cartilage, une formation d’ostéophytes et une inflammation au niveau de la membrane synoviale. Le 4-hydroxynonénal (HNE), un produit final de la peroxydation lipidique, a été identifié récemment comme un facteur catabolique et un médiateur inflammatoire dans le cartilage arthrosique humain. Notre projet vise à étudier l’effet du HNE sur la régulation de la prostaglandine E2 synthase-1 microsomale (mPGES-1) et de la protéine activante 5-lipoxygénase (FLAP)/5-lipoxygénase (5-LOX) dans les chondrocytes arthrosiques humains. Lorsque les cellules sont traitées une seule fois avec 10 µM HNE, les résultats de Western blot et de PCR en temps réel montrent que l’expression de la cyclooxygénase-2 (COX-2) et de la mPGES-1 augmente de manière significative et atteint respectivement le maximum après 8 et 16 heures d’incubation puis diminue graduellement. Cependant, lorsque les cellules sont traitées plusieurs fois avec 10 µM HNE à 2 heures d’intervalle, l’expression de la COX-2 et de la mPGES-1 augmente en fonction du temps sans subir une baisse après 24 heures d’incubation. Le HNE induit l’activité du promoteur de la mPGES-1 via l’activation du facteur de transcription Egr-1. L’investigation de la 2ème voie du métabolisme de l’acide arachidonique, à savoir 5-LOX/FLAP, montre que le HNE induit l’expression de FLAP après 24 heures de stimulation et celle de 5-LOX seulement après 48 heures. Ceci semble survenir à l’étape de transcription au cours de laquelle HNE induit l’expression de l’ARNm et l’activité du promoteur du gène 5-LOX. Nous avons démontré aussi que le niveau de leukotriène B4 (LTB4) augmente et suit le même profil que celui de la 5-LOX. L’étude des mécanismes moléculaires susceptibles d’être impliqués dans la régulation de la 5-LOX/FLAP par le HNE montre que ce dernier stimule leur expression via l’action de prostaglandine E2 (PGE2) et du facteur de croissance transformant-beta 1 (TGF-β1). En conclusion, notre étude démontre que le HNE induit à court-terme d’incubation la voie de COX-2/mPGES-1 puis par la suite stimule celle de FLAP/5-LOX à long-terme d’incubation dans les chondrocytes arthrosiques humains. Ces résultats suggèrent que la mPGES-1 et 5-LOX/FLAP sont des potentielles cibles thérapeutiques intéressantes pour contrôler la production de PGE2 et LTB4 dans OA.

The role of Microsomal prostaglandin synthase-1 (mPGES-1) and Ephrin B2 in Scleroderma

La sclérodermie (sclérose systémique, ScS) est une maladie auto-immune du tissu conjonctif caractérisée  par  l’épaississement  de  la  peau,  l’apparition  spontanée de lésions cicatricielles, des maladies   des   vaisseaux   sanguins,   divers   degrés   d’inflammation,   en   association   avec   un   système   immunitaire hyperactif. La pathogénèse exacte de cette maladie est inconnue et aucun traitement approprié   n’est   disponible.   La fibrose est un élément distinctif de la maladie de ScS et est considérée   résulter   d’une   incapacité   à   mettre   fin   de   façon   appropriée   à   la   réponse   normale   de   réparation   des   plaies.   L’analyse   histologique   du   stade   initial   de   la   ScS   révèle   une   infiltration   périvasculaire de cellules mononucléaires dans le derme, associée à une synthèse accrue de collagène dans les fibroblastes environnants. Ainsi, la compréhension des moyens de contrôler le stade inflammatoire de la ScS pourrait être bénéfique pour contrôler la progression de la maladie peu après son apparition. La mPGES-1 est une enzyme inductible qui agit en aval de la cyclo- oxygénase (COX) pour catalyser spécifiquement la conversion de la prostaglandine (PG) H2 en PGE2. La mPGES-1  joue  un  rôle  clé  dans  l’inflammation,  la  douleur  et  l’arthrite;;  toutefois,  le   rôle de la mPGES-1 dans les mécanismes de fibrose, spécifiquement en rapport avec la ScS humaine, est inconnu. Mon laboratoire a précédemment montré que les souris à mPGES-1 nulle sont résistantes à la fibrose   cutanée   induite   par   la   bléomycine,   à   l’inflammation,   à   l’épaississement  cutané,  à  la  production  de  collagène  et  à  la  formation  de  myofibroblastes.  Sur  la   base  de  ces  résultats,  j’ai  formulé  l’hypothèse  que  l’inhibition pharmacologique de la mPGES-1 régulera à la baisse la production de médiateurs pro-inflammatoires et pro-fibreux au cours de la maladie   de   ScS.   Afin   d’explorer   le   rôle   de   la   mPGES-1   dans   l’inflammation   et   la   fibrose   associées  à  la  maladie  de  ScS,  j’ai  d’abord  examiné  l’expression  de  la  mPGES-1 dans la peau normale comparativement à des biopsies de peau extraites de patients atteints de ScS. Mes résultats ont montré que la mPGES-1 est nettement élevée dans la peau de patients atteints de ScS en comparaison avec la peau humaine normale. De plus, les niveaux de PGE2 dérivés de la mPGES-1 étaient également significativement plus élevés dans les fibroblastes cutanés isolés de patients  atteints  de  ScS  comparativement  aux  fibroblastes  isolés  de  témoins  sains.  J’ai  également   étudié  l’effet  de  l’inhibition pharmacologique de la mPGES-1  sur  l’expression  de  marqueurs  pro- fibreux.   Mes   études   ont   montré   que   l’expression   de   médiateurs   pro-fibreux clés (α-SMA, endothéline-1, collagène de type 1 et facteur de croissance du tissu conjonctif (FCTC)) est élevée dans les fibroblastes cutanés ScS en comparaison avec les fibroblastes cutanés normaux. Un traitement avec un inhibiteur de la mPGES-1 a eu pour effet de réduire significativement l’expression  de  l’α-SMA,  de  l’endothéline-1, du collagène de type 1 mais pas du FCTC dans les fibroblastes  ScS,  sans  effet  significatif  sur  les  fibroblastes  normaux.  J’ai  en  outre  examiné  l’effet   de  l’inhibition  de  la  mPGES-1 sur des cytokines pro-inflammatoires clés impliquées dans la pathologie de la ScS, incluant IL-6, IL-8 et MCP-1.  L’inhibition  pharmacologique  de  la  mPGES- 1 a eu pour effet de réduire significativement les niveaux de production de cytokines pro- inflammatoires IL6, IL8 et MCP-1 dans les fibroblastes avec lésion ScS comparativement à des fibroblastes non traités. De plus, les patients atteints de ScS ont présenté des niveaux plus élevés de p-AKT, de p-FAK et de p-SMAD3 en comparaison avec les fibroblastes cutanés normaux. L’inhibiteur  de  la  mPGES-1 a pu réguler à la baisse cette expression accrue de p-AKT et de p- FAK, mais pas de p-SMAD3,  dans  les  fibroblastes  ScS.  Ces  résultats  ont  suggéré  que  l’inhibition   de la mPGES-1 pourrait être une méthode viable pour réduire le développement de sclérose cutanée et constituent une cible thérapeutique potentielle pour contrôler les mécanismes fibreux et inflammatoires associés à la pathophysiologie de la maladie de ScS. L’un   des   autres   processus   critiques   reliés   à   l’évolution de la réponse fibreuse associée à la maladie de ScS est la différenciation des fibroblastes en des cellules activées spécialisées iii iv appelées myofibroblastes, responsables de déclencher une signalisation adhésive excessive et le dépôt excessif de matrice extracellulaire,   conduisant   à   la   destruction   de   l’architecture   de   l’organe.   Ainsi,   l’identification   des   facteurs   endogènes   qui   initient/   favorisent   la   différenciation   fibroblaste-myofibroblaste peut mener à des stratégies thérapeutiques prometteuses pour contrôler  l’excès  de  signalisation  adhésive  et  de  fibrose  associé  à  la  maladie  de  ScS.  Des  études   antérieures  dans  le  domaine  de  la  biologie  du  cancer  ont  suggéré  que  l’éphrine  B2,  une  protéine   transmembranaire appartenant à la famille des éphrines, est impliquée dans la signalisation adhésive   et   le   remodelage   extracellulaire.   Cependant,   son   rôle   dans   la   fibrose   n’a   jamais   été   exploré.   Dans   la   deuxième   partie   de   mon   étude,   j’ai   donc   étudié   le   rôle   de   l’éphrine   B2   dans   la   fibrose.   Mes   études   montrent   que   l’expression   de   l’éphrine   B2   est   significativement   augmentée   dans la peau humaine ScS comparativement à la peau normale. Plus important encore, le traitement in vitro de   fibroblastes   de   la   peau   humaine   normale   avec   de   l’éphrine   B2   recombinante est capable de transformer des fibroblastes en cellules myofibroblastiques manifestant toutes les caractéristiques myofibroblastiques typiques, incluant la formation accrue de  fibres  de  tension,  des  adhérences  focales,  l’activation  accrue  de  la  FAK,  un  accroissement  de   l’expression  et  de  la  migration  de  fibroblastes  et  de  leur  adhérence  à  la  fibronectine  à  la  fois  chez   les   fibroblastes   cutanés   normaux   et   ScS.   En   outre,   j’ai   traité   des   souris   avec   de   l’éphrine   B2   recombinante et montré que ces souris ont développé une fibrose cutanée significative associée à une épaisseur dermique et à une synthèse de collagène augmentées, une teneur en hydroxyproline (teneur en collagène) accrue et un nombre accru de myofibroblastes exprimant de   l’α-SMA, une activation augmentée de la FAK et de marqueurs pro-fibreux incluant le collagène de type 1 et le FCTC. Dans  l’ensemble,  mes  études  ont  identifié  deux  médiateurs  endogènes  cruciaux  impliqués  dans  la   propagation  de  l’inflammation  et  de  la  fibrose  associées  à  la  maladie  de  ScS.  L’inhibition  de  la   mPGES-1   pourrait   représenter   une   bonne   stratégie   alternative   pour   contrer   l’inflammation   et   la   fibrose au moins durant les stades précoces de la maladie de ScS. De plus, une signalisation excessive   de   l’éphrine B2 favorise la signalisation adhésive et fibreuse en déclenchant la différenciation   de   fibroblastes   en   myofibroblastes   par   l’activation   de   la   voie   de   signalisation   de   la  FAK.  Ainsi,  l’inhibition  d’éphrine  B2  bloquera  la  formation  de  fibroblastes-myofibroblastes et régulera à la baisse la fibrose associée à la maladie de ScS. En somme, la mPGES-1  et  l’éphrine   B2 semblent toutes deux des cibles attrayantes pour le traitement de la ScS et des troubles fibreux qui y sont reliés.

Monoacylglycerol, alpha/beta-hydrolase domain-6, and the regulation of insulin secretion and energy metabolism

Le cycle glycérolipides/acides gras libres (GL/FFA) est une voie métabolique clé qui relie le métabolisme du glucose et des acides gras et il est composé de deux processus métaboliques appelés lipogenèse et lipolyse. Le cycle GL/FFA, en particulier la lipolyse des triglycérides, génère diverses molécules de signalisation pour réguler la sécrétion d'insuline dans les cellules bêta pancréatiques et la thermogenèse non-frissonnante dans les adipocytes. Actuellement, les lipides provenant spécifiquement de la lipolyse impliqués dans ce processus sont mal connus. L’hydrolyse des triglycérides dans les cellules β est réalisée par les actions successives de la triglycéride lipase adipocytaire pour produire le diacylglycérol, ensuite par la lipase hormono-sensible pour produire le monoacylglycérol (MAG) et enfin par la MAG lipase (MAGL) qui relâche du glycerol et des acides gras. Dans les cellules bêta, la MAGL classique est très peu exprimée et cette étude a démontré que l’hydrolyse de MAG dans les cellules β est principalement réalisée par l'α/β-Hydrolase Domain-6 (ABHD6) nouvellement identifiée. L’inhibition d’ABHD6 par son inhibiteur spécifique WWL70, conduit à une accumulation des 1-MAG à longues chaines saturées à l'intérieur des cellules, accompagnée d’une augmentation de la sécrétion d'insuline stimulée par le glucose (GSIS). Baisser les niveaux de MAG en surexprimant ABHD6 dans la lignée cellulaire bêta INS832/13 réduit la GSIS, tandis qu’une augmentation des niveaux de MAG par le « knockdown » d’ABHD6 améliore la GSIS. L'exposition aiguë des monoacylglycérols exogènes stimule la sécrétion d'insuline de manière dose-dépendante et restaure la GSIS supprimée par un inhibiteur de lipases appelé orlistat. En outre, les souris avec une inactivation du gène ABHD6 dans tous les tissus (ABHD6-KO) et celles avec une inactivation du gène ABHD6 spécifiquement dans la cellule β présentent une GSIS stimulée, et leurs îlots montrent une augmentation de la production de monoacylglycérol et de la sécrétion d'insuline en réponse au glucose. L’inhibition d’ABHD6 chez les souris diabétiques (modèle induit par de faibles doses de streptozotocine) restaure la GSIS et améliore la tolérance au glucose. De plus, les résultats montrent que les MAGs non seulement améliorent la GSIS, mais potentialisent également la sécrétion d’insuline induite par les acides gras libres ainsi que la sécrétion d’insuline induite par divers agents et hormones, sans altération de l'oxydation et l'utilisation du glucose ainsi que l'oxydation des acides gras. Nous avons démontré que le MAG se lie à la protéine d’amorçage des vésicules appelée Munc13-1 et l’active, induisant ainsi l’exocytose de l'insuline. Sur la base de ces observations, nous proposons que le 1-MAG à chaines saturées agit comme facteur de couplage métabolique pour réguler la sécrétion d'insuline et que ABHD6 est un modulateur négatif de la sécrétion d'insuline. En plus de son rôle dans les cellules bêta, ABHD6 est également fortement exprimé dans les adipocytes et son niveau est augmenté avec l'obésité. Les souris dépourvues globalement d’ABHD6 et nourris avec une diète riche en gras (HFD) montrent une faible diminution de la prise alimentaire, une diminution du gain de poids corporel et de la glycémie à jeun et une amélioration de la tolérance au glucose et de la sensibilité à l'insuline et ont une activité locomotrice accrue. En outre, les souris ABHD6-KO affichent une augmentation de la dépense énergétique et de la thermogenèse induite par le froid. En conformité avec ceci, ces souris présentent des niveaux élevés d’UCP1 dans les adipocytes blancs et bruns, indiquant le brunissement des adipocytes blancs. Le phénotype de brunissement est reproduit dans les souris soit en les traitant de manière chronique avec WWL70 (inhibiteur d’ABHD6) ou des oligonucléotides anti-sense ciblant l’ABHD6. Les tissus adipeux blanc et brun isolés de souris ABHD6-KO montrent des niveaux très élevés de 1-MAG, mais pas de 2-MAG. L'augmentation des niveaux de MAG soit par administration exogène in vitro de 1-MAG ou par inhibition ou délétion génétique d’ABHD6 provoque le brunissement des adipocytes blancs. Une autre évidence indique que les 1-MAGs sont capables de transactiver PPARα et PPARγ et que l'effet de brunissement induit par WWL70 ou le MAG exogène est aboli par les antagonistes de PPARα et PPARγ. L’administration in vivo de l’antagoniste de PPARα GW6471 à des souris ABHD6-KO inverse partiellement les effets causés par l’inactivation du gène ABHD6 sur le gain de poids corporel, et abolit l’augmentation de la thermogenèse, le brunissement du tissu adipeux blanc et l'oxydation des acides gras dans le tissu adipeux brun. L’ensemble de ces observations indique que ABHD6 régule non seulement l’homéostasie de l'insuline et du glucose, mais aussi l'homéostasie énergétique et la fonction des tissus adipeux. Ainsi, 1-MAG agit non seulement comme un facteur de couplage métabolique pour réguler la sécrétion d'insuline en activant Munc13-1 dans les cellules bêta, mais régule aussi le brunissement des adipocytes blancs et améliore la fonction de la graisse brune par l'activation de PPARα et PPARγ. Ces résultats indiquent que ABHD6 est une cible prometteuse pour le développement de thérapies contre l'obésité, le diabète de type 2 et le syndrome métabolique.

Genistein protects human mammary epithelial cells from benzo(a)pyrene-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxide and 4-hydroxy-2-nonenal genotoxicity by modulating the glutathione/glutathione S-transferase system

Epidemiological studies have shown that ingestion of isoflavone-rich soy products is associated with a reduced risk for the development of breast cancer. In the present study, we investigated the hypothesis that genistein modulates the expression of glutathione S-transferases (GSTs) in human breast cells, thus conferring protection towards genotoxic carcinogens which are GST substrates. Our approach was to use human mammary cell lines MCF-10A and MCF-7 as models for non-neoplastic and neoplastic epithelial breast cells, respectively. MCF-10A cells expressed hGSTA1/2, hGSTA4-4, hGSTM1-1 and hGSTP1-1 proteins, but not hGSTM2-2. In contrast, MCF-7 cells only marginally expressed hGSTA1/2, hGSTA4-4 and hGSTM1-1. Concordant to the protein expression, the hGSTA4 and hGSTP1 mRNA expression was higher in the non-neoplastic cell line. Exposure to genistein significantly increased hGSTP1 mRNA (2.3-fold), hGSTP1-1 protein levels (3.1-fold), GST catalytic activity (4.7-fold) and intracellular glutathione concentrations (1.4-fold) in MCF-10A cells, whereas no effects were observed on GST expression or glutathione concentrations in MCF-7 cells. Preincubation of MCF-10A cells with genistein decreased the extent of DNA damage by 4-hydroxy-2-nonenal (150 mu M) and benzo(a)pyrene-7,8-dihydrodiol-9,10-epoxide (50 mu M), compounds readily detoxified by hGSTA4-4 and hGSTP1-1. In conclusion, genistein pretreatment protects non-neoplastic mammary cells from certain carcinogens that are detoxified by GSTs, suggesting that dietary-mediated induction of GSTs may be a mechanism contributing to prevention against genotoxic injury in the aetiology of breast cancer.